JP5284560B2 - Operation method of redox flow battery system - Google Patents

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Description

本発明は、風力発電や太陽発電などの発電電力が不規則な発電設備や、電気鉄道や電気炉などのように消費電力が不規則な負荷にレドックスフロー電池を併設させて負荷への電力供給の安定化や、負荷の消費電力の安定化を図るのに最適なレドックスフロー電池システムの運転方法に関するものである。特に、レドックスフロー電池を小型化することができるレドックスフロー電池システムの運転方法に関する。   The present invention supplies power to a load by adding a redox flow battery to a power generation facility with irregular power generation such as wind power generation or solar power generation, or a load with irregular power consumption such as an electric railway or an electric furnace. The present invention relates to a method for operating a redox flow battery system that is optimal for stabilizing the power consumption and the power consumption of a load. In particular, the present invention relates to a method for operating a redox flow battery system that can reduce the size of a redox flow battery.

近年、いわゆる自然エネルギーを利用した発電が進んでいる。この発電に使用される風力発電機や太陽光発電機は、自然の風や太陽光を利用して発電を行っており、環境に及ぼす影響が非常に小さい点で好ましい発電機である。しかし、風力発電機や太陽光発電機は、その動力が不確定な風や太陽光であるため、出力が不規則である。火力発電機や水力発電機などでは、負荷の消費電力の変動に対応して電力を発電する、即ち、発電機が負荷に供給する電力と負荷が要求する電力とを一致させる、いわゆる同時同量で運転をすることができる。これに対し、風力発電機などの発電設備では、上記のように発電出力が不規則であるため、発電出力を安定化させることが望まれる。   In recent years, power generation using so-called natural energy has progressed. The wind power generator and the solar power generator used for this power generation are preferable power generators because they generate power using natural wind and sunlight and have a very small influence on the environment. However, since the power of wind power generators and solar power generators is uncertain, the output is irregular. In thermal power generators and hydroelectric power generators, power is generated in response to fluctuations in power consumption of the load, that is, so-called simultaneous equal amounts that match the power supplied to the load by the generator and the power required by the load. You can drive in. On the other hand, in a power generation facility such as a wind power generator, since the power generation output is irregular as described above, it is desired to stabilize the power generation output.

一方、電気鉄道や電気炉などの負荷は、消費電力が不規則であり、上記火力発電機などにより同時同量が行われているが、発電をより追従させ易くするために消費電力を安定化させる、即ち、火力発電機器などの発電量を一定とさせることが望まれる。   On the other hand, loads such as electric railways and electric furnaces have irregular power consumption, and the same amount is used simultaneously by the above-mentioned thermal power generators, etc., but power consumption is stabilized to make power generation easier to follow. In other words, it is desirable to make the power generation amount of the thermal power generation equipment constant.

これら不規則な発電出力や消費電力を安定化するため、発電設備や負荷にレドックスフロー電池を組み合わせて、発電出力や消費電力を平滑化することが検討されている。例えば、特許文献1や非特許文献1では、風力発電機にレドックスフロー電池を組み合わせたレドックスフロー電池システムが提案されている。非特許文献1に記載されるレドックスフロー電池システムでは、風力発電機の発電出力に基づいて負荷に供給する電力の目標合成値を決定し、この目標合成値を満たすように、ローパスフィルタ演算を施した発電出力にレドックスフロー電池の出力を合成し、この合成出力を負荷に供給する。   In order to stabilize these irregular power generation output and power consumption, it is considered to smooth the power generation output and power consumption by combining a redox flow battery with a power generation facility or load. For example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 propose a redox flow battery system in which a redox flow battery is combined with a wind power generator. In the redox flow battery system described in Non-Patent Document 1, a target composite value of power supplied to the load is determined based on the power generation output of the wind power generator, and low-pass filter calculation is performed so as to satisfy this target composite value. The output of the redox flow battery is combined with the generated power output, and this combined output is supplied to the load.

上記レドックスフロー電池システムでは、モニタセルの電圧を測定し、電池の残存容量が一定の範囲内になるようにオフセットによる調整を行っている(非特許文献1付2.3.3-2図 出力平滑化制御ブロック図参照)。具体的には、測定電圧が閾値より小さい場合、即ち、残存容量がオフセットの閾値より小さい場合、電池は、充電可能な容量が大きく、放電可能な容量が小さい状態にある。そこで、一定の放電可能容量を確保するべく、適当な充電を行って、残存容量を放電側にオフセットする。逆に、測定電圧が閾値より大きい場合、即ち、残存容量がオフセットの閾値より大きい場合、電池は、放電可能な容量が大きく、充電可能な容量が小さい状態にある。そこで、一定の充電可能容量を確保するべく、適当な放電を行って、残存容量を充電側にオフセットする。このように従来のレドックスフロー電池システムでは、電池の残存容量が充電方向のオフセットの閾値から放電方向のオフセットの閾値との間を推移するように残存容量の制御を行っている。   In the above redox flow battery system, the voltage of the monitor cell is measured, and adjustment is made by offset so that the remaining capacity of the battery is within a certain range (Non-patent Document 1, Fig. 2.3.3-2, Output smoothing control) (See block diagram). Specifically, when the measured voltage is smaller than the threshold value, that is, when the remaining capacity is smaller than the offset threshold value, the battery has a large chargeable capacity and a small dischargeable capacity. Therefore, in order to ensure a certain dischargeable capacity, appropriate charging is performed to offset the remaining capacity to the discharge side. On the contrary, when the measured voltage is larger than the threshold value, that is, when the remaining capacity is larger than the offset threshold value, the battery has a large dischargeable capacity and a small chargeable capacity. Therefore, in order to ensure a constant chargeable capacity, appropriate discharge is performed to offset the remaining capacity to the charging side. Thus, in the conventional redox flow battery system, the remaining capacity is controlled so that the remaining capacity of the battery changes between the offset threshold value in the charging direction and the offset threshold value in the discharging direction.

特開2003-317763号公報JP2003-317763A NEDO技術情報データベース タイトル:蓄電池併設風力発電導入可能性調査 平成14年2月 財団法人 エネルギー総合工学研究所、[平成16年4月23日検索]、インターネット<URL:http://www.tech.nedo.go.jp/servlet>NEDO Technical Information Database Title: Feasibility study on wind power generation with storage battery February 2002 Research Institute for Energy, [Search April 23, 2004], Internet <URL: http://www.tech. nedo.go.jp/servlet>

上記のようにレドックスフロー電池の出力と風力発電機の出力(演算値)とを合成することで、不規則な風力発電機の出力を平滑化し、負荷の消費電力が急激に変化しても、負荷に安定して電力供給を行うことができる。また、オフセットを加えることで、レドックスフロー電池は、常に一定範囲の残存容量を維持することができる。同様に、レドックフロー電池の出力と、電気鉄道などの消費電力とを合成することで、不規則な負荷の消費電力を平滑化し、負荷の消費電力の安定を図ることができる。また、上記残存容量の制御は、電気鉄道などの負荷にレドックスフロー電池を併設させる場合についても適用できる。   By combining the output of the redox flow battery and the output of the wind power generator (calculated value) as described above, the output of the irregular wind power generator is smoothed, and even if the power consumption of the load changes suddenly, Power can be stably supplied to the load. In addition, by adding an offset, the redox flow battery can always maintain a certain range of remaining capacity. Similarly, by combining the output of the redox flow battery and the power consumption of an electric railway or the like, the power consumption of an irregular load can be smoothed and the power consumption of the load can be stabilized. The control of the remaining capacity can also be applied to a case where a redox flow battery is provided along with a load such as an electric railway.

しかし、一定の残存容量を維持しながら、レドックスフロー電池に要求される可能性のある充電電力及び放電電力を有する電池とするには、電池容量を大きく設定する、即ち、大型の電池を用いたり、電池容量の小さな電池を多く用意する必要がある。そのため、レドックスフロー電池システムが大型化するという問題がある。   However, in order to obtain a battery having charging power and discharging power that may be required for a redox flow battery while maintaining a certain remaining capacity, the battery capacity is set large, that is, a large battery is used. It is necessary to prepare a large number of batteries having a small battery capacity. Therefore, there exists a problem that a redox flow battery system will enlarge.

図17(A)は、従来のレドックスフロー電池システムにおいて、電池の出力可能な範囲と残存容量との関係を示すグラフであり、同(B)は、電池に要求される可能性のある電力の範囲と残存容量との関係を示すグラフ、図18は、電池の出力可能な範囲と、残存容量と、電池に要求される可能性のある電力の範囲との関係を示すグラフである。従来のレドックスフロー電池では、図17(A)に示すように、例えば、残存容量が100%のとき、放電可能な出力が大きく、充電可能な出力が小さく、逆に、残存容量が0%のとき、充電可能な出力が大きく、放電可能な出力が小さい。一方、図17(B)のグラフに示すように電池に要求される可能性のある電力は、電池の残存容量に無関係に一定量の充電電力、放電電力が望まれる。そのため、図18のグラフに示すように、例えば、残存容量が100%のとき、充電可能な電力(出力)C3よりも大きな電力(出力)P1が要求されたり、残存容量が0%のとき、放電可能な電力(出力)D1よりも大きな電力(出力)P2が要求されることがある。これらの要求に答えようとすると、残存容量が100%のとき、充電可能な電力C3がP1となるように、残存容量が0%のとき、放電可能な電力D1がP2となるように電池を設計する必要がある。即ち、レドックスフロー電池の出力可能な範囲をC1、C3、D3、D1で囲まれる領域から、C2、P1、P3、P2(D2)で囲まれる領域となるように電池容量を大きくしたり、電池容量の小さな電池を複数用いたりする必要がある。そのため、予め設定する電池容量(又は電池の個数)をより小さく(又はより少なく)して、電池(又は複数の電池群)をより小型化することが望まれている。   FIG. 17 (A) is a graph showing the relationship between the output range of the battery and the remaining capacity in the conventional redox flow battery system. FIG. 17 (B) shows the power that may be required for the battery. FIG. 18 is a graph showing the relationship between the range in which the battery can output, the remaining capacity, and the range of power that may be required for the battery. In the conventional redox flow battery, as shown in FIG. 17A, for example, when the remaining capacity is 100%, the dischargeable output is large, the chargeable output is small, and conversely, the remaining capacity is 0%. When the output that can be charged is large, the output that can be discharged is small. On the other hand, as shown in the graph of FIG. 17 (B), the electric power that may be required for the battery is desired to be a constant amount of charging power and discharging power regardless of the remaining capacity of the battery. Therefore, as shown in the graph of FIG. 18, for example, when the remaining capacity is 100%, a power (output) P1 larger than the chargeable power (output) C3 is required, or when the remaining capacity is 0%, Electric power (output) P2 larger than the electric power (output) D1 that can be discharged may be required. When trying to answer these requirements, the battery should be placed so that when the remaining capacity is 100%, the rechargeable power C3 is P1, and when the remaining capacity is 0%, the dischargeable power D1 is P2. Need to design. That is, the battery capacity can be increased so that the output range of the redox flow battery can be changed from the area surrounded by C1, C3, D3, D1 to the area surrounded by C2, P1, P3, P2 (D2). It is necessary to use a plurality of batteries with small capacities. Therefore, it is desired to reduce the battery (or a plurality of battery groups) by reducing the battery capacity (or the number of batteries) set in advance to be smaller (or smaller).

そこで、本発明の主目的は、風力発電機などの発電出力が不安定な発電設備や、電気鉄道などの消費電力が変動し易い負荷に併設させて、負荷への電力供給の安定化を図るレドックスフロー電池システムにおいて、電池効率を向上させて電池を小型化することができるレドックスフロー電池システムの運転方法を提供することにある。   Accordingly, the main object of the present invention is to stabilize the power supply to the load by adding it to a power generation facility with unstable power generation output such as a wind power generator or a load such as an electric railway where power consumption is likely to fluctuate. In a redox flow battery system, it is providing the operating method of a redox flow battery system which can improve battery efficiency and can reduce a battery size.

本発明は、レドックスフロー電池の残存容量を発電設備の出力変動、又は負荷の消費電力の変動に対応して変化させることで上記目的を達成する。   The present invention achieves the above object by changing the remaining capacity of the redox flow battery in accordance with the output fluctuation of the power generation facility or the fluctuation of the power consumption of the load.

(レドックスフロー電池を発電設備に併設させるパターン1)
即ち、本発明は、発電電力が不規則な発電設備と、この発電設備に併設されるレドックスフロー電池とを具え、発電設備の発電出力とレドックスフロー電池の電池出力とを合成して不規則な発電出力を平滑化して、この平滑化した電力を負荷に供給するレドックスフロー電池システムの運転方法である。そして、前記発電設備の出力値に基づいて目標合成値を決定し、前記レドックスフロー電池の残存容量とこの目標合成値との差が設定範囲内になるようにレドックスフロー電池を充放電させる。
(Pattern 1 in which a redox flow battery is installed in a power generation facility)
That is, the present invention comprises a power generation facility with irregularly generated power and a redox flow battery attached to the power generation facility, and the power generation output of the power generation facility and the battery output of the redox flow battery are combined to create an irregularity. This is a method for operating a redox flow battery system that smoothes the power generation output and supplies the smoothed power to a load. Then, a target composite value is determined based on the output value of the power generation facility, and the redox flow battery is charged and discharged so that the difference between the remaining capacity of the redox flow battery and the target composite value is within a set range.

(レドックスフロー電池を負荷に併設させるパターン2)
また、別の本発明は、発電電力が規則的な発電設備から電力が供給され、消費電力が不規則な負荷に併設されるレドックスフロー電池を具え、負荷の消費電力と電池の電池出力とを合成して不規則な消費電力を平滑化するレドックスフロー電池システムの運転方法である。そして、前記負荷の消費電力に基づいて、負荷の消費電力と電池出力との合成入力の目標値を決定し、上記パターン1と同様に、前記レドックスフロー電池の残存容量とこの目標値との和が設定範囲内になるようにレドックスフロー電池を充放電させる。
(Pattern 2 where a redox flow battery is added to the load)
Another aspect of the present invention includes a redox flow battery in which power is supplied from a regular power generation facility, and the power consumption is irregularly provided, and the power consumption of the load and the battery output of the battery are This is a method of operating a redox flow battery system that combines and smoothes irregular power consumption. Then, based on the power consumption of the load, a target value of a combined input of the power consumption of the load and the battery output is determined. Similarly to the pattern 1, the remaining capacity of the redox flow battery and the target value are summed. The redox flow battery is charged and discharged so that is within the set range.

従来のレドックスフロー電池のように残存容量が一定の範囲内になるようにオフセットを加えて残存容量の調整を行う場合、要求される可能性のある電力を十分に具えた電池とするには、電池容量を大きく設定したり、電池容量が小さくても複数個の電池を用いなければならなかった。そのため、レドックスフロー電池自体や電池群が大型なものとなっていた。そこで、本発明者らは、レドックスフロー電池の小型化(或いは個数の低減)を図るべく種々検討した結果、残存容量を一定の範囲内にするためのオフセット制御を行う、即ち、発電設備の出力や負荷の消費電力に関係なく残存容量を一定値とするよりも、発電設備の出力や負荷の消費電力に基づいて残存容量を変化させると、電池効率をより向上することができるとの知見を得た。具体的には、発電設備にレドックスフロー電池を併設させる場合、発電設備の出力に基づいて目標合成値を決定し、残存容量とこの目標合成値との差が0となるように、即ち、残存容量がこの目標合成値とほぼ同等、好ましくは等しくなるようにレドックスフロー電池を充放電させると、電池効率の向上に寄与することがわかった。また、消費電力が不規則な負荷にレドックスフロー電池を併設させる場合、負荷の消費電力に基づいて目標合成値を決定し、残存容量とこの目標合成値との和がほぼ1となるように、好ましくは1(100%)となるように、残存容量を制御してレドックスフロー電池を充放電させると、電池効率の向上に寄与することがわかった。以下、レドックスフロー電池を発電設備に併設させるパターン1の場合を説明する。   When adjusting the remaining capacity by adding an offset so that the remaining capacity is within a certain range like a conventional redox flow battery, in order to make a battery with sufficient power that may be required, Even if the battery capacity is set large or the battery capacity is small, a plurality of batteries must be used. Therefore, the redox flow battery itself and the battery group have become large. Accordingly, as a result of various studies to reduce the size (or decrease the number) of redox flow batteries, the present inventors perform offset control to keep the remaining capacity within a certain range, that is, the output of the power generation equipment The knowledge that battery efficiency can be improved by changing the remaining capacity based on the output of the power generation facility and the power consumption of the load, rather than making the remaining capacity constant regardless of the power consumption of the load and the load. Obtained. Specifically, when a redox flow battery is installed in the power generation facility, the target composite value is determined based on the output of the power generation facility, and the difference between the remaining capacity and the target composite value becomes 0, that is, the remaining It has been found that charging and discharging the redox flow battery so that the capacity is substantially equal to, preferably equal to, the target composite value contributes to improvement of battery efficiency. In addition, when a redox flow battery is installed in a load with irregular power consumption, the target composite value is determined based on the power consumption of the load, and the sum of the remaining capacity and this target composite value is approximately 1. It was found that controlling the remaining capacity to charge / discharge the redox flow battery so that it is preferably 1 (100%) contributes to the improvement of battery efficiency. Hereinafter, the case of pattern 1 in which the redox flow battery is provided in the power generation facility will be described.

発電設備の出力(以下、発電出力と呼ぶ)と、この発電出力とレドックスフロー電池の出力(以下、電池出力と呼ぶ)との合成出力(以下、単に合成出力と呼ぶ)との関係を考える。図11は、発電出力と合成出力との関係を示すグラフである。図11のグラフに示すように、発電出力及び合成出力のいずれも、採り得る可能性のある出力の範囲は、0〜100%である。例えば、合成出力が100%の場合、この合成出力を全て発電出力で賄っているなら発電出力は100%となるし、合成出力のうち一部を電池出力で賄い残部を発電出力で賄っているなら、発電出力は残部の割合となる。同様に、合成出力が0%の場合、発電出力も0%となるときもあるし、発電出力でレドックスフロー電池を充電することもできるため、発電出力が100%となるときもある。   Consider the relationship between the output of the power generation facility (hereinafter referred to as the power generation output) and the combined output (hereinafter simply referred to as the combined output) of this power generation output and the output of the redox flow battery (hereinafter referred to as the battery output). FIG. 11 is a graph showing the relationship between the power generation output and the combined output. As shown in the graph of FIG. 11, the range of output that can be taken for both the power generation output and the combined output is 0 to 100%. For example, if the combined output is 100%, the generated output will be 100% if all the combined output is covered by the generated output, and part of the combined output will be covered by the battery output and the rest will be covered by the generated output. Then, the power generation output is the ratio of the remainder. Similarly, when the combined output is 0%, the generated output may be 0%, or the redox flow battery can be charged with the generated output, and thus the generated output may be 100%.

次に、合成出力と、レドックスフロー電池に要求される出力(以下、電池要求出力と呼ぶ)との関係を考える。図12は、合成出力と電池要求出力との関係を示すグラフである。まず、合成出力が0%の場合、図11のグラフに示すように発電出力は0〜100%をとる。そして、ここで、パターン1において電池出力は、合成出力と発電出力との差をとり、いま合成出力0%、発電出力0〜100%であるから、電池要求出力は0〜100%となる。このとき、レドックスフロー電池は、充電のみ要求され放電が要求される可能性がないため、電池要求出力は、0%の充電から100%の充電の範囲をとる。一方、合成出力が100%の場合も発電出力は0〜100%であるため、電池要求出力は0〜100%となる。このとき、レドックスフロー電池は、放電のみが要求され、充電が要求される可能性がないため、電池要求出力は、0%の放電から100%の放電の範囲をとる。   Next, consider the relationship between the combined output and the output required for the redox flow battery (hereinafter referred to as the battery required output). FIG. 12 is a graph showing the relationship between the combined output and the battery required output. First, when the combined output is 0%, the power generation output takes 0 to 100% as shown in the graph of FIG. Here, in pattern 1, the battery output is the difference between the combined output and the power generation output. Since the combined output is 0% and the power generation output is 0 to 100%, the battery required output is 0 to 100%. At this time, since the redox flow battery is only required to be charged and there is no possibility of being required to be discharged, the required battery output ranges from 0% charge to 100% charge. On the other hand, when the combined output is 100%, the power generation output is 0 to 100%, so the battery required output is 0 to 100%. At this time, since the redox flow battery is only required to be discharged and there is no possibility that charging is required, the battery required output ranges from 0% discharge to 100% discharge.

一方、電池が有する能力と、レドックスフロー電池の残存容量との関係を考える。図13は、電池が有する能力と、残存容量との関係を示すグラフである。図13のグラフに示すようにレドックスフロー電池は、残存容量が0%のとき充電能力が最大となり、残存容量が50%のとき充電能力と放電能力とをほぼ均等に有し、残存容量が100%のとき放電能力が最大となる。即ち、レドックスフロー電池の能力を最大限利用しようとすると、残存容量が0%のとき、充電を行うことが好ましく、残存容量が100%のとき、放電を行うことが好ましい。従って、レドックスフロー電池は、残存容量が0%のときに電池の要求出力が充電電力であることが好ましく、残存容量が100%のときに電池の要求出力が放電電力であることが好ましい。   On the other hand, consider the relationship between the capacity of the battery and the remaining capacity of the redox flow battery. FIG. 13 is a graph showing the relationship between the capacity of the battery and the remaining capacity. As shown in the graph of FIG. 13, the redox flow battery has the maximum charge capacity when the remaining capacity is 0%, the charge capacity and the discharge capacity are almost even when the remaining capacity is 50%, and the remaining capacity is 100%. %, The discharge capacity is maximized. That is, in order to make the best use of the capacity of the redox flow battery, it is preferable to charge when the remaining capacity is 0%, and it is preferable to discharge when the remaining capacity is 100%. Therefore, in the redox flow battery, the required output of the battery is preferably charge power when the remaining capacity is 0%, and the required output of the battery is preferably discharge power when the remaining capacity is 100%.

これらのことから、電池の能力と電池の要求出力とを対応させる、究極的には一致させると、電池の能力を最大限有効に利用できる。このとき、図12に示すグラフと図13に示すグラフを一致させることになる。従って、レドックスフロー電池の残存容量と、合成出力とを一致させるように電池の残存容量を制御すればよいことがわかる。定性的には、合成出力が大きくなることは、発電出力が大きくなったと捉えられる。そして、発電出力が大きくなった場合、レドックスフロー電池は、発電設備の余剰発電分を充電することが望まれる。従って、充電を行うことで、電池の残存容量が大きくなる。一方、合成出力が小さくなることは、発電出力が小さくなったと捉えられる。そして、発電出力が小さくなった場合、レドックスフロー電池は、発電設備の不足発電分を放電することが望まれる。従って、放電を行うことで電池の残存容量が小さくなる。このように、合成出力が大きくなると残存容量が大きくなり、合成出力が小さくなると残存容量が小さくなることから、合成出力と残存容量とは、相似的な関係にあると言える。特に、平滑化のための充放電による損失を無視する場合、完全な相似関係にあると言える。即ち、合成出力と残存容量とは、図16(A)に示すグラフのように表わされる場合、望ましい関係にあるといえる。上記知見に基づき、上記パターン1の本発明を規定する。   From these facts, when the battery capacity and the required output of the battery are made to correspond to each other, and finally matched, the battery capacity can be utilized to the maximum extent. At this time, the graph shown in FIG. 12 and the graph shown in FIG. 13 are matched. Therefore, it is understood that the remaining capacity of the battery may be controlled so that the remaining capacity of the redox flow battery matches the combined output. Qualitatively, an increase in the combined output is regarded as an increase in the power generation output. And when a power generation output becomes large, it is desirable for a redox flow battery to charge the surplus power generation part of power generation equipment. Therefore, the remaining capacity of the battery is increased by charging. On the other hand, a decrease in the combined output is regarded as a decrease in the power generation output. And when a power generation output becomes small, it is desirable for a redox flow battery to discharge the insufficient power generation of a power generation facility. Therefore, the remaining capacity of the battery is reduced by discharging. Thus, since the remaining capacity increases as the combined output increases and the remaining capacity decreases as the combined output decreases, it can be said that the combined output and the remaining capacity have a similar relationship. In particular, when ignoring the loss due to charge / discharge for smoothing, it can be said that there is a complete similarity. That is, it can be said that the composite output and the remaining capacity have a desirable relationship when expressed as in the graph shown in FIG. Based on the above knowledge, the present invention of the above pattern 1 is defined.

次に、レドックスフロー電池を消費電力が不規則な負荷に併設させるパターン2の場合を説明する。消費電力が不規則な負荷の電力(以下、負荷電力と呼ぶ)と、この負荷電力とレドックスフロー電池の出力(以下、電池出力と呼ぶ)との合成入力(以下、単に合成入力と呼ぶ)との関係を考える。図14は、負荷電力と合成入力との関係を示すグラフである。図14のグラフに示すように、負荷電力及び合成入力のいずれも、採り得る可能性のある入力の範囲は、0〜100%である。例えば、合成入力が100%の場合、この合成入力が全て負荷電力によるものなら負荷電力は100%となるし、合成入力のうち一部が電池出力(充電電力)で残部が負荷電力であるなら、負荷電力は残部の割合となる。同様に、合成入力が0%の場合、負荷電力が0%となるときもあるし、レドックスフロー電池が放電することもできるため、負荷電力が100%となるときもある。   Next, the case of pattern 2 in which a redox flow battery is provided in a load with irregular power consumption will be described. A combined input (hereinafter simply referred to as combined input) of the power of the load with irregular power consumption (hereinafter referred to as load power) and the load power and the output of the redox flow battery (hereinafter referred to as battery output). Think about the relationship. FIG. 14 is a graph showing the relationship between load power and composite input. As shown in the graph of FIG. 14, the range of inputs that can be taken for both the load power and the combined input is 0 to 100%. For example, if the combined input is 100%, if all the combined inputs are based on load power, the load power is 100%, and if some of the combined inputs are battery output (charging power) and the rest is load power The load power is the remaining ratio. Similarly, when the composite input is 0%, the load power may be 0%, or the redox flow battery may be discharged, and the load power may be 100%.

次に、合成入力と、レドックスフロー電池に要求される出力(以下、電池要求出力と呼ぶ)との関係を考える。図15は、合成入力と電池要求出力との関係を示すグラフである。まず、合成入力が0%の場合、図14のグラフに示すように負荷電力は0〜100%をとる。そして、ここで、パターン2において電池出力は、合成入力と負荷電力との差をとり、いま合成入力0%、負荷電力0〜100%であるから、電池要求出力は0〜100%となる。このとき、レドックスフロー電池は、放電のみ要求され充電が要求される可能性がないため、電池要求出力は、0%の放電から100%の放電の範囲をとる。一方、合成入力が100%の場合も負荷電力は0〜100%であるため、電池要求出力は0〜100%となる。このとき、レドックスフロー電池は、充電のみが要求され、放電が要求される可能性がないため、電池要求出力は、0%の充電から100%の充電の範囲をとる。   Next, consider the relationship between the composite input and the output required for the redox flow battery (hereinafter referred to as the battery required output). FIG. 15 is a graph showing the relationship between the combined input and the battery required output. First, when the combined input is 0%, the load power takes 0 to 100% as shown in the graph of FIG. Here, in pattern 2, the battery output is the difference between the combined input and the load power. Since the combined input is 0% and the load power is 0 to 100%, the required battery output is 0 to 100%. At this time, since the redox flow battery is only required to be discharged and is not likely to be charged, the battery required output ranges from 0% discharge to 100% discharge. On the other hand, when the combined input is 100%, the load power is 0 to 100%, so the required battery output is 0 to 100%. At this time, since the redox flow battery is only required to be charged and there is no possibility of being required to be discharged, the battery required output ranges from 0% charge to 100% charge.

一方、上記図13のグラフに示すようにレドックスフロー電池は、残存容量が0%のときに電池の要求出力が充電電力であることが好ましく、残存容量が100%のときに電池の要求出力が放電電力であることが好ましい。従って、電池の能力を最大限有効に利用するには、パターン1と同様に、電池の能力と電池の要求出力とを対応させる、究極的には一致させることが望まれる。このとき、図13に示すグラフと図15に示すグラフとが対称となるようにする。従って、レドックスフロー電池の残存容量と、合成入力とが対称となるように電池の残存容量を制御すればよいことがわかる。定性的には、合成入力が大きくなることは、負荷電力が大きくなったと捉えられる。そして、負荷電力が大きくなった場合、レドックスフロー電池は、負荷に放電することが望まれる。従って、放電を行うことで、電池の残存容量が小さくなる。一方、合成入力が小さくなることは、負荷電力が小さくなったと捉えられる。そして、負荷電力が小さくなった場合、レドックスフロー電池は、充電することが望まれる。従って、充電を行うことで電池の残存容量が大きくなる。このように、合成入力が大きくなると残存容量が小さくなり、合成入力が小さくなると残存容量が大きくなることから、合成出力と残存容量とは、対称的な関係にあると言える。即ち、合成入力と残存容量とは、図16(B)に示すグラフのように表わされる場合、望ましい関係にあるといえる。上記知見に基づき、上記パターン2の本発明を規定する。以下、本発明をより詳しく説明する。   On the other hand, as shown in the graph of FIG. 13, in the redox flow battery, the required output of the battery is preferably charging power when the remaining capacity is 0%, and the required output of the battery is when the remaining capacity is 100%. Discharge power is preferred. Therefore, in order to utilize the battery capacity as much as possible, it is desired that the battery capacity and the required output of the battery are made to correspond to each other, as in the case of Pattern 1. At this time, the graph shown in FIG. 13 and the graph shown in FIG. 15 are made symmetrical. Therefore, it is understood that the remaining capacity of the battery may be controlled so that the remaining capacity of the redox flow battery and the composite input are symmetric. Qualitatively, an increase in the combined input is regarded as an increase in load power. And when load electric power becomes large, it is desirable for a redox flow battery to discharge to load. Therefore, the remaining capacity of the battery is reduced by discharging. On the other hand, a decrease in the combined input is regarded as a reduction in load power. And when load electric power becomes small, it is desirable to charge a redox flow battery. Therefore, the remaining capacity of the battery is increased by charging. Thus, since the remaining capacity decreases as the combined input increases, and the remaining capacity increases as the combined input decreases, it can be said that the combined output and the remaining capacity are in a symmetrical relationship. That is, it can be said that the composite input and the remaining capacity are in a desirable relationship when expressed as in the graph shown in FIG. Based on the above knowledge, the present invention of the above pattern 2 is defined. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

本発明においてレドックスフロー電池システムを併設する発電設備は、例えば、風力発電機や太陽光発電機などの発電電力が不規則で、経時的に変動するものが挙げられる。公知の発電設備を利用するとよい。また、レドックスフロー電池が併設される負荷は、例えば、電気鉄道や電気炉などの消費電力が不規則で、経時的に変動するものが挙げられる。このような負荷は、レドックスフロー電池の他、水力発電や火力発電を行っている発電所に接続され、定常的な電力の供給が行われる。そして、負荷の消費電力が変動して定常電力が不足する場合、レドックスフロー電池を放電させて不足分を補い、定常電力が過剰な場合、電池を充電させて過剰分を電池に蓄電する。   In the present invention, examples of the power generation equipment provided with the redox flow battery system include those in which the power generated by a wind power generator or a solar power generator is irregular and fluctuates with time. A known power generation facility may be used. In addition, the load in which the redox flow battery is additionally provided includes, for example, a load that is irregular in power consumption such as an electric railway or an electric furnace and fluctuates with time. Such a load is connected to a power plant that performs hydroelectric power generation or thermal power generation in addition to a redox flow battery, and steady power supply is performed. If the power consumption of the load fluctuates and the steady power is insufficient, the redox flow battery is discharged to compensate for the shortage. If the steady power is excessive, the battery is charged and the excess is stored in the battery.

本発明においてレドックスフロー電池システムは、レドックスフロー電池用セルを有する電池と、セルに供給/排出される電解液を貯留するタンクと、セルとタンクとを連結する電解液の輸送路とを具える構成が挙げられる。その他、タンクから電解液をセルに供給し易いように輸送路には、ポンプを具えていてもよい。レドックスフロー電池用セルは、隔膜を介して正極セルと負極セルとを具える。電解液としては、1.起電力が高く、2.エネルギー密度が大きく、3.電解液が単一元素系であるため正極電解液と負極電解液とが混合しても充電によって再生することができるといった多くの利点を有しているバナジウムイオン溶液が好適である。公知のレドックスフロー電池システムを利用してもよい。   In the present invention, a redox flow battery system includes a battery having a redox flow battery cell, a tank for storing an electrolyte supplied / discharged to the cell, and an electrolyte transportation path connecting the cells to each other. A configuration is mentioned. In addition, a pump may be provided in the transport path so that the electrolyte can be easily supplied from the tank to the cell. The redox flow battery cell includes a positive electrode cell and a negative electrode cell through a diaphragm. As the electrolyte, 1. High electromotive force 2. High energy density 3. Since the electrolyte is a single element system, it can be regenerated by charging even if the cathode electrolyte and anode electrolyte are mixed Vanadium ion solutions having many advantages such as being possible are preferred. A known redox flow battery system may be used.

本発明では、後述する所定の手順により残存容量の制御を行う。そこで、上記レドックスフロー電池システムには、制御プログラムを入力したコンピュータを具えておいてもよい。このとき、レドックスフロー電池システムは、コンピュータの命令に従い残存容量の制御を行って、電池効率の向上を実現する。   In the present invention, the remaining capacity is controlled by a predetermined procedure described later. Therefore, the redox flow battery system may include a computer that inputs a control program. At this time, the redox flow battery system controls the remaining capacity in accordance with an instruction from the computer, thereby realizing improvement in battery efficiency.

上記レドックスフロー電池の残存容量の制御は、以下のように行う。まず、発電設備の発電電力に基づいて目標合成値を決定する。そして、この目標合成値と電池の残存容量との差が設定範囲内になるように、究極的には、目標合成値と残存容量とが等しくなるように、レドックスフロー電池を充放電させることで行う。或いは、負荷の消費電力に基づいて、負荷の消費電力と電池出力との合成入力の目標値(以下、目標合成値と呼ぶ)を決定する。そして、この目標合成値と電池の残存容量との和が設定範囲内になるように、究極的には、和が1(100%)となるように、レドックスフロー電池を充放電させることで行う。   The remaining capacity of the redox flow battery is controlled as follows. First, a target composite value is determined based on the generated power of the power generation facility. Then, by charging / discharging the redox flow battery so that the target composite value and the remaining capacity are ultimately equal so that the difference between the target composite value and the remaining capacity of the battery is within the set range. Do. Alternatively, based on the power consumption of the load, a target value (hereinafter referred to as a target composite value) of a combined input of the power consumption of the load and the battery output is determined. Then, the redox flow battery is charged and discharged so that the sum is 1 (100%) so that the sum of the target composite value and the remaining capacity of the battery is within the set range. .

発電設備にレドックスフロー電池を併設するパターン1において目標合成値は、発電出力と電池出力とを合成して表わされる。現在の発電出力から一定時間後の予定出力が得られる。しかし、この予定出力のままでは、負荷が要求する電力に対して、過剰であったり不足していることがある。そこで、負荷の要求に対応するように、予定出力の過不足分を補うためのレドックスフロー電池の予定出力を求め、両予定出力を合成して平滑な出力、即ち、目標合成値とする。レドックスフロー電池は、上記目標合成値を満たす予定出力分を充電又は放電することで、負荷に安定した電力供給を行うことができる。一方、負荷にレドックスフロー電池を併設するパターン2において目標合成値は、負荷の消費電力と電池出力とを合成して表わされる。現在の消費電力から一定時間後の予定電力が得られるが、予定電力が発電設備からの発電出力(一定値)に対して、過剰又は不足していることが考えられる。そこで、負荷の消費電力に対して発電設備からの発電出力を一定にする、即ち、負荷の消費電力を平滑にするべく、レドックスフロー電池の予定出力を求め、予定電力と予定出力とを合成して平滑な入力、即ち、目標合成値とする。このとき、レドックスフロー電池は、上記目標合成値を満たす予定出力分を充電又は放電することで、負荷の消費電力の安定化を図る。   In pattern 1 in which a redox flow battery is installed in the power generation facility, the target composite value is expressed by combining the power generation output and the battery output. The planned output after a certain time is obtained from the current power generation output. However, with this planned output, it may be excessive or insufficient with respect to the power required by the load. Therefore, the planned output of the redox flow battery for compensating for the excess or deficiency of the planned output is obtained so as to meet the demand of the load, and both the planned outputs are synthesized to obtain a smooth output, that is, the target synthesized value. The redox flow battery can perform stable power supply to the load by charging or discharging the scheduled output that satisfies the target composite value. On the other hand, in the pattern 2 in which the redox flow battery is provided side by side with the load, the target combined value is expressed by combining the power consumption of the load and the battery output. Although the planned power after a certain time can be obtained from the current power consumption, it is considered that the planned power is excessive or insufficient with respect to the power generation output (a constant value) from the power generation facility. Therefore, in order to make the power generation output from the power generation facility constant with respect to the power consumption of the load, that is, to smooth the power consumption of the load, the planned output of the redox flow battery is obtained, and the planned power and the planned output are synthesized. Smooth input, that is, a target composite value. At this time, the redox flow battery stabilizes the power consumption of the load by charging or discharging the scheduled output that satisfies the target composite value.

上記目標合成値は、発電出力又は消費電力に適切な演算処理を施すことで得られる。演算処理としては、例えば、1.ローパスフィルタ演算、2.移動平均演算が挙げられる。従来行われている演算処理を用いてもよく、例えば、非特許文献1と同様にして目標合成値を決定してもよい。   The target composite value can be obtained by performing appropriate arithmetic processing on the power generation output or power consumption. Examples of the arithmetic processing include 1. low-pass filter calculation and 2. moving average calculation. Conventional arithmetic processing may be used. For example, the target composite value may be determined in the same manner as in Non-Patent Document 1.

ローパスフィルタ演算を行う場合、発電出力(又は消費電力)及び目標合成値は、いずれも時間sの関数となるから、それぞれx(s)、y(s)とし、例えば、発電設備の出力(又は負荷の消費電力)から目標合成値への伝達関数を1次(1次遅れ系)とする場合、目標合成値y(s)は、y(s)={1/(1+s)}×x(s)となる。また、同伝達関数を2次とする場合、この伝達関数のパラメータをαとすると、目標合成値y(s)={1/(s2+α×s+1)}×x(s)となる。ローパスフィルタ演算を行う場合、伝達関数は、1次及び2次以上の高次のいずれかにするとよい。移動平均演算を行う場合、目標合成値y(s)は、y(s)={(1-e-s)/s}×x(s)となる。 When performing a low-pass filter calculation, since the power generation output (or power consumption) and the target composite value are both functions of time s, they are set to x (s) and y (s), respectively. When the transfer function from the load power consumption) to the target composite value is the first order (first-order lag system), the target composite value y (s) is y (s) = {1 / (1 + s)} x x (s). Also, when the transfer function is second order, if the parameter of this transfer function is α, the target composite value y (s) = {1 / (s 2 + α × s + 1)} × x (s) Become. When performing a low-pass filter operation, the transfer function may be either a first order or a second order or higher order. When performing the moving average calculation, the target composite value y (s) is y (s) = {(1−e −s ) / s} × x (s).

本発明においてレドックスフロー電池は、発電設備の発電出力を平滑化して負荷に安定して電力供給を行ったり、負荷の消費電力を平滑化することに加えて、電池効率の向上を図るべく、上記平滑化の充放電に加えて、電池効率向上のための充放電を行う。具体的には、レドックスフロー電池の残存容量を測定し、この残存容量と上記目標合成値との差(パターン2のとき和)が設定範囲内になるように充放電を行う。   In the present invention, the redox flow battery smoothes the power generation output of the power generation facility to stably supply power to the load, or smoothes the power consumption of the load, in addition to improving the battery efficiency. In addition to smoothing charge / discharge, charge / discharge for improving battery efficiency is performed. Specifically, the remaining capacity of the redox flow battery is measured, and charging / discharging is performed so that the difference between the remaining capacity and the target composite value (the sum for pattern 2) is within a set range.

レドックスフロー電池の残存容量は、セルの電圧と相関関係にある。従って、残存容量は、例えば、電池セルや、充放電を行うセルと別に設けたモニタセルに電圧計などの電圧測定手段を配置して電池セル(モニタセル)の電圧を測定し、予め形成しておいた電池セル(モニタセル)の電圧と残存容量との関係を示す関係値データに測定した電圧を照らし合わせることで求めてもよい。また、充電深度を測定して電圧に読み替えてもよい。充電深度とは、電解液中に存在するイオン濃度の比率であり、例えば、電解液としてバナジウム溶液を利用する場合、充電深度が高いとは、正極:「5価のVイオン濃度/4価+5価のイオン濃度」の比率が大きく、負極:「2価のVイオン濃度/2価+3価のイオン濃度」の比率が大きいことを言う。   The remaining capacity of the redox flow battery is correlated with the cell voltage. Therefore, for example, the remaining capacity is formed in advance by measuring the voltage of the battery cell (monitor cell) by arranging voltage measuring means such as a voltmeter in the monitor cell provided separately from the battery cell or the cell to be charged / discharged. It may be obtained by comparing the measured voltage against the relational value data indicating the relation between the voltage of the battery cell (monitor cell) and the remaining capacity. Further, the charge depth may be measured and read as a voltage. The depth of charge is the ratio of the ion concentration present in the electrolyte. For example, when a vanadium solution is used as the electrolyte, the depth of charge is high: positive electrode: “pentavalent V ion concentration / 4 valence + 5 The ratio of “valent ion concentration” is large, and the ratio of negative electrode: “divalent V ion concentration / 2 valence + trivalent ion concentration” is large.

本発明では、残存容量と目標合成値との差(パターン2のとき和)が設定範囲内の場合、電池効率向上のための充放電を行わず、設定範囲外の場合、電池効率向上のために同充電又は放電を行う。このとき、平滑化のための充放電による損失分を補填する操作を行ってもよい。例えば、充電を開始する点(値)と同終了する点とを異なる点とすることが挙げられる。具体的には、例えば、パターン1の場合、残存容量と目標合成値との差がm超のとき充電を開始して、同差がm1(m>m1)となるまで充電を行うことが挙げられる。このように充電の開始点と終了点とをずらすことで、平滑化のための充放電による損失分を補うことができる。同様に放電を開始する点と同終了する点とを異ならせてもよく、例えば、パターン1の場合、残存容量と目標合成値との差がn未満のとき放電を開始して、同差がn1(n1>n)となるまで放電を行ってもよい。このとき、充放電を行わない第一設定範囲:nからmと、充放電の終了範囲となる第二設定範囲:n1からm1が存在することになる。その他、残存容量と目標合成値との差が設定範囲外の場合、損失分を付加した充電を行い、設定範囲内の場合、損失分を補填するための充電のみを行うことが挙げられる。 In the present invention, when the difference between the remaining capacity and the target composite value (the sum of pattern 2) is within the setting range, charging / discharging for improving battery efficiency is not performed, and when it is outside the setting range, for improving battery efficiency. The same charging or discharging is performed. At this time, you may perform operation which compensates the loss part by charging / discharging for smoothing. For example, the point (value) at which charging is started and the point at which the charging ends are different. Specifically, for example, in the case of Pattern 1, charging is started when the difference between the remaining capacity and the target composite value exceeds m, and charging is performed until the difference becomes m 1 (m> m 1 ). Is mentioned. By shifting the charging start point and end point in this way, it is possible to compensate for the loss due to charge / discharge for smoothing. Similarly, the point at which discharge starts and the point at which it ends may be different.For example, in the case of pattern 1, when the difference between the remaining capacity and the target composite value is less than n, the discharge is started and the difference is Discharging may be performed until n 1 (n 1 > n) is satisfied. At this time, there are a first set range where charging / discharging is not performed: n to m and a second setting range: n 1 to m 1 which is a charging / discharging end range. In addition, when the difference between the remaining capacity and the target composite value is outside the set range, charging with a loss is performed, and when within the set range, only charging for compensating for the loss is performed.

上記のように本発明では、目標合成値と残存容量との差(パターン2のとき和)が設定範囲内に含まれるようにレドックスフロー電池を充放電させることで、電池による発電出力の平滑化や負荷の消費電力の平滑化を行うと共に、電池効率の向上を図り、使用する電池の電池容量を小さくしたり、使用する電池の個数を少なくすることができる。このような電池効率向上のための充放電を行うことに加えて、本発明において使用するレドックスフロー電池において、電池容量の設定値を工夫することで、電池による平滑化の効果をより高めることができる。具体的には、目標合成値を演算するにあたり、ローパスフィルタ演算を用いる場合、ローパスフィルタの伝達関数を1次遅れ系とし、時定数をτ、発電設備の設定出力(又は負荷の設定電力)をXとするとき、レドックスフロー電池の電池容量は、A×X×τ(但し0.8≦A≦1.2)と設定することが好ましい。ローパスフィルタの伝達関数をn次(n≧2)とし、1次の係数をα、時定数をτ、発電設備の設定出力(又は負荷の設定電力)をXとするとき、レドックスフロー電池の電池容量は、A×α×X×τ(但し0.8≦A≦1.2)と設定することが好ましい。また、目標合成値を演算するにあたり、移動平均演算を用いる場合、移動平均演算において、移動平均の時間窓をτ、発電設備の設定出力(又は負荷の設定電力)をXとするとき、レドックスフロー電池の電池容量は、B×X×τ(但し0.3≦B≦0.6)と設定することが好ましい。   As described above, in the present invention, the redox flow battery is charged and discharged so that the difference between the target composite value and the remaining capacity (the sum in the case of pattern 2) is included in the set range, thereby smoothing the power generation output by the battery. In addition, the power consumption of the battery and the load can be smoothed, the battery efficiency can be improved, the battery capacity of the battery used can be reduced, and the number of batteries used can be reduced. In addition to performing such charge and discharge for improving battery efficiency, in the redox flow battery used in the present invention, the effect of smoothing by the battery can be further improved by devising the set value of the battery capacity. it can. Specifically, when using the low-pass filter calculation to calculate the target composite value, the transfer function of the low-pass filter is a first-order lag system, the time constant is τ, and the set output of the power generation equipment (or the set power of the load) is When X is set, the battery capacity of the redox flow battery is preferably set to A × X × τ (where 0.8 ≦ A ≦ 1.2). When the transfer function of the low-pass filter is nth order (n ≧ 2), the first order coefficient is α, the time constant is τ, and the set output of the power generation equipment (or set power of the load) is X, the battery of the redox flow battery The capacity is preferably set to A × α × X × τ (where 0.8 ≦ A ≦ 1.2). Also, when using the moving average calculation to calculate the target composite value, in the moving average calculation, when the moving average time window is τ and the set output of the power generation equipment (or the set power of the load) is X, the redox flow The battery capacity of the battery is preferably set to B × X × τ (where 0.3 ≦ B ≦ 0.6).

レドックスフロー電池の残存容量は、電池の損失や出力の時間積分で変化する。そのため、厳密に残存容量と目標合成値とを一致させようとする、或いは残存容量と目標合成値とが対称になるようにすると、上記損失を補充電することが望まれる。また、平滑化のための充放電による残存容量の変化と目標合成値の変化との差をなくすために、オフセットを加えることが望まれる。しかし、上記オフセットを行うと、レドックスフロー電池において、出力可能な能力と、平滑化するために要求される出力とに差が生じてくる。そこで、本発明者らが検討した結果、上記のようにレドックスフロー電池の電池容量をA×X×τ、A×α×X×τ、B×X×τと設定すると、電池の損失を除いて、残存容量の変化と目標合成値の変化とが一致する、即ち残存容量の変化と目標合成値の変化との差がなくなるため、電池の損失分の補充電のみを行えばよくなる。レドックスフロー電池の電池容量を上記のように設定することで、電池において、補充電も含めた出力と、平滑化するために要求される出力との差が小さくなるため、電池による平滑化の効果をより高めることができる。なお、補充電は、上記損失分を補填する操作を行えばよい。   The remaining capacity of the redox flow battery varies depending on the loss of the battery and the time integration of the output. For this reason, if the remaining capacity and the target combined value are strictly matched, or if the remaining capacity and the target combined value are symmetric, it is desirable to supplement the loss. It is also desirable to add an offset in order to eliminate the difference between the change in remaining capacity due to charge / discharge for smoothing and the change in the target composite value. However, when the offset is performed, there is a difference between the output capability and the output required for smoothing in the redox flow battery. Therefore, as a result of the study by the present inventors, when the battery capacity of the redox flow battery is set as A × X × τ, A × α × X × τ, and B × X × τ as described above, the battery loss is excluded. Thus, since the change in the remaining capacity matches the change in the target composite value, that is, there is no difference between the change in the remaining capacity and the change in the target composite value, it is only necessary to perform supplementary charging for the battery loss. By setting the battery capacity of the redox flow battery as described above, the difference between the output including auxiliary charging and the output required for smoothing in the battery is reduced, so the effect of smoothing by the battery Can be further enhanced. In addition, the supplementary charging may be performed by performing an operation to compensate for the loss.

(電池容量:A×X×τ、但し0.8≦A≦1.2)
目標合成値の演算をローパスフィルタ演算で行う場合で、ローパスフィルタの伝達関数を1次遅れ系とする場合を考える。このとき、発電設備の出力(又は負荷の消費電力)、レドックスフロー電池の出力、目標合成値は、いずれも時間sの関数となるから、それぞれx(s)、z(s)、y(s)とすると、目標合成値y(s)は、発電出力(又は負荷の消費電力)と電池出力とを合成したものであるから、
y(s)=z(s)+x(s)…式1
となる。
次に、発電出力(又は負荷の消費電力)から目標合成値への伝達関数をF(s)とすると、目標合成値y(s)は、
y(s)=F(s)×x(s)…式2
となる。
また、発電出力(又は負荷の消費電力)から電池出力への伝達関数をG(s)とすると、電池出力z(s)は、
z(s)=G(s)×x(s)…式3
となる。
上記式1に式2及び式3を代入すると、
G(s)=F(s)-1…式4
となる。
レドックスフロー電池の電池容量(設定値)をC、電池の残存容量をα(s)、電池出力から電池の容量変化への伝達関数H(s)とし、損失を無視すると、残存容量α(s)は、電池出力z(s)及び伝達関数H(s)により、
α(s)=H(s)×z(s)…式5
と表わされる。また、式5に式3を代入して、
α(s)=H(s)×G(s)×x(s)…式6
と表わされる。
損失を無視していることから、伝達関数H(s)を具体的に示すと、電池容量Cを用いて、
H(s)=(-1)/(C×s)…式7
と表わされる。
伝達関数F(s)は、1次遅れ系であるから、伝達関数F(s)を具体的に表わすと、
F(s)=1/(1+s)…式8
式4に式8を代入して、伝達関数G(s)は、
G(s)=(-s)/(1+s)…式9
と表わされる。従って、式6に式7及び式8を代入して、残存容量α(s)は、
α(s)={1/[C×(s+1)]}×x(s)…式10
と表わされる。また、式2に式8を代入して、目標合成値y(s)は、
y(s)={1/(1+s)}×x(s)…式11
と表わされる。
従って、式10及び式11より、残存容量α(s)と目標合成値y(s)との差を0とする、即ち、両者を一致させようとすると、電池容量CをC=1とすればよいことがわかる。また、同様に残存容量α(s)と目標合成値y(s)との和を1とするには、電池容量CをC=1とすればよいことがわかる。そのため、発電設備の設定出力(又は負荷の設定電力)を基準としてレドックスフロー電池の電池容量(時間容量)を設定する場合、1×設定出力(設定電力)×時定数とすることが好ましいことがわかる。これらのことから、残存容量α(s)と目標合成値y(s)との差を0近傍にする(パターン2では和を1近傍にする)には、0.8≦C≦1.2が適当であることがわかる。従って、発電設備の設定出力(又は負荷の設定電力)を基準としてレドックスフロー電池の電池容量(時間容量)を設定する場合、A×設定出力×時定数(但し、0.8≦A≦1.2)とすることが好ましいことがわかる。
(Battery capacity: A × X × τ, 0.8 ≦ A ≦ 1.2)
Consider a case where the target composite value is calculated by a low-pass filter operation and the transfer function of the low-pass filter is a first-order lag system. At this time, since the output of the power generation facility (or the power consumption of the load), the output of the redox flow battery, and the target composite value are all functions of time s, x (s), z (s), y (s ), The target composite value y (s) is a composite of the power generation output (or power consumption of the load) and the battery output.
y (s) = z (s) + x (s) ... Equation 1
It becomes.
Next, assuming that the transfer function from the power generation output (or power consumption of the load) to the target composite value is F (s), the target composite value y (s) is
y (s) = F (s) x x (s) ... Equation 2
It becomes.
Further, when the transfer function from the power generation output (or load power consumption) to the battery output is G (s), the battery output z (s) is
z (s) = G (s) x x (s) ... Equation 3
It becomes.
Substituting Equation 2 and Equation 3 into Equation 1 above,
G (s) = F (s) -1 ... Equation 4
It becomes.
If the battery capacity (set value) of the redox flow battery is C, the remaining capacity of the battery is α (s), the transfer function H (s) from the battery output to the change in capacity of the battery, and the loss is ignored, the remaining capacity α (s ) By battery output z (s) and transfer function H (s)
α (s) = H (s) x z (s) ... Formula 5
It is expressed as Also, substituting equation 3 into equation 5,
α (s) = H (s) × G (s) × x (s) ... Equation 6
It is expressed as
Since the loss is ignored, when the transfer function H (s) is specifically shown, using the battery capacity C,
H (s) = (-1) / (C × s) ... Equation 7
It is expressed as
Since the transfer function F (s) is a first order lag system, when the transfer function F (s) is specifically expressed,
F (s) = 1 / (1 + s) ... Equation 8
Substituting Equation 8 into Equation 4, the transfer function G (s) is
G (s) = (-s) / (1 + s) ... Equation 9
It is expressed as Therefore, substituting Equation 7 and Equation 8 into Equation 6, the remaining capacity α (s) is
α (s) = {1 / [C × (s + 1)]} × x (s) ... Equation 10
It is expressed as Also, by substituting Equation 8 into Equation 2, the target composite value y (s) is
y (s) = {1 / (1 + s)} × x (s) ... Equation 11
It is expressed as
Therefore, from Equation 10 and Equation 11, if the difference between the remaining capacity α (s) and the target composite value y (s) is set to 0, that is, if both are made to coincide, the battery capacity C is set to C = 1. I understand that Similarly, in order to set the sum of the remaining capacity α (s) and the target composite value y (s) to 1, it is understood that the battery capacity C should be C = 1. Therefore, when setting the battery capacity (time capacity) of the redox flow battery based on the set output of the power generation equipment (or the set power of the load), it is preferable to set 1 × set output (set power) × time constant. Recognize. Therefore, 0.8 ≦ C ≦ 1.2 is appropriate for making the difference between the remaining capacity α (s) and the target composite value y (s) close to 0 (in pattern 2, the sum is close to 1). I understand that. Therefore, when setting the battery capacity (time capacity) of a redox flow battery based on the set output of the power generation facility (or set power of the load), A x set output x time constant (however, 0.8 ≤ A ≤ 1.2) It turns out that it is preferable.

(電池容量:α×A×X×τ、但し0.8≦A≦1.2)
目標合成値の演算をローパスフィルタ演算で行う場合で、ローパスフィルタの伝達関数を2次以上の高次とする場合を考える。ここでは、2次の場合を扱う。このとき、式1〜式7については、上記1次遅れ系と同様である。伝達関数F(s)は、2次であるからパラメータαを有する。このαを用いて伝達関数F(s)を具体的に表わすと、
F(s)=1/(s2+α×s+1)…式2-1
となる。
式4に式2-1を代入して、伝達関数G(s)は、
G(s)=(-s2-α×s)/(s2+α×s+1)…式2-2
と表わされる。従って、式6に式7及び式2-2を代入して、残存容量α(s)は、
α(s)={(s+α)/[C×(s2+α×s+1)]}×x(s)…式2-3
と表わされる。また、式2に式2-1を代入して、目標合成値y(s)は、
y(s)={1/(s2+α×s+1)}×x(s)…式2-4
と表わされる。式2-3及び式2-4より、残存容量α(s)と目標合成値y(s)との差を0とする、即ち、両者を一致させようとすると、電池容量CをC=α=(1×α)とすればよいことがわかる。また、同様に残存容量α(s)と目標合成値y(s)との和を1とするには、電池容量CをC=α=(1×α)とすればよいことがわかる。そのため、発電設備の設定出力(又は負荷の設定電力)を基準としてレドックスフロー電池の電池容量(時間容量)を設定する場合、α×設定出力(設定電力)×時定数とすることが好ましいことがわかる。これらのことから、残存容量α(s)と目標合成値y(s)との差を0近傍にする(パターン2のとき和を1近傍する)には、0.8×α≦C≦1.2×αが適当であることがわかる。従って、発電設備の設定出力(又は負荷の設定電力)を基準としてレドックスフロー電池の電池容量(時間容量)を設定する場合、A×α×設定出力×時定数(但し、0.8≦A≦1.2)とすることが好ましいことがわかる。
(Battery capacity: α × A × X × τ, 0.8 ≦ A ≦ 1.2)
Consider a case where the target composite value is calculated by low-pass filter calculation, and the transfer function of the low-pass filter is set to a second or higher order. Here, the second-order case is handled. At this time, Formulas 1 to 7 are the same as those in the first-order lag system. Since the transfer function F (s) is quadratic, it has a parameter α. Using this α, the transfer function F (s) is specifically expressed as
F (s) = 1 / (s 2 + α × s + 1) ... Equation 2-1
It becomes.
Substituting Equation 2-1 into Equation 4, the transfer function G (s) is
G (s) = (-s 2 -α × s) / (s 2 + α × s + 1) ... Equation 2-2
It is expressed as Therefore, substituting Equation 7 and Equation 2-2 into Equation 6, the remaining capacity α (s) is
α (s) = {(s + α) / [C × (s 2 + α × s + 1)]} × x (s) Equation 2-3
It is expressed as Further, by substituting Equation 2-1 into Equation 2, the target composite value y (s) is
y (s) = {1 / (s 2 + α × s + 1)} × x (s) ... Equation 2-4
It is expressed as From Formula 2-3 and Formula 2-4, if the difference between the remaining capacity α (s) and the target composite value y (s) is set to 0, that is, if both are to be matched, the battery capacity C is set to C = α It can be seen that = (1 × α). Similarly, in order to set the sum of the remaining capacity α (s) and the target composite value y (s) to 1, it is understood that the battery capacity C should be C = α = (1 × α). Therefore, when setting the battery capacity (time capacity) of the redox flow battery based on the set output of the power generation equipment (or the set power of the load), it is preferable that α × set output (set power) × time constant. Recognize. Therefore, to make the difference between the remaining capacity α (s) and the target composite value y (s) close to 0 (the sum is close to 1 when pattern 2), 0.8 × α ≦ C ≦ 1.2 × α Is suitable. Therefore, when setting the battery capacity (time capacity) of a redox flow battery based on the set output of the power generation equipment (or the set power of the load), A x α x set output x time constant (0.8 ≤ A ≤ 1.2) It turns out that it is preferable.

なお、上記パラメータαには、どんな周期の変動でも変動を増幅しないという制限を加えることが好ましい。発電設備(又は負荷)の変動の角速度をω、虚数単位をjとすると、ωが-∞から+∞の範囲において、上記制限は、
|F(jω)|≦1…式2-5
と表わされる。式2-2から式2-5を変形すると、
F(jω)×F(-jω)≦1…式2-6
となる。この式2-6に式2-1を代入し、t=ω2の変数変換を施すと、
1/{(1-t)22×t}≦1…式2-7
となる。式2-7を変形すると、
t×(t+α2-2)≧0…式2-8
となる。式2-8を満たすαは、α≧√2となる。従って、α≧√2がパラメータαの制限を満たす条件となる。なお、どんな周期の変動でも変動を増幅しないという制限下では、電池容量CはC=α=√2が最小となる。このとき、ローパスフィルタ演算は、2次のバタワースローパスフィルタ演算となる。
Note that it is preferable to add a restriction to the parameter α so that the fluctuation is not amplified at any period. Assuming that the angular velocity of fluctuation of the power generation equipment (or load) is ω and the imaginary unit is j, the above limit is in the range of ω to -∞ to + ∞.
| F (jω) | ≦ 1 ... Equation 2-5
It is expressed as From equation 2-2 to equation 2-5,
F (jω) × F (-jω) ≦ 1 ... Equation 2-6
It becomes. Substituting Equation 2-1 into Equation 2-6 and performing variable transformation of t = ω 2 ,
1 / {(1-t) 2 + α 2 × t} ≦ 1 ... Equation 2-7
It becomes. Transforming Equation 2-7,
t × (t + α 2 -2) ≧ 0 ... Equation 2-8
It becomes. Α satisfying Expression 2-8 is α ≧ √2. Therefore, α ≧ √2 satisfies the condition of the parameter α. Note that the battery capacity C has a minimum value of C = α = √2 under the restriction that the fluctuation is not amplified at any period. At this time, the low-pass filter operation is a second-order Butterworth low-pass filter operation.

また、ローパスフィルタの伝達関数を3次以上の高次とする場合、パラメータα、ローパスフィルタの極をβとすると、伝達関数F(s)は、
F(s)=β/(…+s2+α×s+β)…式2-9
と表わされる。この伝達関数F(s)を用いて、上記と同様の手順により、レドックスフロー電池の電池容量は、A×α×設定出力×時定数が好ましいことが求められる(但し、0.8≦A≦1.2)。
Also, when the transfer function of the low-pass filter is higher than the third order, assuming that the parameter α and the pole of the low-pass filter are β, the transfer function F (s) is
F (s) = β / (… + s 2 + α × s + β) Equation 2-9
It is expressed as Using this transfer function F (s), the battery capacity of the redox flow battery is required to be preferably A × α × set output × time constant (however, 0.8 ≦ A ≦ 1.2) by the same procedure as above. .

(電池容量:B×X×τ、但し0.3≦B≦0.6)
目標合成値の演算を移動平均演算で行う場合を考える。このとき、式1〜7については、上記1次遅れ系のローパスフィルタ演算の場合と同様である。伝達関数F(s)を具体的に表わすと、
F(s)=(1-e-s)/s…式3-1
となる。
式4に式3-1を代入して、伝達関数G(s)は、
G(s)=(1-e-s-s)/s…式3-2
と表わされる。従って、式6に式7及び式3-2を代入して、残存容量α(s)は、
α(s)={(s+e-s-1)/(C×s2)}×x(s)…式3-3
と表わされる。このとき、e-s=1-s+s2/2-s3/6+…であるから、
α(s)={(s2/2-s3/6+…)/(C×s2)}×x(s)={(1/2-s/6+…)/C}×x(s)…式3-4
となる。また、式2に式3-1を代入して、目標合成値y(s)は、
y(s)={(1-e-s)/s}×x(s)={(s-s2/2+s3/6…)/s}×x(s)
=(1-s/2+s2/6…)×x(s)…式3-5
と表わされる。式3-4及び3-5により、残存容量α(s)と目標合成値y(s)との差を0とする、即ち、両者を一致させようとすると、電池容量CをC=1/2=0.5とすればよいことがわかる。また、同様に残存容量α(s)と目標合成値y(s)との和を1とするには、電池容量CをC=1/2=0.5とすればよいことがわかる。そのため、発電設備の設定出力(又は負荷の設定電力)を基準としてレドックスフロー電池の電池容量(時間容量)を設定する場合、0.5×設定出力(設定電力)×時定数とすることが好ましいことがわかる。これらのことから、残存容量α(s)と目標合成値y(s)との差を0近傍にする(パターン2のとき和を1近傍にする)には、0.3≦C≦0.6が適当であることがわかる。そのため、発電設備の設定出力(又は負荷の設定電力)を基準としてレドックスフロー電池の電池容量(時間容量)を設定する場合、B×設定出力×時定数(但し、0.3≦B≦0.6)とすることが好ましいことがわかる。
(Battery capacity: B x X x τ, where 0.3 ≤ B ≤ 0.6)
Consider a case where the target composite value is calculated by moving average calculation. At this time, Expressions 1 to 7 are the same as those in the case of the first-order lag low-pass filter calculation. When the transfer function F (s) is specifically expressed,
F (s) = (1-e- s ) / s ... Equation 3-1
It becomes.
Substituting Equation 3-1 into Equation 4, the transfer function G (s) is
G (s) = (1-e -s -s) / s ... Equation 3-2
It is expressed as Therefore, substituting Equation 7 and Equation 3-2 into Equation 6, the remaining capacity α (s) is
α (s) = {(s + e −s −1) / (C × s 2 )} × x (s) Formula 3-3
It is expressed as In this case, e -s = 1-s + s 2/2-s 3/6 + ... a because,
α (s) = {(s 2/2-s 3/6 + ...) / (C × s 2)} × x (s) = {(1/2-s / 6 + ...) / C} × x (s) ... Formula 3-4
It becomes. Also, by substituting Equation 3-1 into Equation 2, the target composite value y (s) is
y (s) = {(1 -e -s) / s} × x (s) = {(ss 2/2 + s 3/6 ...) / s} × x (s)
= (1-s / 2 + s 2/6 ...) × x (s) ... formula 3-5
It is expressed as According to Equations 3-4 and 3-5, when the difference between the remaining capacity α (s) and the target composite value y (s) is set to 0, that is, when both are made to coincide, the battery capacity C is set to C = 1 / It can be seen that 2 = 0.5. Similarly, in order to set the sum of the remaining capacity α (s) and the target composite value y (s) to 1, it is understood that the battery capacity C should be C = 1/2 = 0.5. Therefore, when setting the battery capacity (time capacity) of the redox flow battery based on the set output of the power generation equipment (or the set power of the load), it is preferable to set 0.5 × set output (set power) × time constant. Recognize. For these reasons, 0.3 ≦ C ≦ 0.6 is appropriate to make the difference between the remaining capacity α (s) and the target composite value y (s) close to 0 (to make the sum close to 1 for pattern 2). I know that there is. Therefore, when setting the battery capacity (time capacity) of a redox flow battery based on the set output of the power generation equipment (or the set power of the load), B x set output x time constant (however, 0.3 ≤ B ≤ 0.6) It turns out that it is preferable.

本発明運転方法の具体的な手順としては、例えば、以下の手順が挙げられる。このとき、以下の手順を制御プログラムとし、この制御プログラムをコンピュータに入力しておき、コンピュータの命令に従って残存容量の制御を行うように構成してもよい。
1.発電設備の発電出力(又は負荷の消費電力)を測定するステップ
2.発電出力(又は負荷の消費電力)に基づき、目標合成値(又は負荷の消費電力と電池出力との合成入力の目標値)を演算するステップ
3.レドックスフロー電池の残存容量を測定するステップ
4.目標合成値と残存容量との差(又は和)を演算するステップ
5.上記差が設定範囲内に含まれるか否かを判定するステップ
6.上記差が設定範囲外の場合、設定範囲内となるようにレドックスフロー電池を充放電させるステップ
Specific procedures of the operation method of the present invention include, for example, the following procedures. At this time, the following procedure may be used as a control program, the control program may be input to a computer, and the remaining capacity may be controlled in accordance with an instruction from the computer.
1. Steps to measure the power generation output (or load power consumption) of the power generation equipment
2.Calculating a target composite value (or target value of composite input of load power consumption and battery output) based on power generation output (or load power consumption)
3. Step to measure the remaining capacity of redox flow battery
4.Step of calculating difference (or sum) between target composite value and remaining capacity
5. Step of determining whether the above difference is included in the setting range
6. If the above difference is outside the set range, charge and discharge the redox flow battery so that it is within the set range.

上記2のステップにおいて目標合成値は、発電出力(又は負荷の消費電力)に適切な演算を施して求める。演算方法としては、例えば、上記ローパスフィルタ演算や移動平均演算などが挙げられる。また、目標合成値は、上記ローパスフィルタ演算や移動平均演算などの演算に加えて、適当な演算処理を行って無単位値とするとよい。例えば、発電出力にローパスフィルタ演算を施した演算値は、発電出力の単位MWと同様の単位値となる。従って、この演算値を発電設備の設定出力(例えば、最大出力;MW)で割って無単位とした値を目標合成値としてもよい。   In the above step 2, the target composite value is obtained by performing an appropriate calculation on the power generation output (or power consumption of the load). Examples of the calculation method include the low-pass filter calculation and the moving average calculation. Further, the target composite value may be a unitless value by performing appropriate arithmetic processing in addition to the above-described arithmetic operations such as the low-pass filter arithmetic operation and the moving average arithmetic operation. For example, a calculation value obtained by performing a low-pass filter operation on the power generation output is a unit value similar to the unit MW of the power generation output. Therefore, a value obtained by dividing this calculated value by the set output of the power generation facility (for example, maximum output; MW) and having no unit may be used as the target composite value.

目標合成値を無単位値とする場合、上記3のステップにおいて、残存容量にも適当な演算処理を施し、無単位値とすることが好ましい。例えば、セルの電圧から、レドックスフロー電池の時間容量(MWh)が検出できる。この時間容量を残存容量としてもよいが、例えば、この時間容量をレドックスフロー電池の設定時間容量(MWh)で割って無単位の値とし、この無単位値を残存容量としてもよい。   In the case where the target composite value is a unitless value, it is preferable that the remaining capacity is subjected to an appropriate calculation process in step 3 to obtain a unitless value. For example, the time capacity (MWh) of the redox flow battery can be detected from the cell voltage. This time capacity may be used as the remaining capacity. For example, this time capacity may be divided by the set time capacity (MWh) of the redox flow battery to obtain a unitless value, and this unitless value may be used as the remaining capacity.

また、上記6のステップを行うにあたり、目標合成値と残存容量との差(パターン2のとき和)を設定範囲内にするために必要な充放電量と同差(パターン2のとき和)との関係を予め求めておき、コンピュータの記憶手段にこの関係値データを予め入力しておく。コンピュータは、演算した目標合成値と残存容量との差(パターン2のとき和)と、記憶手段から呼び出した関係値データとを照らし合わせて、充放電量を求めるようにしておく。このとき、平滑化のための充放電による損失分を考慮した関係値データを作成しておき、このデータを利用してもよい。更に、充放電量に対応したレドックスフロー電池システムの運転条件(直交変換器の制御、ポンプの運転時間、電解液の流通速度など)を予め決めておき、この運転条件もコンピュータの記憶手段に予め入力しておいてもよい。そして、コンピュータは、求めた充放電量に対して適切な運転条件を選択し、選択した条件によりレドックスフロー電池システムを運転させる命令を出すように構成すると、制御を簡単に行うことができる。   In addition, when performing step 6 above, the same difference (sum for pattern 2) as the charge / discharge amount required to bring the difference between the target composite value and the remaining capacity (sum for pattern 2) within the set range The relationship value data is obtained in advance, and this relationship value data is input in advance to the storage means of the computer. The computer obtains the charge / discharge amount by comparing the difference between the calculated target composite value and the remaining capacity (sum for pattern 2) and the related value data called from the storage means. At this time, relation value data in consideration of a loss due to charge / discharge for smoothing may be created and used. Furthermore, the operating conditions of the redox flow battery system corresponding to the charge / discharge amount (control of the orthogonal converter, the operating time of the pump, the flow rate of the electrolyte, etc.) are determined in advance, and these operating conditions are also stored in the computer storage means in advance. You may enter it. And if a computer selects the suitable driving | running condition with respect to the calculated | required charge / discharge amount, and it will comprise the command which operates a redox flow battery system by the selected condition, control can be performed easily.

上記のように本発明は、レドックスフロー電池の残存容量を発電設備の出力や負荷の消費電力の変動に伴って変化させることで、電池の有する能力を効率よく利用することができ、電池を小型化することができる。従って、本発明を適用することで、従来のように要求される電力を賄うために電池容量の大きな電池を利用したり、複数の電池を用いることがなく、負荷への電力の安定化を図ることができる。   As described above, according to the present invention, the remaining capacity of the redox flow battery can be changed in accordance with fluctuations in the output of the power generation facility and the power consumption of the load, so that the capacity of the battery can be used efficiently, and the battery can be reduced in size. Can be Therefore, by applying the present invention, it is possible to stabilize the power to the load without using a battery with a large battery capacity or using a plurality of batteries in order to cover the required power as in the prior art. be able to.

以下、本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

図1は、本発明運転方法を適用するレドックスフロー電池システムを示す概略構成図である。このシステム1は、電池用セルを有する電池10と、セルに供給/排出される電解液を貯留するタンク11と、セルとタンク11とを連結する電解液の輸送路12と、この輸送路12に配置されてタンク11から電解液をセルに供給させるためのポンプ13とを具える。そして、このシステム1は、直交変換器3を介して発電設備2及び負荷(系統)4に接続される。この発電設備2は、発電電力が不規則なものであり、本例では、風力発電機を利用した。このように発電電力が不規則な発電設備2にレドックスフロー電池システム1を併設させ、負荷4が要求する電力を安定して供給できるように、発電設備2の発電電力と電池10の電池出力(充電又は放電)とを合成し、この合成出力を負荷4に供給する。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a redox flow battery system to which the operation method of the present invention is applied. This system 1 includes a battery 10 having a battery cell, a tank 11 for storing an electrolyte supplied / discharged to the cell, an electrolyte transport path 12 connecting the cell and the tank 11, and the transport path 12 And a pump 13 for supplying the electrolytic solution from the tank 11 to the cell. The system 1 is connected to the power generation facility 2 and the load (system) 4 via the orthogonal transformer 3. This power generation facility 2 has irregular power generation, and a wind power generator is used in this example. In this way, the redox flow battery system 1 is installed in the power generation facility 2 with irregular power generation so that the power required by the load 4 can be stably supplied and the power output of the power generation facility 2 and the battery output of the battery 10 ( Charging or discharging) and supplying this combined output to the load 4.

本例において電池10は、複数の電池用セルを積層した積層体構造である。レドックスフロー電池用セルは、イオン交換膜(隔膜)により正極セルと負極セルとに分離され、正極セルに正極電極、負極セルに負極電極を内蔵し、各電極にそれぞれ正極電解液、負極電解液が供給される構成である。本例では正極電解液にV5+を含む溶液、負極電解液にV2+を含む溶液を用いた。図1では、タンクが一つしか示されていないが実際には正極電解液用タンク、負極電解液用タンクをそれぞれ具える。同様に、電解液の輸送路も実際には正極電解液用、負極電解液用にそれぞれ具える。 In this example, the battery 10 has a stacked structure in which a plurality of battery cells are stacked. The redox flow battery cell is separated into a positive electrode cell and a negative electrode cell by an ion exchange membrane (diaphragm), the positive electrode cell contains a positive electrode, the negative electrode contains a negative electrode, and each electrode has a positive electrolyte solution and a negative electrode electrolyte solution, respectively. Is supplied. In this example, a positive electrode electrolyte solution containing V 5+ and a negative electrode electrolyte solution containing V 2+ were used. In FIG. 1, only one tank is shown, but actually a positive electrode electrolyte tank and a negative electrode electrolyte tank are provided. Similarly, the electrolyte solution transport paths are actually provided for the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte, respectively.

そして、本発明では、上記電池10において電池容量の設定値(いわゆる定格容量)が小さなものでも、負荷への電力供給を安定して行うことができるように、電池効率を向上するべく、電池10の残存容量を制御する。具体的には、発電設備2の発電出力の変動に伴って残存容量を変化させる。より具体的には、発電設備2の発電出力に基づいて目標合成値を決定し、電池の残存容量とこの目標合成値との差が設定範囲内になるよう電池を充放電させて、残存容量を制御する。そこで、本例では、残存容量を測定するべく電池用セルとは別にモニタセル14を具え、このモニタセル14に電圧計(図示せず)を配置すると共に、測定結果がコンピュータ15に送られるように配線にてコンピュータ15を接続している。このコンピュータ15は、配線を介して発電設備2とも接続されており、発電設備2の発電出力が送られるようになっている他、得られた発電出力に基づいて目標合成値を得る演算や、残存容量と目標合成値との差を求める演算、この差が設定範囲内か否かの判定なども行う。また、このコンピュータ15は、配線を介してポンプ13、直交変換器3とも接続されており、制御信号によりポンプ13の駆動や直交変換器3を制御可能としている。この構成により、上記残存容量と目標合成値との差が設定範囲外のとき、コンピュータ15は、直交変換器3を制御すると共に、ポンプ13を駆動させ、電池に充放電を行わせる。   In the present invention, in order to improve the battery efficiency, the battery 10 can be stably supplied even if the battery 10 has a small battery capacity setting value (so-called rated capacity). To control the remaining capacity. Specifically, the remaining capacity is changed with the fluctuation of the power generation output of the power generation facility 2. More specifically, the target composite value is determined based on the power generation output of the power generation facility 2, and the battery is charged / discharged so that the difference between the remaining capacity of the battery and the target composite value is within the set range. To control. Therefore, in this example, in order to measure the remaining capacity, a monitor cell 14 is provided separately from the battery cell, and a voltmeter (not shown) is arranged on the monitor cell 14 and wiring is performed so that the measurement result is sent to the computer 15. The computer 15 is connected at. This computer 15 is also connected to the power generation facility 2 via wiring, and the power generation output of the power generation facility 2 is sent, and the calculation to obtain the target composite value based on the obtained power generation output, An operation for obtaining a difference between the remaining capacity and the target composite value, a determination as to whether the difference is within a set range, and the like are also performed. Further, the computer 15 is also connected to the pump 13 and the orthogonal transformer 3 through wiring, and the drive of the pump 13 and the orthogonal converter 3 can be controlled by a control signal. With this configuration, when the difference between the remaining capacity and the target composite value is outside the set range, the computer 15 controls the orthogonal transformer 3 and drives the pump 13 to charge / discharge the battery.

上記構成を具えるレドックスフロー電池システムにおいて、電池の残存容量の制御手順を具体的に説明する。まず、発電設備の発電出力Xを測定してコンピュータに測定結果を伝送し、後述する演算方法により発電出力から目標合成値Yを演算する。一方、モニタセルに配置した電圧計にてセルの電圧を測定し、コンピュータに測定結果を伝送し、測定結果を残存容量αに読み替える。そして、コンピュータは、上記目標合成値と残存容量との差Kを演算し、この差Kがコンピュータの記憶手段に入力されている設定範囲(n以上m以下)に含まれるか否かを判定し、差Kが設定範囲外、即ち差Kがn未満又はm超の場合、充放電を行う。設定範囲内の場合、充放電を行わない。充放電を行う場合、コンピュータに予め記憶させておいた目標合成値と残存容量の差と、この差が設定範囲内となるのに必要な充放電量との関係値データから、演算した差Kにおける充放電量を求める。この充放電量に基づき充放電を行う。本例では、コンピュータに予め記憶させておいた電池の運転条件から、差Kにおける充放電量に適した条件を選択し、この条件に基づき、直交変換器やポンプの駆動を制御させて充放電を行う。   In the redox flow battery system having the above configuration, the control procedure of the remaining capacity of the battery will be specifically described. First, the power generation output X of the power generation facility is measured, the measurement result is transmitted to the computer, and the target composite value Y is calculated from the power generation output by the calculation method described later. On the other hand, the voltage of the cell is measured with a voltmeter arranged in the monitor cell, the measurement result is transmitted to a computer, and the measurement result is read as the remaining capacity α. Then, the computer calculates a difference K between the target composite value and the remaining capacity, and determines whether or not this difference K is included in the set range (n or more and m or less) input to the storage means of the computer. When the difference K is outside the setting range, that is, when the difference K is less than n or more than m, charging / discharging is performed. When it is within the set range, charging / discharging is not performed. When charging / discharging, the difference K calculated from the relationship value data between the target composite value stored in advance in the computer and the remaining capacity and the charge / discharge amount necessary for this difference to be within the set range. The amount of charge / discharge at is determined. Charging / discharging is performed based on this charge / discharge amount. In this example, a condition suitable for the charge / discharge amount at the difference K is selected from the battery operating conditions stored in advance in the computer, and based on this condition, the driving of the orthogonal transformer and the pump is controlled to charge / discharge. I do.

図2は、本発明レドックスフロー電池システムの運転方法の制御手順を示すフローチャートである。まず、発電設備の発電出力Xを測定し、測定した結果(電気信号)がコンピュータの信号入信部に入力されるようにする(ステップS1)。このとき、コンピュータは、入力された電気信号を記憶手段に一時的に保存しておく。   FIG. 2 is a flowchart showing a control procedure of the operation method of the redox flow battery system of the present invention. First, the power generation output X of the power generation facility is measured, and the measurement result (electrical signal) is input to the signal receiving unit of the computer (step S1). At this time, the computer temporarily stores the input electrical signal in the storage means.

次に、コンピュータは、記憶手段に保存されている発電出力Xを呼び出し、演算手段により演算処理を施して目標合成値を演算する(ステップS2)。本例では、演算方法として、1次遅れ系のローパスフィルタ演算を用いた。具体的には、発電電力をx(s)、目標合成値y(s)とし、目標合成値y(s)は、{1/(1+s)}×x(s)より得られる。また、発電出力Xは、通常、単位(例えばMW)がある値として表わされる。従って、目標合成値y(s)も発電出力Xと同じ単位(同)がある値となる。このまま扱ってもよいが、本例では、目標合成値y(s)を無単位値とするべく、得られた目標合成値y(s)を設定電力(いわゆる定格電力;MW)の最大値で割るという演算処理を行い、この値を目標合成値Yとした。そして、コンピュータは、得られた目標合成値Yを記憶手段に記憶しておく。 Next, the computer calls the power generation output X stored in the storage means, performs arithmetic processing by the arithmetic means, and calculates a target composite value (step S2). In this example, a first-order lag low-pass filter calculation is used as the calculation method. Specifically, the generated power is x (s), the target composite value is y (s), and the target composite value y (s) is obtained from {1 / (1 + s)} × x (s). Further, the power generation output X is usually expressed as a value having a unit (for example, MW). Accordingly, the target composite value y (s) is also a value having the same unit (same) as the power generation output X. In this example, the target composite value y (s) is the maximum value of the set power (so-called rated power; MW) so that the target composite value y (s) is a unitless value. An arithmetic process of dividing is performed, and this value is set as the target composite value Y. Then, the computer stores the obtained target composite value Y in the storage means.

一方、電池の残存容量を求めるべく、電圧計によりセルの電圧を測定し、電圧計が測定した結果(電気信号)がコンピュータの信号受信部に入力されるようにする(ステップS3)。本例では、残存容量として時間容量を利用する。そこで、コンピュータは、入力された電気信号を時間容量(MWh)に読み替える。更に、コンピュータは、読み替えた時間容量を目標合成値Yと同様に無単位値とするべく、読み替えた時間容量をレドックスフロー電池の設定時間容量(いわゆる定格時間容量;MWh)で割るという演算処理を行うと共に、この値を残存容量αとして記憶手段に一時的に保存しておく。   On the other hand, in order to obtain the remaining capacity of the battery, the voltage of the cell is measured with a voltmeter, and the result (electrical signal) measured by the voltmeter is input to the signal receiver of the computer (step S3). In this example, the time capacity is used as the remaining capacity. Therefore, the computer replaces the input electric signal with the time capacity (MWh). Further, the computer performs a calculation process of dividing the read time capacity by the set time capacity (so-called rated time capacity; MWh) of the redox flow battery so that the read time capacity is set to a unitless value like the target composite value Y. At the same time, this value is temporarily stored in the storage means as the remaining capacity α.

次に、コンピュータは、記憶手段に保存されている目標合成値Yと残存容量αとを呼び出し、演算手段により、目標合成値Yと残存容量αとの差K=Y-αを演算し(ステップS4)、差Kを記憶手段に一時的に保存しておく。本例では、差KをY-αとしたが、α-Yでももちろんよい。   Next, the computer calls the target composite value Y and the remaining capacity α stored in the storage means, and calculates the difference K = Y−α between the target composite value Y and the remaining capacity α by the arithmetic means (step S4), the difference K is temporarily stored in the storage means. In this example, the difference K is Y-α, but α-Y may of course be used.

次に、コンピュータは、記憶手段に保存されている設定範囲の下限値n、上限値mを呼び出し、演算した差Kが設定範囲内に含まれるか否かを判定する(ステップS5)。差Kが設定範囲内に含まれる場合、即ち、n≦K≦mの場合、コンピュータの判定手段は、電池効率向上のための充放電を不要と判定し(ステップS6)、制御を終える。   Next, the computer calls the lower limit value n and the upper limit value m of the setting range stored in the storage unit, and determines whether or not the calculated difference K is included in the setting range (step S5). When the difference K is included in the set range, that is, when n ≦ K ≦ m, the computer determination unit determines that charging / discharging for improving battery efficiency is unnecessary (step S6), and ends the control.

一方、差Kが設定範囲の上限値mを超える場合、本例では目標合成値Yが大きな値をとっていることになる。目標合成値Yが大きな値をとる場合、残存容量も大きくすることが望まれる、即ち、充電することが望まれる。そこで、コンピュータの判定手段は、電池効率向上のために充電を必要と判定し(ステップS8)、充電動作を行う(ステップS10)。具体的には、まず、必要な充電量を求める。本例では、目標合成値と残存容量との差と、この差が設定範囲内に含まれるのに必要な充電量又は放電量との関係値データを予めコンピュータの記憶手段に入力しており、コンピュータは、記憶手段から関係値データを呼び出し、差Kをこのデータに照らし合わせることで充電量を求める。そして、求めた充電量に基づき、予めコンピュータに入力させておいた充電量ごと又は放電量ごと運転条件から、適切な条件を選択し、この条件に基づいて、直交変換器やポンプの駆動を制御して充電を行い、充電が終了したら、制御動作を終了する。   On the other hand, when the difference K exceeds the upper limit value m of the setting range, the target composite value Y is a large value in this example. When the target composite value Y takes a large value, it is desirable to increase the remaining capacity, that is, to charge the battery. Therefore, the determination means of the computer determines that charging is necessary to improve battery efficiency (step S8), and performs a charging operation (step S10). Specifically, first, a required charge amount is obtained. In this example, the relationship value data of the difference between the target composite value and the remaining capacity and the charge amount or discharge amount necessary for this difference to be included in the set range is input in advance to the storage means of the computer, The computer calls the relation value data from the storage means, and obtains the charge amount by comparing the difference K with this data. Based on the obtained charge amount, an appropriate condition is selected from the operation conditions for each charge amount or discharge amount that has been input to the computer in advance, and the drive of the orthogonal transformer and the pump is controlled based on this condition. Then, charging is performed, and when charging is completed, the control operation is terminated.

他方、差Kが設定範囲の上限値mを超えない場合、差Kは、下限値n未満となる。差Kが下限値n未満であるから、本例では目標合成値Yが小さな値をとっていることになる。目標合成値Yが小さな値をとる場合、残存容量も小さくすることが望まれる、即ち、放電することが望まれる。そこで、コンピュータの判定手段は、電池効率向上のために放電を必要と判定し(ステップS9)、放電動作を行う(ステップS10)。具体的には、充電の場合と同様の手順により必要な放電量を求め、この放電量に基づき放電させるのに適切な運転条件を選択し、直交変換器やポンプの駆動を制御して放電を行い、放電が終了したら、制御動作を終了する。   On the other hand, when the difference K does not exceed the upper limit value m of the setting range, the difference K is less than the lower limit value n. Since the difference K is less than the lower limit value n, the target composite value Y is a small value in this example. When the target composite value Y takes a small value, it is desirable to reduce the remaining capacity, that is, to discharge. Therefore, the determination means of the computer determines that discharging is necessary for improving battery efficiency (step S9), and performs a discharging operation (step S10). Specifically, the required amount of discharge is obtained by the same procedure as in the case of charging, and an appropriate operating condition is selected based on this amount of discharge, and the orthogonal transformer and pump are controlled to discharge. When the discharge is finished, the control operation is finished.

なお、差Kをα-Yとして場合は、判定が上記と逆となる。具体的には、差Kが上限値mを超える場合、残存容量が大きな値をとっていることになる。即ち、目標合成値Yが小さな値をとっていることになる。このとき、残存容量は小さくすることが望まれるから、コンピュータの判定手段は、放電必要と判定する。一方、差Kが上限値mを超えない場合、即ち、差Kが下限値n未満の場合、残存容量が小さな値をとり、目標合成値Yが大きな値をとるから、残存容量を大きくするべく、コンピュータの判定手段は、充電必要と判定する。   When the difference K is α−Y, the determination is reversed. Specifically, when the difference K exceeds the upper limit value m, the remaining capacity has a large value. That is, the target composite value Y is a small value. At this time, since it is desired to reduce the remaining capacity, the determination means of the computer determines that discharge is necessary. On the other hand, if the difference K does not exceed the upper limit m, that is, if the difference K is less than the lower limit n, the remaining capacity takes a small value and the target composite value Y takes a large value. The determination means of the computer determines that charging is necessary.

また、本例において上記関係値データの充電量又は放電量、差Kが下限値n又は上限値mとなるのに必要な量とした。従って、本例では、図3に示すように、差Kが下限値n未満のとき放電を行い、差Kが下限値nとなったら放電を停止し、差Kが上限値m超のとき充電を行い、差Kが上限値mとなったら充電を停止する。   In this example, the charge amount or discharge amount of the relation value data, and the amount necessary for the difference K to be the lower limit value n or the upper limit value m are used. Therefore, in this example, as shown in FIG. 3, discharging is performed when the difference K is less than the lower limit value n, discharging is stopped when the difference K reaches the lower limit value n, and charging is performed when the difference K is greater than the upper limit value m. When the difference K reaches the upper limit m, charging is stopped.

上述のように本発明運転方法を適用することで、発電出力が不規則な発電設備に併設させたレドックスフロー電池により、負荷への供給電力の安定化を図ると共に、電池効率の向上できるため、使用する電池の設定電池容量を小さくしたり、使用する電池の個数を少なくできる。従って、レドックスフロー電池システムの小型化を図ることができる。   By applying the operation method of the present invention as described above, the redox flow battery installed in the power generation facility with irregular power generation output can stabilize the power supplied to the load and improve the battery efficiency. The set battery capacity of the battery to be used can be reduced, and the number of batteries to be used can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the size of the redox flow battery system.

上記実施例1に示すレドックスフロー電池において、発電設備の発電電力を平滑化するための充放電による損失を補填する操作を行ってもよい。図4は、目標合成値と残存容量との差と、電池効率向上のための充放電の与え方との関係を示すグラフであり、充電及び放電において開始点と終了点とが異なる場合を示す。例えば、n<n1<mを満たすn1を設定し、差Kが下限値n未満のとき放電を開始し、差Kがnよりも大きな値n1となったら放電を停止するようにしてもよい。このとき、電池効率向上のために必要な充放電量に加えて、損失分が補電されたことになる。また、合わせて、n<n1<m1<mを満たすm1を設定し、差Kが上限値m超のとき充電を行い、差Kがmよりも小さな値m1となったら充電を停止するようにしてもよい。このような操作にあたり、上記ステップS8、S9において、充放電量を決定する際に用いる関係値データは、損失分の補充電量を加えたものを作成しておくとよい。なお、この例において差Kが下限値m以上、上限値n以下のとき、電池効率向上のための充放電を行わない点は、実施例1と同様である。 In the redox flow battery shown in the first embodiment, an operation for compensating for loss due to charging / discharging for smoothing the generated power of the power generation facility may be performed. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the difference between the target composite value and the remaining capacity, and how to give charge / discharge for improving battery efficiency, and shows the case where the start point and end point are different in charging and discharging. . For example, set n 1 satisfying n <n 1 <m, and start discharging when the difference K is less than the lower limit n, and stop discharging when the difference K becomes a value n 1 greater than n. Also good. At this time, in addition to charging and discharging amount required for the cell efficiency, so that the loss is discharge electric accessory. In addition, m 1 satisfying n <n 1 <m 1 <m is set, and charging is performed when the difference K exceeds the upper limit m, and charging is performed when the difference K becomes a value m 1 smaller than m. You may make it stop. Upon this operation, in step S8, S9, relation value data used in determining the charge and discharge amount may want to create a plus supplemental discharge coulometric of loss. Note that, in this example, when the difference K is not less than the lower limit value m and not more than the upper limit value n, charging / discharging for improving battery efficiency is not performed in the same manner as in Example 1.

損失を補填する操作として、実施例2と別の手法を説明する。図5は、目標合成値と残存容量との差と、電池効率向上のための充放電の与え方との関係を示すグラフであり、電池効率向上のための充放電を行わないときに損失分の補充電を行う場合を示す。上記実施例1、2では、差Kが下限値n以上、上限値m以下の場合、電池効率向上のための充放電に加えて損失補填のための充電を行わない。しかし、負荷への供給電力の安定化のためにレドックスフロー電池を充放電していると損失が発生するため、損失補填のための充電はできるだけ行うことが望まれる。そこで、図5に示すように、差Kが0、即ち、目標合成値Yと残存容量αとが等しいときでも、損失分の充電を行うようにする。このような操作を行うにあたり、差Kが設定範囲外の場合、上記ステップS8又はS9において、充放電量を決定する際に用いる関係値データは、損失分を加えたものを作成しておくとよい。また、差Kが設定範囲内の場合、ステップS6の後、電池効率向上のための充放電を行わず、損失補填のための充電を行う。このとき、損失補填のために必要な充電量を予め設定しておくと共に、この充電量に基づいて、直交変換器の制御条件やポンプの駆動条件も設定しておくとよい。   A method different from that of the second embodiment will be described as an operation for compensating for the loss. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the difference between the target composite value and the remaining capacity and how to give charge / discharge for improving battery efficiency, and the amount of loss when charge / discharge for improving battery efficiency is not performed. The case where auxiliary charge is performed is shown. In Examples 1 and 2, when the difference K is not less than the lower limit n and not more than the upper limit m, charging for loss compensation is not performed in addition to charging / discharging for improving battery efficiency. However, since loss occurs when the redox flow battery is charged / discharged to stabilize the power supplied to the load, it is desirable to perform charging for loss compensation as much as possible. Therefore, as shown in FIG. 5, even when the difference K is 0, that is, the target composite value Y and the remaining capacity α are equal, the loss is charged. In performing such an operation, if the difference K is outside the setting range, in step S8 or S9, the relational value data used when determining the charge / discharge amount is prepared by adding the loss. Good. If the difference K is within the set range, after step S6, charging for loss compensation is performed without charging / discharging for improving battery efficiency. At this time, it is preferable to set a charge amount necessary for loss compensation in advance and also set a control condition of the orthogonal transformer and a drive condition of the pump based on the charge amount.

レドックスフロー電池の残存容量と目標合成値とをより厳密に一致させるには、上記実施例2、3にあるように損失分を補填することに加えて、平滑化のための充放電による残存容量の変化と目標合成値の変化との差をなくすためべく、オフセットを加えることが望まれる。しかし、オフセットを加えると、レドックスフロー電池において、出力可能な能力と、平滑化を行うために要求される出力とに差が生じてくる。そこで、この例では、上記出力能力と要求出力との差とをなくすために、レドックスフロー電池の電池容量の設定を工夫している。具体的には、発電設備の設定出力(本例では、設定電池容量)をX(MW)、時定数をτとするとき、電池の設定容量(本例では、設定電池容量)を1×X×τとした。このようにレドックスフロー電池の設定容量を設定することで、本発明運転方法による効果に加えて、電池による平滑化の効果をより高めることができる。   In order to more closely match the remaining capacity of the redox flow battery and the target composite value, in addition to compensating for the loss as in Examples 2 and 3, the remaining capacity due to charge / discharge for smoothing In order to eliminate the difference between the change in the target value and the change in the target composite value, it is desirable to add an offset. However, when an offset is added, in the redox flow battery, there is a difference between the output capability and the output required for smoothing. Therefore, in this example, in order to eliminate the difference between the output capability and the required output, the setting of the battery capacity of the redox flow battery is devised. Specifically, when the set output of the power generation facility (in this example, the set battery capacity) is X (MW) and the time constant is τ, the set capacity of the battery (in this example, the set battery capacity) is 1 × X Xτ. Thus, by setting the setting capacity | capacitance of a redox flow battery, in addition to the effect by this invention operating method, the effect of the smoothing by a battery can be heightened more.

上記実施例では、目標合成値を演算するための演算方法として1次遅れのローパスフィルタ演算を用いたが、2次以上の高次のローパスフィルタ演算を用いてもよい。例えば、2次のローパスフィルタ演算を用いる場合、発電出力をx(s)、目標合成値y(s)、伝達関数のパラメータをαとすると、目標合成値y(s)は{1/(s2+α×s+1)}×x(s)より得られる。演算方法以外の手法については上記実施例と同様にして制御操作を行うとよい。 In the above embodiment, the first-order lag low-pass filter calculation is used as the calculation method for calculating the target composite value, but a second-order or higher-order low-pass filter calculation may be used. For example, when using a second-order low-pass filter operation, if the power generation output is x (s), the target composite value y (s), and the transfer function parameter is α, the target composite value y (s) is {1 / (s 2 + α × s + 1)} × x (s). Control methods other than the calculation method may be performed in the same manner as in the above embodiment.

また、2次のローパスフィルタ演算を行う場合、電池の設定容量は、発電設備の設定出力(本例では、設定電池容量)をX(MW)、時定数をτとするとき、上記パラメータαを用いて、1×α×X×τとすると、実施例4と同様に、電池による平滑化の効果をより高めることができる。   In addition, when performing the second-order low-pass filter calculation, the set capacity of the battery is set such that the set output of the power generation facility (in this example, the set battery capacity) is X (MW) and the time constant is τ, If it is set to 1 × α × X × τ, the smoothing effect by the battery can be further enhanced as in the fourth embodiment.

上記ローパスフィルタ演算のほか、目標合成値の演算方法として移動平均演算を用いてもよい。このとき、発電出力をx(s)、目標合成値y(s)とすると、目標合成値y(s)は{(1-e-s)/s}×x(s)より得られる。演算方法以外の手法については上記実施例と同様にして制御操作を行うとよい。 In addition to the above low-pass filter calculation, a moving average calculation may be used as a target composite value calculation method. At this time, if the power generation output is x (s) and the target composite value y (s), the target composite value y (s) is obtained from {(1-e −s ) / s} × x (s). Control methods other than the calculation method may be performed in the same manner as in the above embodiment.

また、移動平均演算を行う場合、電池の設定容量は、発電設備の設定出力(本例では、設定電池容量)をX(MW)、時定数をτとするとき、0.5×X×τとすると、実施例4、5と同様に電池による平滑化の効果をより高めることができる。   In addition, when performing a moving average calculation, the battery capacity setting is 0.5 x X x τ, where X (MW) is the set output of the power generation facility (in this example, the set battery capacity) and τ is the time constant. As in Examples 4 and 5, the effect of smoothing by the battery can be further enhanced.

上記実施例1〜6では、レドックスフロー電池を発電設備に併設させるパターン1の形態について説明したが、レドックスフロー電池を電気鉄道や電気炉などの消費電力が不規則な負荷に併設させるパターン2の形態についても、本発明運転方法を適用することができる。図6は、本発明運転方法を適用するレドックスフロー電池システムを示す概略構成図であり、消費電力が不規則な負荷にレドックスフロー電池システムを併設させた例を示す。電池システム1は、図1に示すものと同様であり、構成の詳細については説明を省略する。この例においてシステム1は、直交変換器3を介して負荷20及び火力発電所、水力発電所などの発電設備30に接続される。この負荷20は、消費電力が不規則なものであり、本例では、鉄道とした。このように消費電力が不規則な負荷20にレドックスフロー電池システム1を併設させ、発電設備30の発電量を一定にするため、この発電量に対する負荷20への不足分を電池10が放電することで補い、この発電量に対する負荷20への過剰分を電池10が充電することで、上記発電量を過不足なく消費する。   In the above Examples 1 to 6, the form of the pattern 1 in which the redox flow battery is provided in the power generation facility has been described. The present invention operation method can also be applied to the form. FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a redox flow battery system to which the operation method of the present invention is applied, and shows an example in which a redox flow battery system is provided in a load with irregular power consumption. The battery system 1 is the same as that shown in FIG. 1, and the detailed description of the configuration is omitted. In this example, the system 1 is connected to a load 20 and a power generation facility 30 such as a thermal power plant or a hydroelectric power plant via an orthogonal transformer 3. The load 20 has irregular power consumption, and in this example, is a railway. In this way, in order to install the redox flow battery system 1 on the load 20 with irregular power consumption and make the power generation amount of the power generation facility 30 constant, the battery 10 discharges the shortage to the load 20 with respect to this power generation amount. The battery 10 charges the excess of the power generation amount to the load 20 to consume the power generation amount without excess or deficiency.

そして、本発明では、上記電池10において電池容量の設定値(いわゆる定格容量)が小さなものでも、負荷20の消費電力を平滑化できるように、電池効率を向上するべく、電池10の残存容量を制御する。具体的には、負荷20の消費電力の変動に伴って残存容量を変化させる。より具体的には、負荷20の消費電力に基づいて目標合成値を決定し、電池の残存容量とこの目標合成値との和が設定範囲内になるよう電池を充放電させて、残存容量を制御する。そこで、本例においても電池システム1にモニタセル14、電圧計(図示せず)、コンピュータ15を具えておく。コンピュータ15は、配線を介してポンプ13、モニタセル14、直交変換器3、及び負荷20にそれぞれ接続されており、負荷20の消費電力(信号)が送られるようになっている他、得られた消費電力に基づいて目標合成値を得る演算や、残存容量と目標合成値との和を求める演算、この和が設定範囲内か否かの判定なども行う。また、上記残存容量と目標合成値との和が設定範囲外のとき、コンピュータ15は、直交変換器3を制御すると共に、ポンプ13を駆動させ、電池に充放電を行わせる。   In the present invention, the remaining capacity of the battery 10 is reduced in order to improve battery efficiency so that the power consumption of the load 20 can be smoothed even if the battery 10 has a small battery capacity setting value (so-called rated capacity). Control. Specifically, the remaining capacity is changed as the power consumption of the load 20 varies. More specifically, the target composite value is determined based on the power consumption of the load 20, and the battery is charged and discharged so that the sum of the remaining capacity of the battery and the target composite value is within the set range, and the remaining capacity is reduced. Control. Therefore, also in this example, the battery system 1 includes a monitor cell 14, a voltmeter (not shown), and a computer 15. The computer 15 is connected to the pump 13, the monitor cell 14, the orthogonal transformer 3, and the load 20 through wiring, respectively, so that the power consumption (signal) of the load 20 is transmitted and obtained. An operation for obtaining a target composite value based on power consumption, an operation for obtaining the sum of the remaining capacity and the target composite value, and a determination as to whether or not the sum is within a set range are also performed. When the sum of the remaining capacity and the target composite value is outside the set range, the computer 15 controls the orthogonal transformer 3 and drives the pump 13 to charge / discharge the battery.

上記構成を具えるレドックスフロー電池システムにおいて、電池の残存容量の制御手順を具体的に説明する。まず、負荷の消費電力Wを測定してコンピュータに測定結果を伝送し、後述する演算方法により消費電力Wから目標合成値Zを演算する。一方、モニタセルに配置した電圧計にてセルの電圧を測定し、コンピュータに測定結果を伝送し、測定結果を残存容量αに読み替える。そして、コンピュータは、上記目標合成値と残存容量との和Lを演算し、この和Lがコンピュータの記憶手段に入力されている設定範囲(p以上q以下)に含まれるか否かを判定し、差Lが設定範囲外、即ち和Lがp未満又はq超の場合、充放電を行う。設定範囲内の場合、充放電を行わない。充放電を行う場合、コンピュータに予め記憶させておいた目標合成値と残存容量の和と、この和が設定範囲内となるのに必要な充放電量との関係値データから、演算した和Lにおける充放電量を求める。この充放電量に基づき充放電を行う。本例では、コンピュータに予め記憶させておいた電池の運転条件から、和Lにおける充放電量に適した条件を選択し、この条件に基づき、直交変換器やポンプの駆動を制御させて充放電を行う。   In the redox flow battery system having the above configuration, the control procedure of the remaining capacity of the battery will be specifically described. First, the power consumption W of the load is measured, the measurement result is transmitted to the computer, and the target composite value Z is calculated from the power consumption W by the calculation method described later. On the other hand, the voltage of the cell is measured with a voltmeter arranged in the monitor cell, the measurement result is transmitted to a computer, and the measurement result is read as the remaining capacity α. Then, the computer calculates the sum L of the target composite value and the remaining capacity, and determines whether the sum L is included in the set range (p or more and q or less) input to the storage means of the computer. When the difference L is outside the set range, that is, when the sum L is less than p or more than q, charge / discharge is performed. When it is within the set range, charging / discharging is not performed. When charging / discharging, the sum L calculated from the relation value data of the target composite value stored in advance in the computer and the remaining capacity and the charge / discharge amount necessary for this sum to be within the set range. The amount of charge / discharge at is determined. Charging / discharging is performed based on this charge / discharge amount. In this example, a condition suitable for the charge / discharge amount in the sum L is selected from the battery operating conditions stored in advance in the computer, and based on this condition, the driving of the orthogonal transformer and the pump is controlled to charge / discharge. I do.

図7は、消費電力が不規則な負荷にレドックスフロー電池システムを併設した本発明レドックスフロー電池システムの運転方法の制御手順を示すフローチャートである。まず、負荷の消費電力Wを測定し、測定した結果(電気信号)がコンピュータの信号入信部に入力されるようにする(ステップS21)。このとき、コンピュータは、入力された電気信号を記憶手段に一時的に保存しておく。   FIG. 7 is a flowchart showing the control procedure of the operation method of the redox flow battery system of the present invention in which the redox flow battery system is provided in a load with irregular power consumption. First, the power consumption W of the load is measured, and the measurement result (electric signal) is input to the signal receiving unit of the computer (step S21). At this time, the computer temporarily stores the input electrical signal in the storage means.

次に、コンピュータは、記憶手段に保存されている消費電力Wを呼び出し、演算手段により演算処理を施して目標合成値を演算する(ステップS22)。本例では、演算方法として、1次遅れ系のローパスフィルタ演算を用いた。具体的には、消費電力をw(s)、目標合成値z(s)とし、目標合成値z(s)は、{1/(1+s)}×w(s)より得られる。また、消費電力は、通常、単位(例えばMW)がある値として表わされる。従って、目標合成値z(s)も消費電力と同じ単位(同)がある値となる。このまま扱ってもよいが、本例では、目標合成値z(s)を無単位値とするべく、得られた目標合成値z(s)を設定電力(いわゆる定格電力;MW)の最大値で割るという演算処理を行い、この値を目標合成値Zとした。そして、コンピュータは、得られた目標合成値Zを記憶手段に記憶しておく。   Next, the computer calls the power consumption W stored in the storage means, and performs arithmetic processing by the arithmetic means to calculate a target composite value (step S22). In this example, a first-order lag low-pass filter calculation is used as the calculation method. Specifically, the power consumption is w (s) and the target composite value z (s), and the target composite value z (s) is obtained from {1 / (1 + s)} × w (s). The power consumption is usually expressed as a value with a unit (for example, MW). Therefore, the target composite value z (s) is also a value having the same unit (same) as the power consumption. In this example, the target composite value z (s) is the maximum value of the set power (so-called rated power; MW) so that the target composite value z (s) is a unitless value. An arithmetic process of dividing was performed, and this value was set as the target composite value Z. Then, the computer stores the obtained target composite value Z in the storage means.

一方、電池の残存容量を求めるべく、電圧計によりセルの電圧を測定し、電圧計が測定した結果(電気信号)がコンピュータの信号受信部に入力されるようにする(ステップS23)。本例では、残存容量として時間容量を利用する。そこで、コンピュータは、入力された電気信号を時間容量(MWh)に読み替える。更に、コンピュータは、読み替えた時間容量を目標合成値Zと同様に無単位値とするべく、読み替えた時間容量をレドックスフロー電池の設定時間容量(いわゆる定格時間容量;MWh)で割るという演算処理を行うと共に、この値を残存容量αとして記憶手段に一時的に保存しておく。   On the other hand, in order to obtain the remaining capacity of the battery, the voltage of the cell is measured with a voltmeter, and the result (electric signal) measured by the voltmeter is input to the signal receiving unit of the computer (step S23). In this example, the time capacity is used as the remaining capacity. Therefore, the computer replaces the input electric signal with the time capacity (MWh). Further, the computer performs a calculation process of dividing the read time capacity by the set time capacity (so-called rated time capacity; MWh) of the redox flow battery so that the read time capacity becomes a unitless value like the target composite value Z. At the same time, this value is temporarily stored in the storage means as the remaining capacity α.

次に、コンピュータは、記憶手段に保存されている目標合成値Zと残存容量αとを呼び出し、演算手段により、目標合成値Zと残存容量αとの和L=Z+αを演算し(ステップS24)、和Lを記憶手段に一時的に保存しておく。   Next, the computer calls the target composite value Z and the remaining capacity α stored in the storage means, and calculates the sum L = Z + α of the target composite value Z and the remaining capacity α by the calculating means (step S24). The sum L is temporarily stored in the storage means.

次に、コンピュータは、記憶手段に保存されている設定範囲の下限値p、上限値qを呼び出し、演算した和Lが設定範囲内に含まれるか否かを判定する(ステップS25)。和Lが設定範囲内に含まれる場合、即ち、p≦L≦qの場合、コンピュータの判定手段は、電池効率向上のための充放電を不要と判定し(ステップS26)、制御を終える。   Next, the computer calls the lower limit value p and the upper limit value q of the setting range stored in the storage means, and determines whether or not the calculated sum L is included in the setting range (step S25). When the sum L is included in the set range, that is, when p ≦ L ≦ q, the computer determining unit determines that charging / discharging for improving battery efficiency is unnecessary (step S26), and ends the control.

一方、和Lが設定範囲の上限値qを超える場合、本例では目標合成値Zが大きな値をとっていることになる。目標合成値Zが大きな値をとる場合、残存容量は、小さくすることが望まれる、即ち、放電することが望まれる。そこで、コンピュータの判定手段は、電池効率向上のために放電を必要と判定し(ステップS28)、放電動作を行う(ステップS30)。具体的には、まず、必要な放電量を求める。本例では、目標合成値と残存容量との和と、この和が設定範囲内に含まれるのに必要な充電量又は放電量との関係値データを予めコンピュータの記憶手段に入力しており、コンピュータは、記憶手段から関係値データを呼び出し、和Lをこのデータに照らし合わせることで放電量を求める。そして、求めた放電量に基づき、予めコンピュータに入力させておいた充電量ごと又は放電量ごと運転条件から、適切な条件を選択し、この条件に基づいて、直交変換器やポンプの駆動を制御して放電を行い、放電が終了したら、制御動作を終了する。   On the other hand, when the sum L exceeds the upper limit value q of the setting range, the target composite value Z is a large value in this example. When the target composite value Z takes a large value, it is desirable to reduce the remaining capacity, that is, to discharge. Therefore, the determination means of the computer determines that discharging is necessary for improving battery efficiency (step S28), and performs a discharging operation (step S30). Specifically, first, a required discharge amount is obtained. In this example, the relation value data of the sum of the target composite value and the remaining capacity and the charge amount or the discharge amount necessary for the sum to be included in the set range are input in advance to the storage means of the computer, The computer calls the relation value data from the storage means, and obtains the discharge amount by comparing the sum L with this data. Based on the obtained discharge amount, an appropriate condition is selected from the operation conditions for each charge amount or discharge amount that has been input to the computer in advance, and the driving of the orthogonal transformer and the pump is controlled based on this condition. Then, discharge is performed, and when the discharge is finished, the control operation is finished.

他方、和Lが設定範囲の上限値qを超えない場合、和Lは、下限値p未満となる。和Lが下限値p未満であるから、本例では目標合成値Zが小さな値をとっていることになる。目標合成値Zが小さな値をとる場合、残存容量は、大きくすることが望まれる、即ち、充電することが望まれる。そこで、コンピュータの判定手段は、電池効率向上のために充電を必要と判定し(ステップS29)、充電動作を行う(ステップS30)。具体的には、放電の場合と同様の手順により必要な充電量を求め、この充電量に基づき充電させるのに適切な運転条件を選択し、直交変換器やポンプの駆動を制御して充電を行い、充電が終了したら、制御動作を終了する。   On the other hand, when the sum L does not exceed the upper limit value q of the setting range, the sum L is less than the lower limit value p. Since the sum L is less than the lower limit p, the target composite value Z is a small value in this example. When the target composite value Z takes a small value, it is desired to increase the remaining capacity, that is, to charge the battery. Therefore, the determination means of the computer determines that charging is necessary to improve battery efficiency (step S29), and performs a charging operation (step S30). Specifically, the required amount of charge is obtained by the same procedure as in the case of discharging, and an appropriate operating condition is selected based on this amount of charge, and charging is performed by controlling the drive of the orthogonal transformer and pump. When the charging is finished, the control operation is finished.

本例において上記関係値データの充電量又は放電量は、和Lが下限値p又は上限値qとなるのに必要な量とした。従って、本例では、図8に示すように、和Lが下限値p未満のとき充電を行い、和Lが下限値pとなったら充電を停止し、和Lが上限値q超のとき放電を行い、和Lが上限値qとなったら放電を停止する。   In this example, the charge amount or the discharge amount of the relation value data is an amount necessary for the sum L to be the lower limit value p or the upper limit value q. Therefore, in this example, as shown in FIG. 8, charging is performed when the sum L is less than the lower limit p, charging is stopped when the sum L reaches the lower limit p, and discharging is performed when the sum L exceeds the upper limit q. The discharge is stopped when the sum L reaches the upper limit q.

上述のように本発明運転方法を適用することで、消費電力が不規則な負荷に併設させたレドックスフロー電池により、負荷への供給電力の安定化を図ると共に、電池効率向上できるため、使用する電池の設定電池容量を小さくしたり、使用する電池の個数を少なくできる。従って、レドックスフロー電池システムの小型化を図ることができる。 By applying the present invention operating method as described above, the redox flow battery power consumption was juxtaposed to irregular loads, with stabilized power supplied to the load, it is possible to improve cell efficiency, using Battery capacity can be reduced, or the number of batteries used can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the size of the redox flow battery system.

上記実施例7に示すレドックスフロー電池において、負荷の消費電力を平滑化するための充放電による損失を補填する操作を行ってもよい。図9は、目標合成値と残存容量との和と、電池効率向上のための充放電の与え方との関係を示すグラフであり、充電及び放電において開始点と終了点とが異なる場合を示す。例えば、p<p1<qを満たすp1を設定し、和Lが下限値p未満のとき充電を開始し、和Lがpよりも大きな値p1となったら充電を停止するようにしてもよい。このとき、電池効率向上のために必要な充放電量に加えて、損失分が補充電されたことになる。また、合わせて、p<p1<q1<qを満たすq1を設定し、和Lが上限値q超のとき放電を行い、和Lがqよりも小さな値q1となったら放電を停止するようにしてもよい。このような操作にあたり、上記ステップS28、S29において、充放電量を決定する際に用いる関係値データは、損失分の補充電量を加えたものを作成しておくとよい。なお、この例において和Lが下限値p以上、上限値q以下のとき、電池効率向上のための充放電を行わない点は、実施例7と同様である。 In the redox flow battery shown in Example 7 above, an operation for compensating for loss due to charging / discharging for smoothing the power consumption of the load may be performed. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the sum of the target composite value and the remaining capacity and how to give charge / discharge for improving battery efficiency, and shows a case where the start point and the end point are different in charging and discharging. . For example, set p 1 that satisfies p <p 1 <q, start charging when the sum L is less than the lower limit p, and stop charging when the sum L becomes a value p 1 greater than p. Also good. At this time, in addition to the charge / discharge amount necessary for improving battery efficiency, the loss is supplementarily charged. In addition, set q 1 that satisfies p <p 1 <q 1 <q, and discharge when the sum L exceeds the upper limit q, and discharge when the sum L becomes a value q 1 smaller than q. You may make it stop. Upon this operation, in step S28, S29, relation value data used in determining the charge and discharge amount may want to create a plus supplemental discharge coulometric of loss. Note that, in this example, when the sum L is not less than the lower limit p and not more than the upper limit q, charging / discharging for improving battery efficiency is not performed in the same manner as in Example 7.

損失を補填する操作として、実施例8と別の手法を説明する。図10は、目標合成値と残存容量との和と、電池効率向上のための充放電の与え方との関係を示すグラフであり、電池効率向上のための充放電を行わないときに損失分の補充電を行う場合を示す。上記実施例7、8では、和Lが下限値p以上、上限値q以下の場合、電池効率向上のための充放電に加えて損失補填のための充電を行わない。しかし、負荷への供給電力の安定化のためにレドックスフロー電池を充放電していると損失が発生するため、損失補填のための充電はできるだけ行うことが望まれる。そこで、図10に示すように、和Lが1のときでも、損失分の充電を行うようにする。このような操作を行うにあたり、和Lが設定範囲外の場合、上記ステップS28又はS29において、充放電量を決定する際に用いる関係値データは、損失分を加えたものを作成しておくとよい。また、和Lが設定範囲内の場合、ステップS26の後、電池効率向上のための充放電を行わず、損失補填のための充電を行う。このとき、損失補填のために必要な充電量を予め設定しておくと共に、この充電量に基づいて、直交変換器の制御条件やポンプの駆動条件も設定しておくとよい。   As an operation for compensating for the loss, a method different from that in Embodiment 8 will be described. FIG. 10 is a graph showing the relationship between the sum of the target composite value and the remaining capacity and how to give charge / discharge for improving battery efficiency, and the amount of loss when charging / discharging for improving battery efficiency is not performed. The case where auxiliary charge is performed is shown. In Examples 7 and 8, when the sum L is not less than the lower limit p and not more than the upper limit q, charging for loss compensation is not performed in addition to charging / discharging for improving battery efficiency. However, since loss occurs when the redox flow battery is charged / discharged to stabilize the power supplied to the load, it is desirable to perform charging for loss compensation as much as possible. Therefore, as shown in FIG. 10, even when the sum L is 1, the loss is charged. In performing such an operation, if the sum L is out of the setting range, in step S28 or S29, the relationship value data used when determining the charge / discharge amount is prepared by adding the loss. Good. If the sum L is within the set range, after step S26, charging / discharging for improving battery efficiency is not performed, and charging for loss compensation is performed. At this time, it is preferable to set a charge amount necessary for loss compensation in advance and also set a control condition of the orthogonal transformer and a drive condition of the pump based on the charge amount.

レドックスフロー電池の残存容量と目標合成値とをより厳密に一致させるには、上記実施例8、9にあるように損失分を補填することに加えて、負荷の設定電力(本例では、設定容量)をX(MW)、時定数をτとするとき、電池の設定容量(本例では、設定電池容量)を1×X×τとすることが好ましい。このようにレドックスフロー電池の設定容量を設定することで、本発明運転方法による効果に加えて、電池による平滑化の効果をより高めることができる。   In order to more closely match the remaining capacity of the redox flow battery and the target composite value, in addition to compensating for the loss as in Examples 8 and 9 above, the set power of the load (in this example, the setting power) When the capacity is X (MW) and the time constant is τ, it is preferable that the set capacity of the battery (in this example, the set battery capacity) is 1 × X × τ. Thus, by setting the setting capacity | capacitance of a redox flow battery, in addition to the effect by this invention operating method, the effect of the smoothing by a battery can be heightened more.

上記実施例では、目標合成値を演算するための演算方法として1次遅れのローパスフィルタ演算を用いたが、2次以上の高次のローパスフィルタ演算を用いてもよい。例えば、2次のローパスフィルタ演算を用いる場合、負荷電力をw(s)、目標合成値z(s)、伝達関数のパラメータをαとすると、目標合成値z(s)は{1/(s2+α×s+1)}×w(s)より得られる。演算方法以外の手法については上記実施例と同様にして制御操作を行うとよい。 In the above embodiment, the first-order lag low-pass filter calculation is used as the calculation method for calculating the target composite value, but a second-order or higher-order low-pass filter calculation may be used. For example, when using a second-order low-pass filter operation, assuming that the load power is w (s), the target composite value z (s), and the transfer function parameter is α, the target composite value z (s) is {1 / (s 2 + α × s + 1)} × w (s). Control methods other than the calculation method may be performed in the same manner as in the above embodiment.

また、2次のローパスフィルタ演算を行う場合、電池の設定容量は、負荷の設定電力(本例では、設定容量)をX(MW)、時定数をτとするとき、上記パラメータαを用いて、1×α×X×τとすると、実施例10と同様に、電池による平滑化の効果をより高めることができる。   In addition, when performing the second-order low-pass filter calculation, the set capacity of the battery is set using the above parameter α when the set power of the load (in this example, the set capacity) is X (MW) and the time constant is τ. Assuming that 1 × α × X × τ, as in Example 10, the effect of smoothing by the battery can be further enhanced.

上記ローパスフィルタ演算のほか、目標合成値の演算方法として移動平均演算を用いてもよい。このとき、負荷電力をw(s)、目標合成値z(s)とすると、目標合成値z(s)は{(1-e-s)/s}×w(s)より得られる。演算方法以外の手法については上記実施例と同様にして制御操作を行うとよい。 In addition to the above low-pass filter calculation, a moving average calculation may be used as a target composite value calculation method. At this time, if the load power is w (s) and the target composite value z (s), the target composite value z (s) is obtained from {(1-e −s ) / s} × w (s). Control methods other than the calculation method may be performed in the same manner as in the above embodiment.

また、移動平均演算を行う場合、電池の設定容量は、負荷電力の設定電力(本例では、設定容量)をX(MW)、時定数をτとするとき、0.5×X×τとすると、実施例10、11と同様に電池による平滑化の効果をより高めることができる。   In addition, when performing the moving average calculation, the set capacity of the battery is set to 0.5 x X x τ when the set power of the load power (in this example, the set capacity) is X (MW) and the time constant is τ. Similar to Examples 10 and 11, the effect of smoothing by the battery can be further enhanced.

本発明は、風力発電機や太陽光発電機などの発電出力が不規則な発電設備にレドックスフロー電池を併設させて、負荷に安定して電力を供給するために利用することが最適である。特に、本発明運転方法を利用することで、従来と比較して用いるレドックスフロー電池の設定電池容量を小さくすることができる。従って、本発明は、レドックスフロー電池システムの小型化に寄与する。   The present invention is optimally used in order to stably supply power to a load by providing a redox flow battery in a power generation facility with irregular power generation output such as a wind power generator or a solar power generator. In particular, by using the operation method of the present invention, it is possible to reduce the set battery capacity of the redox flow battery used as compared with the conventional one. Therefore, this invention contributes to size reduction of a redox flow battery system.

本発明運転方法を適用するレドックスフロー電池システムを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the redox flow battery system to which this invention operating method is applied. 本発明レドックスフロー電池システムの運転方法の制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control procedure of the operating method of this invention redox flow battery system. 目標合成値と残存容量との差と、電池効率向上のための充放電の与え方との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the difference of a target synthetic | combination value and remaining capacity, and how to give charging / discharging for battery efficiency improvement. 目標合成値と残存容量との差と、電池効率向上のための充放電の与え方との関係を示すグラフであり、充電及び放電の開始点と終了点とが異なる場合を示す。It is a graph which shows the relationship between the difference of a target synthetic value and remaining capacity, and how to give charge / discharge for battery efficiency improvement, and shows the case where the start point and end point of charge and discharge differ. 目標合成値と残存容量との差と、電池効率向上のための充放電の与え方との関係を示すグラフであり、電池効率向上のための充放電を行わない場合であっても、損失分の充電を行う場合を示す。It is a graph showing the relationship between the difference between the target composite value and the remaining capacity and how to give charge / discharge for improving battery efficiency, and even when charging / discharging for improving battery efficiency is not performed, The case of charging is shown. 本発明運転方法を適用するレドックスフロー電池システムを示す概略構成図であり、消費電力が不規則な負荷にレドックスフロー電池システムを併設させた例を示す。It is a schematic block diagram which shows the redox flow battery system to which this invention operating method is applied, and shows the example which made the redox flow battery system add to the load with irregular power consumption. 本発明レドックスフロー電池システムの運転方法の制御手順を示すフローチャートであり、消費電力が不規則な負荷にレドックスフロー電池システムを併設させた例を示す。It is a flowchart which shows the control procedure of the driving | running method of this invention redox flow battery system, and shows the example which made the redox flow battery system add to the load where power consumption is irregular. 目標合成値と残存容量との和と、電池効率向上のための充放電の与え方との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the sum of a target synthetic | combination value and remaining capacity, and how to give charging / discharging for battery efficiency improvement. 目標合成値と残存容量との和と、電池効率向上のための充放電の与え方との関係を示すグラフであり、充電及び放電の開始点と終了点とが異なる場合を示す。It is a graph which shows the relationship between the sum of a target synthetic | combination value and remaining capacity, and how to give charge / discharge for battery efficiency improvement, and shows the case where the start point and end point of charge and discharge differ. 目標合成値と残存容量との和と、電池効率向上のための充放電の与え方との関係を示すグラフであり、電池効率向上のための充放電を行わない場合であっても、損失分の充電を行う場合を示す。It is a graph showing the relationship between the sum of the target composite value and the remaining capacity and how to give charge / discharge for improving battery efficiency, and even when charging / discharging for improving battery efficiency is not performed, The case of charging is shown. 発電出力と合成出力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a power generation output and a synthetic | combination output. 合成出力と電池要求出力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a synthetic | combination output and a battery request | requirement output. 電池が有する能力と、残存容量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the capability which a battery has, and a remaining capacity. 負荷の消費電力と合成入力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the power consumption of load, and a synthetic | combination input. 合成入力と電池要求出力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a synthetic | combination input and a battery request | requirement output. (A)は、合成出力と残存容量との好ましい関係を示すグラフ、(B)は、合成入力と残存容量との好ましい関係を示すグラフである。(A) is a graph showing a preferable relationship between the combined output and the remaining capacity, and (B) is a graph showing a preferable relationship between the combined input and the remaining capacity. (A)は、従来のレドックスフロー電池システムにおいて、電池の出力可能な範囲と残存容量との関係を示すグラフであり、同(B)は、電池に要求される可能性のある電力の範囲と残存容量との関係を示すグラフである。(A) is a graph showing the relationship between the output range of the battery and the remaining capacity in the conventional redox flow battery system, and (B) shows the range of power that may be required for the battery. It is a graph which shows the relationship with remaining capacity. 電池の出力可能な範囲と、残存容量と、電池に要求される可能性のある電力の範囲との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the range which can output a battery, a remaining capacity, and the range of the electric power which may be requested | required of a battery.

符号の説明Explanation of symbols

1 レドックスフロー電池システム
10 電池 11 タンク 12 輸送路 13 ポンプ 14 モニタセル
15 コンピュータ
2 発電設備 3 直交変換器 4 負荷
20 負荷 30 発電設備
1 Redox flow battery system
10 Battery 11 Tank 12 Transport route 13 Pump 14 Monitor cell
15 computer
2 Power generation equipment 3 Quadrature converter 4 Load
20 Load 30 Power generation equipment

Claims (12)

発電電力が不規則で、経時的に変動する発電設備に併設されるレドックスフロー電池を具え、発電設備の発電出力と電池の電池出力とを合成して不規則な発電出力を平滑化し、この平滑化した電力を負荷に供給するレドックスフロー電池システムの運転方法であって、
前記発電設備の発電出力にローパスフィルタ演算又は移動平均演算を施した値を、前記発電設備の発電出力と前記レドックスフロー電池の電池出力とを合成した目標合成値とみなして決定し、
前記レドックスフロー電池の残存容量を測定し、
無単位値とした前記残存容量と無単位値とした前記目標合成値との差を求め、
前記差が設定範囲外のとき、当該差が設定範囲内になるために必要な充放電量に基づいてレドックスフロー電池を充放電させることを特徴とするレドックスフロー電池システムの運転方法。
It has a redox flow battery attached to a power generation facility whose power generation is irregular and fluctuates over time. The power generation output of the power generation facility and the battery output of the battery are combined to smooth the irregular power generation output. An operation method of a redox flow battery system for supplying converted electric power to a load,
Wherein a value obtained by facilities low-pass filter calculation or moving average operation in the power generation output of the power generation facility, determined is regarded as the power generation output of the power generation facility and target combined value obtained by synthesizing the cell output of the redox flow battery,
Measure the remaining capacity of the redox flow battery,
Find the difference between the remaining capacity as a unitless value and the target composite value as a unitless value,
When the difference is outside the set range, the redox flow battery system is charged and discharged based on a charge / discharge amount necessary for the difference to be within the set range.
充電及び放電において開始点と終了点とを設定し、n<nSet the start and end points for charging and discharging, n <n 11 <m<M 11 <mとするとき、<When m
前記差が充電の開始点m超のときに充電を開始し、前記差が充電の終了点m  Charging is started when the difference exceeds the charging start point m, and the difference is the charging end point m. 11 となるまで充電を行い、Charge until
前記差が放電の開始点n未満のときに放電を開始し、同差が放電の終了点n  The discharge starts when the difference is less than the discharge start point n, and the difference is the discharge end point n. 11 となるまで放電を行うことで電池の損失分を補うことを特徴とする請求項1に記載のレドックスフロー電池システムの運転方法。2. The operating method of a redox flow battery system according to claim 1, wherein the loss of the battery is compensated by discharging until
前記差が設定範囲外のとき、前記充放電量として電池の損失分を加えた充放電量に基づいて充放電を行い、
前記差が設定範囲内のとき、損失補填のための充電を行うことを特徴とする請求項1に記載のレドックスフロー電池システムの運転方法
When the difference is outside the set range, charge / discharge is performed based on the charge / discharge amount including the loss of the battery as the charge / discharge amount,
2. The method for operating a redox flow battery system according to claim 1, wherein charging for loss compensation is performed when the difference is within a set range .
前記ローパスフィルタ演算において、ローパスフィルタの伝達関数を1次遅れ系とし、時定数をτ、発電設備の設定出力をXとするとき、レドックスフロー電池の電池容量をA×X×τ(但し0.8≦A≦1.2)に設定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のレドックスフロー電池システムの運転方法。 In the low-pass filter calculation, when the transfer function of the low-pass filter is a first-order lag system, the time constant is τ, and the set output of the power generation equipment is X, the battery capacity of the redox flow battery is A × X × τ (however, 0.8 ≦ The operating method of the redox flow battery system according to any one of claims 1 to 3, wherein A≤1.2) is set. 前記ローパスフィルタ演算において、ローパスフィルタの伝達関数をn次(n≧2)とし、1次のパラメータをα、時定数をτ、発電設備の設定出力をXとするとき、レドックスフロー電池の電池容量をA×α×X×τ(但し0.8≦A≦1.2)に設定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のレドックスフロー電池システムの運転方法。 In the low-pass filter calculation, when the transfer function of the low-pass filter is n-order (n ≧ 2), the primary parameter is α, the time constant is τ, and the set output of the power generation facility is X, the battery capacity of the redox flow battery 4 is set to A × α × X × τ (where 0.8 ≦ A ≦ 1.2), The operating method of the redox flow battery system according to any one of claims 1 to 3 . 前記移動平均演算において、移動平均の時間窓をτ、発電設備の設定出力をXとするとき、レドックスフロー電池の電池容量をB×X×τ(但し0.3≦B≦0.6)に設定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のレドックスフロー電池システムの運転方法。 In the moving average calculation, when the moving average time window is τ and the set output of the power generation facility is X, the battery capacity of the redox flow battery is set to B × X × τ (where 0.3 ≦ B ≦ 0.6). The operating method of the redox flow battery system according to any one of claims 1 to 3 . 発電電力が規則的な発電設備から電力が供給され、消費電力が不規則で、経時的に変動する負荷に併設されるレドックスフロー電池を具え、負荷の消費電力と電池の電池出力とを合成して不規則な消費電力を平滑化するレドックスフロー電池システムの運転方法であって、
前記負荷の消費電力にローパスフィルタ演算又は移動平均演算を施した値を、前記負荷の消費電力と電池出力との合成入力の目標値とみなして決定し、
前記レドックスフロー電池の残存容量を測定し、
無単位値とした前記残存容量と無単位値とした前記目標値との和を求め、
前記和が設定範囲外のとき、当該和が設定範囲内になるために必要な充放電量に基づいてレドックスフロー電池を充放電させることを特徴とするレドックスフロー電池システムの運転方法。
The power generated is supplied from a regular power generation facility, the power consumption is irregular, and the redox flow battery is added to the load that fluctuates over time, and the power consumption of the load and the battery output of the battery are combined. An operation method of a redox flow battery system for smoothing irregular power consumption,
A value obtained by facilities low-pass filter calculation or the moving average operation on the power consumption of the load, determines regarded as the target value of the composite input between the power consumption and the battery output of said load,
Measure the remaining capacity of the redox flow battery,
Find the sum of the remaining capacity as a unitless value and the target value as a unitless value,
When the sum is outside the set range, the redox flow battery system is charged and discharged based on a charge / discharge amount necessary for the sum to be within the set range.
充電及び放電において開始点と終了点とを設定し、p<pSet the start and end points for charging and discharging, p <p 11 <q<Q 11 <qとするとき、<When q
前記和が充電の開始点p未満のときに充電を開始し、前記和が充電の終了点p  Charging is started when the sum is less than the charging start point p, and the sum is the charging end point p. 11 となるまで充電を行い、Charge until
前記和が放電の開始点q超のときに放電を開始し、同和が放電の終了点q  The discharge starts when the sum exceeds the discharge start point q, and the sum is the discharge end point q. 11 となるまで放電を行うことで電池の損失分を補うことを特徴とする請求項7に記載のレドックスフロー電池システムの運転方法。8. The operating method of the redox flow battery system according to claim 7, wherein the loss of the battery is compensated by discharging until
前記和が設定範囲外のとき、前記充放電量として電池の損失分を付加した充放電量に基づいて充放電を行い、
前記和が設定範囲内のとき、損失補填のための充電を行うことを特徴とする請求項7に記載のレドックスフロー電池システムの運転方法
When the sum is outside the set range, charge / discharge is performed based on the charge / discharge amount to which the loss of the battery is added as the charge / discharge amount,
8. The operation method of a redox flow battery system according to claim 7, wherein when the sum is within a set range, charging for loss compensation is performed .
前記ローパスフィルタ演算において、ローパスフィルタの伝達関数を1次遅れ系とし、時定数をτ、負荷の設定電力をXとするとき、レドックスフロー電池の電池容量をA×X×τ(但し0.8≦A≦1.2)に設定することを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載のレドックスフロー電池システムの運転方法。 In the low-pass filter calculation, when the transfer function of the low-pass filter is a first-order lag system, the time constant is τ, and the set power of the load is X, the battery capacity of the redox flow battery is A × X × τ (where 0.8 ≦ A The operating method of the redox flow battery system according to any one of claims 7 to 9, characterized in that it is set to ≤ 1.2). 前記ローパスフィルタ演算において、ローパスフィルタの伝達関数をn次(n≧2)とし、1次のパラメータをα、時定数をτ、負荷の設定電力をXとするとき、レドックスフロー電池の電池容量をA×α×X×τ(但し0.8≦A≦1.2)に設定することを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載のレドックスフロー電池システムの運転方法。 In the low-pass filter calculation, when the transfer function of the low-pass filter is n-order (n ≧ 2), the primary parameter is α, the time constant is τ, and the load power setting is X, the battery capacity of the redox flow battery is 10. The operating method of the redox flow battery system according to claim 7, wherein A × α × X × τ (where 0.8 ≦ A ≦ 1.2) is set. 前記移動平均演算において、移動平均の時間窓をτ、負荷の設定電力をXとするとき、レドックスフロー電池の電池容量をB×X×τ(但し0.3≦B≦0.6)に設定することを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載のレドックスフロー電池システムの運転方法。 In the moving average calculation, when the moving average time window is τ and the set power of the load is X, the battery capacity of the redox flow battery is set to B × X × τ (where 0.3 ≦ B ≦ 0.6). The operating method of the redox flow battery system according to any one of claims 7 to 9 .
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