JP6247039B2 - Power storage device and charging / discharging method of power storage device - Google Patents

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Description

本発明は、風力発電や太陽光発電のような出力が変動する発電装置に接続して電力系統への電力を補償する、蓄電池を用いた電力貯蔵装置および電力貯蔵装置の充放電方法に関する。   The present invention relates to a power storage device using a storage battery and a charging / discharging method of the power storage device that compensates for power to a power system by connecting to a power generation device such as wind power generation or solar power generation.

近年、風力発電や太陽光発電等の再生可能エネルギーを利用した再生可能エネルギー発電装置と、再生可能エネルギーの出力電力の変動分を補償する複数の蓄電池を用いた電力貯蔵装置と、を組み合せた電力貯蔵システムが実用化されている。   In recent years, a combination of a renewable energy power generation device that uses renewable energy such as wind power generation or solar power generation and a power storage device that uses multiple storage batteries to compensate for fluctuations in the output power of the renewable energy Storage systems are in practical use.

しかしながら、従来の電力貯蔵システムにおける電力貯蔵装置では、発電装置からの出力電力が大きくて負荷を使用していないときに、蓄電池の充電率(以下、SOC(State of Charge)という。)が高い場合には、十分に電力を貯蔵できなくなるという問題が生じていた。また、発電装置からの出力電力が小さくて負荷が高いときに、蓄電池のSOCが低い場合には、負荷への電力供給が十分にできなくなるという問題が生じていた。すなわち、電力貯蔵装置内の蓄電池のSOCが上限値または下限値に偏ってしまうと、電力貯蔵システムの電力変動を十分に補償できなくなるという問題が生じていた。   However, in the power storage device in the conventional power storage system, when the output power from the power generation device is large and the load is not used, the charge rate of the storage battery (hereinafter referred to as SOC (State of Charge)) is high. However, there has been a problem that power cannot be stored sufficiently. Further, when the output power from the power generator is small and the load is high, if the SOC of the storage battery is low, there is a problem that power supply to the load cannot be sufficiently performed. That is, if the SOC of the storage battery in the power storage device is biased to the upper limit value or the lower limit value, there has been a problem that power fluctuations in the power storage system cannot be sufficiently compensated.

この問題を解決する手段としては、再生可能エネルギー発電装置等の出力電力と電力貯蔵装置の充放電出力電力との合成出力電力の目標値を蓄電池群の平均SOCに応じて補正することによって各蓄電池の平均的なSOCを一定の範囲に調整するという技術が知られている(例えば、特許文献1)。   As a means for solving this problem, each storage battery is corrected by correcting the target value of the combined output power of the output power of the renewable energy power generation device or the like and the charge / discharge output power of the power storage device according to the average SOC of the storage battery group. There is known a technique of adjusting the average SOC of the above to a certain range (for example, Patent Document 1).

特許第5099237号公報Japanese Patent No. 5099237

しかしながら、特許文献1の技術では、複数の蓄電池からなる蓄電池群を有する電力貯蔵装置において、蓄電池の経年劣化の程度などにより各蓄電池間でSOCにバラつきが生じる場合がある。このバラつきが生じた場合に、蓄電池群全体の平均SOCは適正に制御されたとしても個別の蓄電池ではSOCが高いまたはSOCが低い等の偏りが生じる、または、SOCを定期的に所定のレベルとすることができず蓄電池の寿命が短くなる可能性がある等の問題があった。   However, in the technique of Patent Document 1, in an electric power storage device having a storage battery group composed of a plurality of storage batteries, there may be variations in SOC between the storage batteries depending on the degree of deterioration of the storage batteries over time. When this variation occurs, even if the average SOC of the entire storage battery group is properly controlled, individual storage batteries may be biased such as high SOC or low SOC, or the SOC may be periodically set to a predetermined level. There is a problem that the life of the storage battery may be shortened due to the failure to do so.

本発明は、上記した点に鑑みて行われたものであり、蓄電池群の平均SOCを一定範囲に調整するとともに、個々の蓄電池列のSOCも均等化することができる電力貯蔵装置および電力貯蔵装置の充放電方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described points, and adjusts the average SOC of the storage battery group to a certain range, and can also equalize the SOC of each storage battery array, and the power storage apparatus An object of the present invention is to provide a charging / discharging method.

本発明は、このような目的を達成するために、以下の構成を備えることを特徴とする。   In order to achieve such an object, the present invention is characterized by having the following configuration.

電力系統と発電装置とを接続するパワーコンディショナ(以下、PCS(Power Conditioning System)という。)を用いた電力貯蔵装置であって、SOC(充電率)をリセットするためのSOCリセットモード(満充電モード)と変動出力を補償するための調整モードとを交換して制御する電力貯蔵装置において、PCSの直流側に蓄電池列毎にチョッパを介して並列接続された複数の蓄電池列を有する複数の蓄電池群と、発電装置の出力電力から電力変動成分を除去し、目標値を演算する目標値演算手段と、目標値から複数の蓄電池群への充放電電力を算出する充放電指令値演算手段と、各蓄電池群への充放電電力の配分を指令する充放電指令値を生成する蓄電池群分配指令手段と、各蓄電池群ごとの平均SOCと基準SOCとの偏差により充放電指令値を補正して、補正目標値を演算する目標値補正手段と、各蓄電池群ごとに、満充電モードの充放電指令値の合計電力を補正目標値で補正した充放電指令値に基づいて、充電時は各蓄電池列のSOCに反比例し、放電時は各蓄電池列のSOCに比例した値の調整モードの充放電指令値を算出し、満充電モードの充放電指令値と調整モードの充放電指令値とを選択して蓄電池列指令値チョッパに出力し、各蓄電池列ごとに、満充電モードと調整モードとを順番に一定周期で交換して制御する充放電指令手段とを備えることを特徴とする。 A power storage device using a power conditioner (hereinafter referred to as a PCS (Power Conditioning System)) for connecting an electric power system and a power generation device, and an SOC reset mode (full charge) for resetting an SOC (charge rate) in power storage device to control replace the adjustment mode to compensate for variations output mode), the plurality having a plurality of storage batteries columns connected in parallel via a chopper DC side of PCS per battery string A storage battery group; target value calculating means for calculating a target value by removing power fluctuation components from the output power of the power generator; and charge / discharge command value calculating means for calculating charge / discharge power to the plurality of storage battery groups from the target value; A storage battery group distribution command means for generating a charge / discharge command value for commanding the distribution of charge / discharge power to each storage battery group, and charging / discharging according to a deviation between the average SOC and the reference SOC for each storage battery group Based on the target value correcting means for correcting the command value and calculating the corrected target value, and the charge / discharge command value obtained by correcting the total power of the charge / discharge command value in the full charge mode with the corrected target value for each storage battery group. When charging, the charge / discharge command value of the adjustment mode with a value proportional to the SOC of each battery row is calculated in inverse proportion to the SOC of each storage battery row, and the charge / discharge command value of the full charge mode and the charge / discharge command of the adjustment mode are calculated. Charge command / discharge command means for selecting the discharge command value and outputting the storage battery train command value to the chopper and switching the full charge mode and the adjustment mode in order at a constant cycle for each storage battery train. It is characterized by.

また、本発明の充放電方法は、電力系統と発電装置と蓄電池列とを接続するPCSを用いた電力貯蔵装置であって、SOC(充電率)をリセットするためのSOCリセットモード(満充電モード)と変動出力を補償するための調整モードとを交換して制御する電力貯蔵装置の充放電方法であって、蓄電池列は、PCSの直流側に蓄電池列毎にチョッパを介して並列接続された複数の蓄電池列を有する複数の蓄電池群からなり、発電装置の出力電力から電力変動成分を除去して、目標値を演算し、目標値から複数の蓄電池群への充放電電力を算出して、各蓄電池群への充放電電力の配分を指令する充放電指令値を生成し、各蓄電池群ごとの平均SOCと基準SOCとの偏差により充放電指令値を補正して、補正目標値を演算し、各蓄電池群ごとに、満充電モードの充放電指令値の合計電力を補正目標値で補正した充放電指令値に基づいて、充電時は各蓄電池列のSOCに反比例し、放電時は各蓄電池列のSOCに比例した値の調整モードの充放電指令値を算出し、満充電モードの充放電指令値と調整モードの充放電指令値とを選択して蓄電池列指令値チョッパに出力し、各蓄電池列ごとに、満充電モードと調整モードとを順番に一定周期で交換して制御することを特徴とする。 The charging / discharging method of the present invention is a power storage device using a PCS that connects an electric power system, a power generation device, and a storage battery string, and includes an SOC reset mode (full charge mode) for resetting the SOC (charge rate). ) and the adjustment mode to compensate for variations outputs a charging and discharging process of the electric power storage device to control and exchange, the storage battery strings are connected in parallel via a chopper for each battery string to the DC side of the PCS A plurality of storage battery groups having a plurality of storage battery rows, removing a power fluctuation component from the output power of the power generator, calculating a target value, and calculating charge / discharge power from the target value to the plurality of storage battery groups A charge / discharge command value for commanding the distribution of charge / discharge power to each storage battery group is generated, the charge / discharge command value is corrected by the deviation between the average SOC and the reference SOC for each storage battery group, and a corrected target value is calculated. And for each battery group Based on the charge / discharge command value obtained by correcting the total power of the charge / discharge command value in the full charge mode with the correction target value, the charge is inversely proportional to the SOC of each storage battery row, and the discharge is proportional to the SOC of each storage battery row. Calculate the charge / discharge command value in the adjustment mode of the value, select the charge / discharge command value in the full charge mode and the charge / discharge command value in the adjustment mode , output the storage battery string command value to the chopper, and for each storage battery string, The full charge mode and the adjustment mode are sequentially switched at a constant cycle and controlled .

以上説明したように、本発明の電力貯蔵装置および電力貯蔵装置の充放電方法によれば、蓄電池群の平均SOCを一定範囲に調整するとともに、個々の蓄電池列のSOCも均等化することができる。   As described above, according to the power storage device and the charge / discharge method of the power storage device of the present invention, the average SOC of the storage battery group can be adjusted to a certain range, and the SOC of each storage battery row can be equalized. .

本発明の実施形態1に係る電力貯蔵装置を用いた電力貯蔵システムを表す構成図である。It is a block diagram showing the electric power storage system using the electric power storage apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る電力貯蔵装置の満充電ローテーションの設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of the full charge rotation of the electric power storage apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る電力貯蔵装置の電力配分に関する制御アルゴリズム例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of a control algorithm regarding the electric power allocation of the electric power storage apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る電力貯蔵装置の電力配分に関する制御アルゴリズム例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of a control algorithm regarding the electric power allocation of the electric power storage apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る電力貯蔵装置の電力配分に関する制御アルゴリズム例の一部をより詳細に示すブロック図である。It is a block diagram which shows a part of example of the control algorithm regarding the electric power allocation of the electric power storage apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention in detail. 本発明の実施形態1に係る電力貯蔵装置の電力安定化制御シミュレーションの結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the electric power stabilization control simulation of the electric power storage apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る電力貯蔵装置の電力安定化制御シミュレーションの結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the electric power stabilization control simulation of the electric power storage apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る電力貯蔵装置の電力安定化制御シミュレーションの結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the electric power stabilization control simulation of the electric power storage apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 従来の電力貯蔵装置の一部を表す構成図である。It is a block diagram showing a part of conventional power storage device. 従来の電力貯蔵装置の電力安定化制御シミュレーションの結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the power stabilization control simulation of the conventional power storage device. 本発明の実施形態1に係る電力貯蔵装置の一部を表す構成図である。It is a lineblock diagram showing a part of power storage device concerning Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1に係る電力貯蔵装置の電力安定化制御シミュレーションの結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the electric power stabilization control simulation of the electric power storage apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態2に係る電力貯蔵装置を用いた電力貯蔵システムを表す構成図である。It is a block diagram showing the electric power storage system using the electric power storage apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[実施形態1]
図1は、本発明の実施形態1に係る電力貯蔵装置1を用いた電力貯蔵システム3を表す構成図である。本実施形態の電力貯蔵システム3は、並列接続されたn群(nは、2以上の自然数)の蓄電池群5を備えている。本実施形態では、一例として13群の蓄電池群5(No.1蓄電池群〜No.13蓄電池群)を備えている。各蓄電池群5は、連系変圧器7および電力ケーブル9を介して、電力系統11に連結されている。電力ケーブル9および電力系統11の間には、電力計13が直列に連結されている。また、電力ケーブル9には、電力計15および変圧器17を介して、風力発電または太陽光発電のような再生可能エネルギー発電装置19が連結されている。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a power storage system 3 using a power storage device 1 according to Embodiment 1 of the present invention. The power storage system 3 of this embodiment includes n groups (n is a natural number of 2 or more) of storage batteries 5 connected in parallel. In this embodiment, the 13 storage battery group 5 (No. 1 storage battery group-No. 13 storage battery group) is provided as an example. Each storage battery group 5 is connected to an electric power system 11 via an interconnection transformer 7 and an electric power cable 9. A power meter 13 is connected in series between the power cable 9 and the power system 11. In addition, a renewable energy power generation device 19 such as wind power generation or solar power generation is connected to the power cable 9 via a power meter 15 and a transformer 17.

蓄電池群5の構成の一例として、No.1蓄電池群は、並列接続された50列の蓄電池列No.1−1〜No.1−50を1台のPCS21に接続している。PCS21は、入力変圧器22を介して連系変圧器7に接続されている。   As an example of the configuration of the storage battery group 5, the No. 1 storage battery group connects 50 storage battery arrays No. 1-1 to No. 1-50 connected in parallel to one PCS 21. The PCS 21 is connected to the interconnection transformer 7 via the input transformer 22.

各蓄電池列No.1−1〜No.1−50は、複数の蓄電池を直列接続した1列の蓄電池列23と1つのチョッパ24が電流計25を介して直列に接続され、50列の蓄電池列23を形成している。チョッパ24と電流計25との間には、電圧計26が連結されている。各蓄電池列No.1−1〜No.1−50のチョッパ24は、それぞれPCS21に接続されている。なお、本実施形態の電力貯蔵装置1は、50列の蓄電池列No.1−1〜No.1−50で一つの蓄電池群5を構成しているが、一つの蓄電池群5に備える蓄電池列23の数はこれに限られない。また、蓄電池列23としては、例えば、金属食塩電池を用いることができる。No.2〜No.13蓄電池群もNo.1蓄電池群と同様の構成を備えている。一例として、No.13蓄電池群は、並列接続された50列の蓄電池列No.13−1〜No.13−50を1台のPCS21に接続している。   Each of the storage battery rows No. 1-1 to No. 1-50 has one row of storage battery rows 23 in which a plurality of storage batteries are connected in series and one chopper 24 are connected in series via an ammeter 25, and 50 rows of storage batteries. A row 23 is formed. A voltmeter 26 is connected between the chopper 24 and the ammeter 25. The choppers 24 of the storage battery columns No. 1-1 to No. 1-50 are connected to the PCS 21 respectively. In addition, although the electric power storage apparatus 1 of this embodiment comprises one storage battery group 5 by 50 storage battery row | line No.1-1-No.1-50, the storage battery row | line | column with which one storage battery group 5 is equipped. The number of 23 is not limited to this. Moreover, as the storage battery row | line | column 23, a metal salt battery can be used, for example. The No. 2 to No. 13 storage battery groups also have the same configuration as the No. 1 storage battery group. As an example, the No. 13 storage battery group connects 50 storage battery columns No. 13-1 to No. 13-50 connected in parallel to one PCS 21.

本実施形態では、例えば、No.1蓄電池群のPCS21は、再生可能エネルギーを利用した再生可能エネルギー発電装置19により発電された電力を一時的に各蓄電池列No.1−1〜No.1−50に貯蔵し、貯蔵した電力を電力系統11に合わせた電力に変換している。PCS21にはAC/DC変換器が備えられ、AC/DC変換器は一端が入力変圧器22および連系変圧器7を介して電力系統11に接続され、他端がチョッパ24を介して各蓄電池列No.1−1〜No.1−50に接続されている。   In the present embodiment, for example, the PCS 21 of the No. 1 storage battery group temporarily stores the electric power generated by the renewable energy power generation device 19 using the renewable energy in each of the storage battery rows No. 1-1 to No. 1-. 50, and the stored electric power is converted into electric power adapted to the electric power system 11. The PCS 21 is provided with an AC / DC converter. One end of the AC / DC converter is connected to the power system 11 via the input transformer 22 and the interconnection transformer 7, and the other end is connected to each storage battery via the chopper 24. It is connected to columns No. 1-1 to No. 1-50.

さらに、電力貯蔵システム3は、電力貯蔵装置1の各蓄電池群5および各蓄電池群5の蓄電池列の動作を制御する制御部27を備えている。制御部27は、電力貯蔵装置1の全体を制御するマスターコントローラ(図示せず)を備え、マスターコントローラは電力計15に接続されている(図1および図3のWg)。また、制御部27は、50列の蓄電池列で構成される各蓄電池群5の動作を制御するローカルコントローラ(図示せず)を備えている。制御部27のローカルコントローラは、各蓄電池群5の蓄電池列のチョッパ24、電流計25、および電圧計26に接続されている。   Further, the power storage system 3 includes a control unit 27 that controls the operation of each storage battery group 5 of the power storage device 1 and the storage battery train of each storage battery group 5. The control unit 27 includes a master controller (not shown) that controls the entire power storage device 1, and the master controller is connected to the wattmeter 15 (Wg in FIGS. 1 and 3). Moreover, the control part 27 is provided with the local controller (not shown) which controls operation | movement of each storage battery group 5 comprised by 50 storage battery rows. The local controller of the control unit 27 is connected to the chopper 24, the ammeter 25, and the voltmeter 26 of the storage battery row of each storage battery group 5.

なお、制御部27は、蓄電池群5の各蓄電池列を、SOCをリセットするためのSOCリセットモード(満充電モード)群と変動出力を補償するための調整モード群とに区別する。また、制御部27は、二つのモードを順番に一定周期で交換して制御するモード交換手段を備えることができる。加えて、制御部27は、満充電モードにおいて例えば、No.1蓄電池群の各蓄電池列No.1−1〜No.1−50を満充電とする満充電制御手段を備えることもできる。   In addition, the control part 27 distinguishes each storage battery row | line of the storage battery group 5 into the SOC reset mode (full charge mode) group for resetting SOC, and the adjustment mode group for compensating a fluctuation | variation output. In addition, the control unit 27 can include a mode exchange unit that exchanges and controls the two modes in order at a constant period. In addition, the control part 27 can also be provided with the full charge control means which makes each storage battery row | line No.1-1 to No.1-50 of a No. 1 storage battery group full charge in a full charge mode.

次に、本実施形態の電力貯蔵システム3の動作について説明する。   Next, operation | movement of the electric power storage system 3 of this embodiment is demonstrated.

本実施形態では、電力系統11に連系する電力貯蔵システム3に対して、例えばNo.1蓄電池群内の蓄電池列毎に、SOC補正制御を行い、各蓄電池列No.1−1〜No.1−50の特性に合わせた制御を可能とする手法を提供するものである。   In the present embodiment, the SOC correction control is performed for each storage battery column in the No. 1 storage battery group, for example, for each of the storage battery columns No. 1-1 to No. The present invention provides a technique that enables control according to the characteristics of 1-50.

具体的には、制御部27に備えられた13群の蓄電池群5全体を制御する装置であるマスターコントローラが、電力貯蔵装置1全体に必要な充放電指令値を演算し、各蓄電池群5への指令を分配する。また、制御部27に備えられた各蓄電池群5を制御する装置であるローカルコントローラが、マスターコントローラからの指令を受け、更に蓄電池群5内の各蓄電池列への指令を分配する。ローカルコントローラは、一つの蓄電池群5内の蓄電池列を満充電モードと調整モードに区分し、満充電モードとなる蓄電池列は複数列ずつにまとめてローテーションされる。   Specifically, a master controller that is a device for controlling the entire 13 storage battery groups 5 provided in the control unit 27 calculates a charge / discharge command value required for the entire power storage apparatus 1, and supplies the storage battery groups 5 to each storage battery group 5. Distribute commands. In addition, a local controller that is a device for controlling each storage battery group 5 provided in the control unit 27 receives a command from the master controller, and further distributes a command to each storage battery row in the storage battery group 5. The local controller divides the storage battery trains in one storage battery group 5 into a full charge mode and an adjustment mode, and the storage battery trains in the full charge mode are rotated together in a plurality of rows.

これにより、一つの蓄電池群5内のチョッパ24毎(蓄電池列毎)に異なる電力を配分し、SOCを100%でリセットさせるために定期的な満充電のローテーションを行う制御(以下、「満充電ローテーション」という。)、および蓄電池列毎に電力配分の重み付け配分を行う制御(以下、「電力配分」という。)が可能となる。   Thereby, different electric power is distributed to each chopper 24 (each storage battery train) in one storage battery group 5, and periodic full charge rotation is performed in order to reset the SOC at 100% (hereinafter referred to as “full charge”). Rotation ”) and control for weight distribution of power distribution for each battery array (hereinafter referred to as“ power distribution ”).

図2は、本実施形態に係る一つの蓄電池群5の満充電ローテーションに関する満充電モード条件と満充電ローテーションの設定例を示す。定期的に満充電とすることが必要な蓄電池列に対して、並列接続されている蓄電池列を(a)満充電モード、(b)調整モードの2種類に区分し、各モードの合成出力電力により供給出力電力または消費電力の安定化を制御する。これにより、充放電制御中に順次満充電とするローテーションを可能にしている。本実施形態では、5日間を一つの周期として、例えば、蓄電池群5内の50列の蓄電池列を4列ずつにまとめて満充電ローテーションを行っている。   FIG. 2 shows a setting example of the full charge mode condition and the full charge rotation regarding the full charge rotation of one storage battery group 5 according to the present embodiment. For storage battery arrays that need to be fully charged regularly, the storage battery arrays connected in parallel are divided into two types: (a) full charge mode and (b) adjustment mode. To control the stabilization of supplied output power or power consumption. Thereby, rotation which makes full charge one by one during charge / discharge control is enabled. In the present embodiment, for example, 50 days of storage battery groups 5 in the storage battery group 5 are grouped into four lines every five days, and full charge rotation is performed.

ここで、満充電モードとは、SOC100%まで指定の定電流または定電圧で充電するモードのことをいい、1台または複数台設定し、各蓄電池列がSOC100%に到達した時点で、順次、調整モードに移行する。また、調整モードとは、満充電モードを除いた台数で再生可能エネルギーの出力電力安定化用として電力貯蔵システムの制御部からの充放電電力指令を受けて必要な出力電力を充放電するモードのことをいう。   Here, the full charge mode means a mode in which charging is performed at a specified constant current or constant voltage up to SOC 100%, one or a plurality of units are set, and when each storage battery row reaches SOC 100%, sequentially, Switch to adjustment mode. In addition, the adjustment mode is a mode in which the required output power is charged and discharged in response to a charge / discharge power command from the control unit of the power storage system for stabilizing the output power of renewable energy in the number excluding the full charge mode. That means.

図3は、本実施形態に係る電力貯蔵装置1の制御部27内のマスターコントローラ30における電力配分に関する制御アルゴリズム例を示すブロック図である。本実施形態のマスターコントローラ30は、目標値演算部33、充放電指令値演算部35、蓄電池群分配指令部37を備える。   FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a control algorithm related to power distribution in the master controller 30 in the control unit 27 of the power storage device 1 according to the present embodiment. The master controller 30 of this embodiment includes a target value calculation unit 33, a charge / discharge command value calculation unit 35, and a storage battery group distribution command unit 37.

目標値演算部33は、電力計15から再生可能エネルギーの出力電力値Preを入力し、目標値演算部33内のローパスフィルタ39により、出力電力値Preから電力変動成分を除去して、目標値Ptaを演算する。なお、ローパスフィルタ39は、電力変動成分を除去する機能を有する構成であればこれに限られない。   The target value calculation unit 33 receives the output power value Pre of renewable energy from the wattmeter 15, removes the power fluctuation component from the output power value Pre by the low-pass filter 39 in the target value calculation unit 33, and sets the target value Pta is calculated. The low-pass filter 39 is not limited to this as long as it has a function of removing a power fluctuation component.

充放電指令値演算部35は、目標値Ptaから出力電力値Preを減算することにより、充放電指令値Pcoを演算する。   The charge / discharge command value calculation unit 35 calculates the charge / discharge command value Pco by subtracting the output power value Pre from the target value Pta.

蓄電池群分配指令部37は、充放電指令値Pcoの大きさに応じて、群の数で分配した各蓄電池群5のPCS21への充放電指令値である蓄電池群充放電指令値(例えば13群の時は、Pco1〜Pco13)を生成する。   The storage battery group distribution command unit 37 is a storage battery group charge / discharge command value (for example, 13 groups) which is a charge / discharge command value to the PCS 21 of each storage battery group 5 distributed according to the number of groups according to the magnitude of the charge / discharge command value Pco. In this case, Pco1 to Pco13) are generated.

次に、本実施形態に係る制御部27内のマスターコントローラ30における制御アルゴリズムの動作について説明する。   Next, the operation of the control algorithm in the master controller 30 in the control unit 27 according to the present embodiment will be described.

本実施形態のマスターコントローラ30は、再生可能エネルギー発電装置19の出力端の電圧値または電流値に基づいて検出された再生可能エネルギーの出力電力値Preを入力し、ローパスフィルタ39において出力電力値Preから一次遅れ制御により目標値Ptaを演算する。演算された目標値Ptaと出力電力値Preとの差引により、蓄電池群5への充放電指令値Pcoを演算する。演算された充放電指令値Pcoは、本実施形態の群の数である13で分割され、各蓄電池群5への蓄電池群充放電指令値Pco1〜Pco13が生成される。生成された蓄電池群充放電指令値Pco1〜Pco13は、各蓄電池群5に接続されたローカルコントローラに入力される。   The master controller 30 of the present embodiment inputs the output power value Pre of the renewable energy detected based on the voltage value or current value of the output terminal of the renewable energy power generation device 19, and the low-pass filter 39 outputs the output power value Pre. To calculate the target value Pta by the first order lag control. The charge / discharge command value Pco to the storage battery group 5 is calculated by subtracting the calculated target value Pta and the output power value Pre. The calculated charge / discharge command value Pco is divided by 13 which is the number of groups in the present embodiment, and storage battery group charge / discharge command values Pco1 to Pco13 for each storage battery group 5 are generated. The generated storage battery group charge / discharge command values Pco <b> 1 to Pco <b> 13 are input to a local controller connected to each storage battery group 5.

図4は、本実施形態に係るNo.1蓄電池群に接続する、制御部27内のローカルコントローラ40における電力配分に関する制御アルゴリズム例を示すブロック図である。なお、本実施形態のNo.2〜No.13蓄電池群の構成および動作は、No.1蓄電池群と同様である。   FIG. 4 is a block diagram showing an example of a control algorithm related to power distribution in the local controller 40 in the control unit 27 connected to the No. 1 storage battery group according to the present embodiment. In addition, the structure and operation | movement of the No.2-No.13 storage battery group of this embodiment are the same as that of a No.1 storage battery group.

本実施形態のローカルコントローラ40は、基準SOC設定部41、蓄電池列SOC演算部42、蓄電池群平均SOC演算部43、SOC補正ゲイン演算部44、目標値補正部45、調整モード充放電指令値演算部46、および充放電指令部47を備える。   The local controller 40 of this embodiment includes a reference SOC setting unit 41, a storage battery string SOC calculation unit 42, a storage battery group average SOC calculation unit 43, an SOC correction gain calculation unit 44, a target value correction unit 45, an adjustment mode charge / discharge command value calculation. Unit 46 and charge / discharge command unit 47.

基準SOC設定部41は、No.1蓄電池群全体の目標とする基準SOCを設定する。   The reference SOC setting unit 41 sets a reference SOC that is the target of the entire No. 1 storage battery group.

蓄電池列SOC演算部42は、各蓄電池列No.1−1〜No.1−50のそれぞれのSOCを演算し、演算した値を蓄電池群平均SOC演算部43および充放電指令部47へ出力する。   Storage battery column SOC calculation unit 42 calculates each SOC of each of storage battery columns No. 1-1 to No. 1-50, and outputs the calculated value to storage battery group average SOC calculation unit 43 and charge / discharge command unit 47. .

蓄電池群平均SOC演算部43は、演算された各蓄電池列No.1−1〜No.1−50のSOCからNo.1蓄電池群の平均SOCを演算する。   The storage battery group average SOC calculation unit 43 calculates the average SOC of the No. 1 storage battery group from the calculated SOCs of the storage battery columns No. 1-1 to No. 1-50.

SOC補正ゲイン演算部44は、設定された基準SOCと演算された平均SOCとの偏差により、SOC補正ゲインを演算する。   The SOC correction gain calculation unit 44 calculates an SOC correction gain based on a deviation between the set reference SOC and the calculated average SOC.

目標値補正部45は、蓄電池群分配指令部37から入力されたNo.1蓄電池群充放電指令値Pco1に、演算されたSOC補正ゲインを乗じて補正目標値Pdeを演算する。   The target value correction unit 45 calculates a correction target value Pde by multiplying the No. 1 storage battery group charge / discharge command value Pco1 input from the storage battery group distribution command unit 37 by the calculated SOC correction gain.

調整モード充放電指令値演算部46は、演算された補正目標値Pdeに、満充電モード合計電力値を加算して、調整モード充放電指令値Pamを生成する。   The adjustment mode charge / discharge command value calculator 46 adds the full charge mode total power value to the calculated correction target value Pde to generate the adjustment mode charge / discharge command value Pam.

充放電指令部47は、調整モード充放電指令値Pamの大きさに応じて、各蓄電池列のPCS21への指令値である蓄電池列指令値(例えば50列の時は、Pic1〜Pic50)を生成する。   The charge / discharge command unit 47 generates a storage battery train command value that is a command value to the PCS 21 of each storage battery train (for example, Pic1 to Pic50 for 50 trains) according to the magnitude of the adjustment mode charge / discharge command value Pam. To do.

次に、本実施形態に係る制御部27内のローカルコントローラ40における制御アルゴリズムの動作について説明する。なお、以下の制御アルゴリズムの動作により、No.1蓄電池群内の各蓄電池列No.1−1〜No.1−50の充放電制御を行う。   Next, the operation of the control algorithm in the local controller 40 in the control unit 27 according to the present embodiment will be described. In addition, charging / discharging control of each storage battery row | line No.1-1 to No.1-50 in a No.1 storage battery group is performed by operation | movement of the following control algorithms.

本実施形態のローカルコントローラ40内の蓄電池列SOC演算部42は、No.1蓄電池群の各蓄電池列No.1−1〜No.1−50から電流値を入力し、各蓄電池列No.1−1〜No.1−50の蓄電池列SOCを演算する。蓄電池群平均SOC演算部43は、演算した蓄電池列SOCからNo.1蓄電池群の平均SOCを演算して、SOC補正ゲイン演算部44に入力する。SOC補正ゲイン演算部44は、入力された平均SOCと基準SOC設定部41で設定された基準SOCとの偏差により、SOC補正ゲインを演算して、目標値補正部45に入力する。目標値補正部45は、入力されたSOC補正ゲインをNo.1蓄電池群充放電指令値Pco1に入力し、補正目標値Pdeを演算し、調整モード充放電指令値演算部46に入力する。調整モード充放電指令値演算部46は、入力された補正目標値Pdeに、充放電指令部47から入力された満充電モード合計電力値を加算して、調整モード充放電指令値Pamを生成する。充放電指令部47は、生成された調整モード充放電指令値Pamおよび演算された各蓄電池列No.1−1〜No.1−50の蓄電池列SOCを入力し、蓄電池列指令値Pic1〜Pic50を生成して、各蓄電池列のチョッパ24へ出力する。   The storage battery column SOC calculation unit 42 in the local controller 40 of the present embodiment inputs current values from the storage battery columns No. 1-1 to No. 1-50 of the No. 1 storage battery group, and each storage battery column No. 1 -1 to No. 1-50 storage battery columns SOC are calculated. The storage battery group average SOC calculation unit 43 calculates the average SOC of the No. 1 storage battery group from the calculated storage battery array SOC and inputs the average SOC to the SOC correction gain calculation unit 44. The SOC correction gain calculation unit 44 calculates the SOC correction gain based on the deviation between the input average SOC and the reference SOC set by the reference SOC setting unit 41 and inputs the calculated SOC correction gain to the target value correction unit 45. The target value correction unit 45 inputs the input SOC correction gain to the No. 1 storage battery group charge / discharge command value Pco1, calculates the correction target value Pde, and inputs it to the adjustment mode charge / discharge command value calculation unit 46. The adjustment mode charge / discharge command value calculation unit 46 adds the full charge mode total power value input from the charge / discharge command unit 47 to the input correction target value Pde to generate the adjustment mode charge / discharge command value Pam. . The charge / discharge command unit 47 inputs the generated adjustment mode charge / discharge command value Pam and the calculated storage battery rows SOC of the storage battery rows No. 1-1 to No. 1-50, and the storage battery row command values Pic1 to Pic50. Is output to the chopper 24 of each battery array.

図5は、図4のローカルコントローラ40内の充放電指令部47をより詳細に示すブロック図である。図5では、一例として、本実施形態のNo.1蓄電池群についての制御アルゴリズムの動作を説明する。 FIG. 5 is a block diagram showing the charge / discharge command unit 47 in the local controller 40 of FIG. 4 in more detail. In FIG. 5, the operation of the control algorithm for the No. 1 storage battery group of the present embodiment will be described as an example.

本実施形態の充放電指令部47は、調整モード指令値生成部51、満充電電力演算部53、満充電モード指令値演算部55、スケジューラ制御部57、およびモード選択部59を備える。   The charge / discharge command unit 47 of this embodiment includes an adjustment mode command value generation unit 51, a full charge power calculation unit 53, a full charge mode command value calculation unit 55, a scheduler control unit 57, and a mode selection unit 59.

調整モード指令値生成部51は、蓄電池列指令値Pic1〜Pic50および各蓄電池列No.1−1〜No.1−50の蓄電池列SOCから、各蓄電池列No.1−1〜No.1−50の調整モード指令値を生成する。   The adjustment mode command value generation unit 51 is configured from the storage battery column command values Pic1 to Pic50 and the storage battery columns SOC of the storage battery columns No. 1-1 to No. 1-50, respectively. 50 adjustment mode command values are generated.

満充電電力演算部53は、満充電制御手段であり、各蓄電池列No.1−1〜No.1−50の電流値および電圧値からNo.1蓄電池群の満充電モード合計電力を演算する。   The full charge power calculation unit 53 is a full charge control means, and calculates the full charge mode total power of the No. 1 storage battery group from the current values and voltage values of the storage battery columns No. 1-1 to No. 1-50. .

満充電モード指令値演算部55は、各蓄電池列No.1−1〜No.1−50の電流値および電圧値から、各蓄電池列No.1−1〜No.1−50の満充電モード指令値を演算する。   The full charge mode command value calculation unit 55 calculates the full charge mode of each storage battery column No. 1-1 to No. 1-50 from the current value and voltage value of each storage battery column No. 1-1 to No. 1-50. Calculate the command value.

スケジューラ制御部57は、モード交換手段であり、各蓄電池列No.1−1〜No.1−50のSOCをリセットするためのSOCリセットモード(満充電モード)群と変動出力を補償するための調整モード群とに区別し、二つのモードを順番に一定周期で交換して制御する。   The scheduler control unit 57 is a mode exchanging means for compensating for the SOC reset mode (full charge mode) group and the variable output for resetting the SOCs of the storage battery columns No. 1-1 to No. 1-50. It is distinguished from the adjustment mode group, and the two modes are exchanged in order at a constant period and controlled.

モード選択部59は、各蓄電池列No.1−1〜No.1−50に出力する指令値を、調整モードと満充電モードのどちらのモードの指令値にするかを選択する。   The mode selection part 59 selects whether the command value output to each storage battery row | line | column No.1-1 to No.1-50 is made into the command value of adjustment mode or full charge mode.

次に、本実施形態に係るローカルコントローラ40内の充放電指令部47における制御アルゴリズムの動作について説明する。なお、各蓄電池群5の制御アルゴリズムの動作は同じであるため、No.1蓄電池群を例に説明する。 Next, the operation of the control algorithm in the charge / discharge command unit 47 in the local controller 40 according to the present embodiment will be described. In addition, since the operation | movement of the control algorithm of each storage battery group 5 is the same, it demonstrates taking a No. 1 storage battery group as an example.

<満充電モード>
満充電モード指令値演算部55は、No.1蓄電池群の各蓄電池列No.1−1〜No.1−50のうち、満充電モードである蓄電池列の電流値および電圧値を入力する。満充電モード指令値演算部55は、入力された電流値および電圧値から、各蓄電池列No.1−1〜No.1−50の満充電モード指令値を演算し、モード選択部59に出力する。モード選択部59は、スケジューラ制御部57によって満充電モードの指令値を選択し、入力された各蓄電池列No.1−1〜No.1−50の満充電モード指令値を蓄電池列指令値Pic1〜Pic50として、各蓄電池列No.1−1〜No.1−50のチョッパ24に出力する。
<Fully charged mode>
The full charge mode command value calculation unit 55 inputs the current value and the voltage value of the storage battery row in the full charge mode among the storage battery rows No. 1-1 to No. 1-50 of the No. 1 storage battery group. The full charge mode command value calculation unit 55 calculates the full charge mode command values of the storage battery columns No. 1-1 to No. 1-50 from the input current value and voltage value, and outputs them to the mode selection unit 59. To do. The mode selection unit 59 selects the full charge mode command value by the scheduler control unit 57, and the input full charge mode command values of the storage battery columns No. 1-1 to No. 1-50 are stored in the storage battery column command value Pic1. To Pic 50 and output to the choppers 24 of the storage battery rows No. 1-1 to No. 1-50.

<調整モード>
まず、満充電電力演算部53は、各蓄電池列No.1−1〜No.1−50の電流値および電圧値を入力する。満充電電力演算部53は、入力された電流値および電圧値から、No.1蓄電池群の各蓄電池列No.1−1〜No.1−50のうち、満充電モードである蓄電池列の満充電モード合計電力を演算し、調整モード充放電指令値演算部46に出力する。図2の例では満充電モードの4列の蓄電池列の満充電モード充電出力値の合計を満充電モード充電出力値として補正目標値Pdeに加算し、調整モード充放電指令値Pamを生成する。
<Adjustment mode>
First, the full charge power calculation unit 53 inputs the current value and voltage value of each of the storage battery columns No. 1-1 to No. 1-50. The full charge power calculation unit 53 calculates the full charge mode of the storage battery row in the full charge mode among the storage battery rows No. 1-1 to No. 1-50 of the No. 1 storage battery group from the input current value and voltage value. The charge mode total power is calculated and output to the adjustment mode charge / discharge command value calculation unit 46. In the example of FIG. 2, the sum of the full charge mode charge output values of the four storage battery rows in the full charge mode is added to the correction target value Pde as the full charge mode charge output value to generate the adjustment mode charge / discharge command value Pam.

次に、調整モード指令値生成部51は、調整モード充放電指令値演算部46から調整モード充放電指令値Pamを入力する。調整モード指令値生成部51は、入力された調整モード充放電指令値Pamから各蓄電池列No.1−1〜No.1−50の調整モード指令値を生成する。調整モード指令値生成部51では、充電時に各蓄電池列のSOCの逆数の比に応じて、調整モード充放電指令値から調整モードの各蓄電池列の配分を求め、調整モード電力を各蓄電池列に分配する。ここで、調整モードの蓄電池列の個数は、まず、蓄電池群5内の蓄電池列の列数から(図2の例では50列)、使用していない蓄電池列の列数(不使用列数)および満充電モードの蓄電池列の列数(図2の例では4列)を減算する。減算した個数から、調整モードの蓄電池列のうちSOCが上限または下限に到達し充or放電不可能な蓄電池列の列数を減算して調整モードの蓄電池列の列数を演算する。   Next, the adjustment mode command value generation unit 51 inputs the adjustment mode charge / discharge command value Pam from the adjustment mode charge / discharge command value calculation unit 46. The adjustment mode command value generation unit 51 generates adjustment mode command values for the storage battery columns No. 1-1 to No. 1-50 from the input adjustment mode charge / discharge command value Pam. The adjustment mode command value generation unit 51 obtains the distribution of each storage battery train in the adjustment mode from the adjustment mode charge / discharge command value according to the reciprocal ratio of the SOC of each storage battery train during charging, and supplies the adjustment mode power to each storage battery train. Distribute. Here, the number of storage battery columns in the adjustment mode is determined from the number of storage battery columns in the storage battery group 5 (50 columns in the example of FIG. 2), and the number of unused storage battery columns (the number of unused columns). Then, the number of storage battery columns in the full charge mode (4 columns in the example of FIG. 2) is subtracted. From the subtracted number, the number of columns of the storage battery columns in the adjustment mode is calculated by subtracting the number of storage battery columns that cannot be charged or discharged because the SOC reaches the upper limit or the lower limit among the storage battery columns in the adjustment mode.

そして、対象となる調整モードの蓄電池列のSOCに応じて(充電時:反比例、放電時:比例)、蓄電池列毎の調整モード充放電指令値を演算し分配する。   And according to SOC of the storage battery row | line | column of the adjustment mode used as object (at the time of charge: inverse proportion, at the time of discharge: proportionality), the adjustment mode charge / discharge command value for every storage battery row | line | column is calculated and distributed.

満充電ローテーションにより満充電完了直後の蓄電池列は、SOC100%と高いレベルにあり、調整モードの蓄電池列のSOCは中間レベルにあるなど、SOCにバラツキが発生する。また、蓄電池列毎の内部抵抗および開放電圧によっても、充放電時の電圧にバラツキが発生する。図1の電力貯蔵システム3では、上述のような電力配分の偏りを解消するために、以下のようにSOCに合わせて各蓄電池列No.1−1〜No.1−50の電力配分に重み付け電力配分を行う。本実施形態では、対象となる調整モードの蓄電池列のSOCに応じて(充電時:反比例、放電時:比例)、各蓄電池列No.1−1〜No.1−50の調整モード指令値を演算し分配する。   The storage battery string immediately after completion of full charge due to the full charge rotation is at a high level of SOC 100%, and the SOC of the storage battery string in the adjustment mode is at an intermediate level. Moreover, the voltage at the time of charging / discharging also varies depending on the internal resistance and the open circuit voltage for each battery array. In the power storage system 3 of FIG. 1, in order to eliminate the bias of the power distribution as described above, the power distribution of each of the storage battery columns No. 1-1 to No. 1-50 is weighted according to the SOC as follows. Perform power distribution. In the present embodiment, the adjustment mode command values of the storage battery rows No. 1-1 to No. 1-50 are set according to the SOC of the storage battery row in the target adjustment mode (when charging: inversely proportional, when discharging: proportional). Calculate and distribute.

具体的には、調整モードのm列の蓄電池列が充電時の電力配分は、例えばSOCに反比例して、   Specifically, the power distribution at the time when the m storage battery columns in the adjustment mode are charged is, for example, inversely proportional to the SOC,

Figure 0006247039
Figure 0006247039

の割合に応じて各蓄電池列No.1−1〜No.1−50に調整モードの電力を配分する。
また、調整モードのm列の蓄電池列が放電時の電力配分は、例えばSOCに比例して、
The electric power in the adjustment mode is distributed to each of the storage battery columns No. 1-1 to No. 1-50 according to the ratio.
In addition, the power distribution when the m storage battery columns in the adjustment mode are discharged is proportional to the SOC, for example.

Figure 0006247039
Figure 0006247039

の割合に応じて各蓄電池列No.1−1〜No.1−50に調整モードの電力を配分する。 The electric power in the adjustment mode is distributed to each of the storage battery columns No. 1-1 to No. 1-50 according to the ratio.

このように、調整モード指令値生成部51は、生成した各蓄電池列No.1−1〜No.1−50の調整モードの指令値を、モード選択部59に出力する。モード選択部59は、スケジューラ制御部57によって調整モードの指令値を選択し、入力された各蓄電池列No.1−1〜No.1−50の調整モード指令値を蓄電池列指令値Pic1〜Pic50として、各蓄電池列No.1−1〜No.1−50のチョッパ24に出力する。   As described above, the adjustment mode command value generation unit 51 outputs the generated adjustment mode command values of the storage battery columns No. 1-1 to No. 1-50 to the mode selection unit 59. The mode selection unit 59 selects the command value of the adjustment mode by the scheduler control unit 57, and sets the input adjustment mode command values of the storage battery columns No. 1-1 to No. 1-50 as the storage battery column command values Pic1 to Pic50. Are output to the choppers 24 of the storage battery columns No. 1-1 to No. 1-50.

これにより、本実施形態の電力貯蔵装置1によれば、蓄電池群5の平均SOCを一定範囲に調整するとともに、個々の蓄電池列のSOCも均等化することができる。また、蓄電池列No.1−1〜No.1−50が金属食塩電池の場合には一定周期で満充電(SOC100%)としてSOCをリセットしないと経年劣化を加速するという問題があるが、この場合でもSOCの誤差を定期的に補正できるとともに、金属食塩電池内における経年劣化の進行を抑制することができる。   Thereby, according to the electric power storage apparatus 1 of this embodiment, while adjusting the average SOC of the storage battery group 5 to a fixed range, the SOC of each storage battery row | line | column can also be equalized. In addition, when the storage battery rows No. 1-1 to No. 1-50 are metal salt batteries, there is a problem that the aging deterioration is accelerated unless the SOC is reset as a full charge (SOC 100%) at a constant cycle. Even in this case, the SOC error can be periodically corrected, and the progress of aging deterioration in the metal salt battery can be suppressed.

以上説明した本実施形態に係る電力貯蔵装置1による定格出力30MWの風力発電出力の変動を平滑化する制御のシミュレーション結果について、図6ないし図8を用いて説明する。   Simulation results of control for smoothing fluctuations in the wind power generation output with the rated output of 30 MW by the power storage device 1 according to the present embodiment described above will be described with reference to FIGS.

図6は、1日(24時間)における、再生可能エネルギーである風力発電の出力電力61と、蓄電池充放電電力62と、出力変動緩和後の合成出力電力63と、平均SOC64と、の時間変化を示すグラフである。図6は、再生可能エネルギー出力電力61が、本実施形態の一つの蓄電池群5の充放電電力62により平滑化され、合成出力電力63として電力系統11に出力されていることを示している。また、その時の、本実施形態の一つの蓄電池群5の平均SOC64の推移状況も併せて示している。   FIG. 6 shows changes over time in output power 61 of wind power generation, which is renewable energy, storage battery charge / discharge power 62, combined output power 63 after output fluctuation relaxation, and average SOC 64 in one day (24 hours). It is a graph which shows. FIG. 6 shows that the renewable energy output power 61 is smoothed by the charge / discharge power 62 of one storage battery group 5 of the present embodiment and is output to the power system 11 as the combined output power 63. Moreover, the transition state of average SOC64 of the one storage battery group 5 of this embodiment at that time is also shown collectively.

図7は、1日(24時間)における、本実施形態の一つの蓄電池群5内の蓄電池列No.1ないしNo.50のうち、蓄電池列No.1、No.5、No.9、No.13、No.17の個別のSOCの推移状況と、風力発電の出力電力61と、出力変動緩和後の合成出力電力63と、平均SOC64と、の時間変化を示すグラフである。図2に示す通り、満充電モードは4列ずつまとめて構成される。蓄電池列No.1は蓄電池列No.2〜No.4と、蓄電池列No.5は蓄電池列No.6〜No.8と、蓄電池列No.9は蓄電池列No.10〜No.12と、蓄電池列No.13は蓄電池列No.14〜No.16と同様の推移を示すため、代表として、上記4列を抽出している。蓄電池列No.5、No.9、No.13が、順次、満充電モードとなり、SOC100%へ達していることが分かる。なお、風力発電の出力電力61、合成出力電力63、平均SOC64は、図6と同じグラフである。   FIG. 7 shows storage battery rows No. 1, No. 5, No. 9, No. 9 among storage battery rows No. 1 to No. 50 in one storage battery group 5 of the present embodiment on one day (24 hours). .13 and No. 17 are graphs showing temporal changes of individual SOC transitions, wind power output power 61, combined output power 63 after output fluctuation relaxation, and average SOC 64. As shown in FIG. 2, the full charge mode is configured by four columns. Storage battery row No. 1 is storage battery rows No. 2 to No. 4, storage battery row No. 5 is storage battery rows No. 6 to No. 8, storage battery row No. 9 is storage battery rows No. 10 to No. 12, and Since the storage battery column No. 13 shows the same transition as the storage battery columns No. 14 to No. 16, the above four columns are extracted as representatives. It turns out that storage battery row | line | column No.5, No.9, No.13 becomes full charge mode one by one, and has reached SOC100%. Note that the output power 61 of wind power generation, the combined output power 63, and the average SOC 64 are the same graphs as in FIG.

図8は、1日(24時間)における、本実施形態の一つの蓄電池群5内の蓄電池列No.1ないしNo.50のうち、蓄電池列No.1、No.5、No.9、No.13、No.17の蓄電池列毎の充放電電力、の時間変化を示すグラフである。順次、満充電モードとなり、満充電モードとなる蓄電池列は、SOC100%に近づくにつれ充電電力が増加(絶対値としては減少)していることが分かる。なお、金属食塩電池における満充電モードの一例としては、定電流制御から定電圧制御にシフトして充電が行われ、SOCが高くなるにつれ、内部抵抗が高くなることで、電流が絞られ、充電電力が0に近くなったところでSOC100%と認識し、調整モードに移行される。   FIG. 8 shows storage battery rows No. 1, No. 5, No. 9, No. 9 among storage battery rows No. 1 to No. 50 in one storage battery group 5 of this embodiment on one day (24 hours). It is a graph which shows the time change of charging / discharging electric power for every storage battery row | line of No.17 and No.17. It turns out that it becomes full charge mode one by one, and the storage battery row | line | column used as full charge mode increases charge power (it decreases as an absolute value) as it approaches SOC100%. In addition, as an example of the full charge mode in the metal salt battery, charging is performed by shifting from constant current control to constant voltage control, and as the SOC increases, the internal resistance increases, thereby reducing the current and charging. When the electric power approaches 0, it is recognized that the SOC is 100%, and the mode is shifted to the adjustment mode.

以下に、本実施形態の一つの蓄電池群5によるSOC補正制御を行った場合のシミュレーション結果について、図9ないし図12を用いて説明する。なお、本実施形態に係るSOC補正制御がある場合とない場合とを比較するために、電力貯蔵装置が一つの蓄電池群で構成されている簡易な電力貯蔵システムを用いて説明する。   Below, the simulation result at the time of performing SOC correction control by one storage battery group 5 of this embodiment is demonstrated using FIG. 9 thru | or FIG. In addition, in order to compare the case where there exists SOC correction control which concerns on this embodiment with the case where it does not exist, it demonstrates using the simple electric power storage system with which the electric power storage apparatus is comprised by one storage battery group.

図9は、従来の電力貯蔵装置90内の蓄電池群91の一部を詳細に表す構成図であり、従来の蓄電池群91内の並列接続された50列の蓄電池列901〜950のうち、5列の蓄電池列901〜905を抽出して表した図である。従来の電力貯蔵装置90は、本実施形態の電力貯蔵装置1が備えているチョッパ24を有していない。   FIG. 9 is a configuration diagram showing in detail a part of the storage battery group 91 in the conventional power storage device 90. Of the 50 storage battery arrays 901 to 950 connected in parallel in the conventional storage battery group 91, 5 It is the figure which extracted and represented the storage battery row | line | column 901-905 of row | line | column. The conventional power storage device 90 does not have the chopper 24 provided in the power storage device 1 of the present embodiment.

図10は、図9の従来の電力貯蔵装置90における5列の各蓄電池列901〜905のSOCと、風力発電の出力電力101と、変動緩和後の合成出力電力103と、の時間変化を示すグラフである。図10では、0時での各蓄電池列901〜905のSOCを蓄電池列901:50%、蓄電池列902:40%、蓄電池列903:30%、蓄電池列904:20%、蓄電池列905:10%と仮定し、チョッパ24がないため蓄電池列毎のSOC補正制御が不可能な場合のSOC推移状況を示している。風力発電の出力電力101が、従来の電力貯蔵装置90の充放電電力により平滑化され、変動緩和後の合成出力電力103として電力系統11に出力されるので、5列の蓄電池列901〜905の平均SOCは一定範囲に調整されている。   FIG. 10 shows temporal changes of the SOC of each of the five storage battery columns 901 to 905 in the conventional power storage device 90 of FIG. 9, the output power 101 of wind power generation, and the combined output power 103 after fluctuation mitigation. It is a graph. In FIG. 10, the SOCs of the storage battery columns 901 to 905 at 0:00 are the storage battery column 901: 50%, the storage battery column 902: 40%, the storage battery column 903: 30%, the storage battery column 904: 20%, and the storage battery column 905: 10. Assuming%, the SOC transition state when the SOC correction control for each storage battery row is impossible because there is no chopper 24 is shown. Since the output power 101 of the wind power generation is smoothed by the charge / discharge power of the conventional power storage device 90 and is output to the power system 11 as the combined output power 103 after fluctuation mitigation, the storage battery columns 901 to 905 of the five columns are output. The average SOC is adjusted to a certain range.

しかし、本実施形態に係る蓄電池列毎のSOC補正制御がなく、各蓄電池列901〜905間は成り行き制御となるため、各蓄電池列901〜905間のSOCのバラツキは抑えられていない。その結果、8時間後程度のところで、 蓄電池列905の蓄電池列のSOCが0%に近い状況となり、放電電力量が不足していることが分かる。また、図9の構成図では、充放電出力の大きさ及びSOCレベルにより、蓄電池列901〜905間の電圧に偏差が発生することで蓄電池列901〜905間に横流が発生してしまう。   However, since there is no SOC correction control for each storage battery row according to the present embodiment, and there is a course control between the storage battery rows 901 to 905, variations in SOC between the storage battery rows 901 to 905 are not suppressed. As a result, after about 8 hours, the SOC of the storage battery array 905 is close to 0%, and it is understood that the amount of discharge power is insufficient. In the configuration diagram of FIG. 9, a cross current is generated between the storage battery rows 901 to 905 due to a deviation in the voltage between the storage battery rows 901 to 905 depending on the magnitude of the charge / discharge output and the SOC level.

図11は、図1における本実施形態の電力貯蔵装置1内のNo.1蓄電池群の一部を詳細に表す構成図であり、No.1蓄電池群内の並列接続された50列の蓄電池列No.1−1〜No.1−50のうち、5列の蓄電池列No.1−1〜No.1−5を抽出して表した図である。図11では、5列の蓄電池列No.1〜No.5にそれぞれチョッパ24が接続されている。   FIG. 11 is a block diagram showing in detail a part of the No. 1 storage battery group in the power storage device 1 of this embodiment in FIG. 1, and 50 storage battery arrays connected in parallel in the No. 1 storage battery group. It is the figure which extracted and represented 5 storage battery row | line No.1-1 to No.1-5 among No.1-1 to No.1-50. In FIG. 11, the choppers 24 are connected to the five storage battery rows No. 1 to No. 5, respectively.

図12は、図11の本実施形態のNo.1蓄電池群における5列の各蓄電池列No.1〜No.5のSOCと、風力発電の出力電力101と、変動緩和後の合成出力電力103と、の時間変化を示すグラフである。図12では、0時での各蓄電池列No.1〜No.5のSOCを図10と同様とし、チョッパ24があるために蓄電池列毎のSOC補正制御が可能な場合のSOC推移状況を示している。満充電ローテーションを行いながら出力安定化を行い、5列の蓄電池列No.1〜No.5の平均SOCを一定範囲に調整しつつ、各蓄電池列No.1〜No.5間のSOCのバラツキが抑えられていることがわかる。その結果、SOC補正制御によりSOCが比較的高い蓄電池列が放電電力を補い、8時間後程度のところでも、蓄電池列毎の偏りが縮小し、放電電力不足に陥っていないことが分かる。なお、風力発電の出力電力101、変動緩和出力電力103は、図10と同じグラフである。また、図11の構成図では、充放電出力の大きさ及びSOCレベルにより、蓄電池列No.1−1〜No.1−5間の電圧に偏差が発生しても、チョッパ24により電圧を一定に制御できるため、横流の発生を防止することができる。   12 shows the SOC of each of the five storage battery columns No. 1 to No. 5 in the No. 1 storage battery group of the present embodiment of FIG. 11, the output power 101 of the wind power generation, and the combined output power 103 after fluctuation relaxation. It is a graph which shows the time change of. In FIG. 12, the SOC of each storage battery row No. 1 to No. 5 at 0 o'clock is the same as that in FIG. 10, and the SOC transition state when the SOC correction control for each storage battery row is possible because of the chopper 24 is shown. ing. While stabilizing the output while performing full charge rotation, adjusting the average SOC of the five storage battery rows No. 1 to No. 5 to a certain range, the variation in SOC between each of the storage battery rows No. 1 to No. 5 It can be seen that is suppressed. As a result, it can be seen that the storage battery train having a relatively high SOC compensates for the discharge power by the SOC correction control, and even after about 8 hours, the bias for each storage battery train is reduced and the discharge power is not insufficient. The output power 101 of wind power generation and the fluctuation mitigation output power 103 are the same graphs as in FIG. In the configuration diagram of FIG. 11, the voltage is kept constant by the chopper 24 even if a deviation occurs in the voltage between the storage battery columns No. 1-1 to No. 1-5 due to the magnitude of the charge / discharge output and the SOC level. Therefore, the occurrence of cross current can be prevented.

[実施形態2]
図13は、本発明の実施形態2に係る電力貯蔵装置1301を用いた電力貯蔵システム1303を表す構成図である。本実施形態の電力貯蔵装置1301が実施形態1に係る電力貯蔵装置1と相違する点を以下に示す。すなわち、本実施形態のNo.1蓄電池群内の並列接続された50列の各蓄電池列No.1301−1〜No.1301−50に、実施形態1のチョッパ24の代わりに、1つのPCS1307が直列に接続されている点である。したがって、本実施形態では、実施形態1におけるチョッパ24を使用していない。
[Embodiment 2]
FIG. 13 is a configuration diagram illustrating a power storage system 1303 using the power storage device 1301 according to the second embodiment of the present invention. The difference between the power storage device 1301 of the present embodiment and the power storage device 1 according to the first embodiment will be described below. That is, instead of the chopper 24 of the first embodiment, one PCS 1307 is added to each of the 50 storage battery rows No. 1301-1 to No. 1301-50 connected in parallel in the No. 1 storage battery group of the present embodiment. It is a point connected in series. Therefore, in this embodiment, the chopper 24 in the first embodiment is not used.

本実施形態の電力貯蔵装置1301によれば、実施形態1と同様に、各蓄電池群1305の平均SOCを一定範囲に調整するとともに、個々の蓄電池列No.1301〜No.1350のSOCをも均等化することができる。また、蓄電池が金属食塩電池の場合にはSOCの誤差を定期的に補正できるとともに、金属食塩電池内における経年劣化の進行を抑制することができる。   According to the power storage device 1301 of the present embodiment, as in the first embodiment, the average SOC of each storage battery group 1305 is adjusted to a certain range, and the SOCs of the individual storage battery columns No. 1301 to No. 1350 are also equalized. Can be Further, when the storage battery is a metal salt battery, it is possible to periodically correct the SOC error and to suppress the progress of aging deterioration in the metal salt battery.

1、90、1301 電力貯蔵装置
3、1303 電力貯蔵システム
5、91、1305 蓄電池群
7 連系変圧器
9 電力ケーブル
11 電力系統
13、15 電力計
17 変圧器
19 再生可能エネルギー発電装置
21、1307 パワーコンディショナ(PCS)
22 入力変換器
23、901〜905 蓄電池列
24 チョッパ
25 電流計
26 電圧計
27 制御部
30 マスターコントローラ
33 目標値演算部
35 充放電指令値演算部
37 蓄電池群分配指令部
39 ローパスフィルタ
40 ローカルコントローラ
41 基準SOC設定部
42 蓄電池列SOC演算部
43 蓄電池群平均SOC演算部
44 SOC補正ゲイン演算部
45 目標値補正部
46 調整モード充放電指令値演算部
47 充放電出力指令部
51 調整モード指令値生成部
53 満充電電力演算部
55 満充電モード指令値演算部
57 スケジューラ制御部
59 モード選択部
61、101 風力発電の出力電力
62 蓄電池充放電電力
63、103 合成出力電力
64 平均SOC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,90,1301 Electric power storage device 3,1303 Electric power storage system 5,91,1305 Storage battery group 7 Interconnection transformer 9 Electric power cable 11 Electric power system 13,15 Wattmeter 17 Transformer 19 Renewable energy power generation device 21,1307 Power Conditioner (PCS)
22 Input Converters 23, 901 to 905 Storage Battery Row 24 Chopper 25 Ammeter 26 Voltmeter 27 Control Unit 30 Master Controller 33 Target Value Calculation Unit 35 Charge / Discharge Command Value Calculation Unit 37 Storage Battery Group Distribution Command Unit 39 Low-Pass Filter 40 Local Controller 41 Reference SOC setting unit 42 Storage battery row SOC calculation unit 43 Storage battery group average SOC calculation unit 44 SOC correction gain calculation unit 45 Target value correction unit 46 Adjustment mode charge / discharge command value calculation unit 47 Charge / discharge output command unit 51 Adjustment mode command value generation unit 53 Full charge power calculation unit 55 Full charge mode command value calculation unit 57 Scheduler control unit 59 Mode selection unit 61, 101 Wind power output power 62 Storage battery charge / discharge power 63, 103 Combined output power 64 Average SOC

Claims (4)

電力系統と発電装置とを接続するパワーコンディショナ(PCS)を用いた電力貯蔵装置であって、SOC(充電率)をリセットするためのSOCリセットモード(満充電モード)と変動出力を補償するための調整モードとを交換して制御する電力貯蔵装置において、
前記PCSの直流側に蓄電池列毎にチョッパを介して並列接続された複数の蓄電池列を有する複数の蓄電池群と、
前記発電装置の出力電力から電力変動成分を除去し、目標値を演算する目標値演算手段と、
前記目標値から前記複数の蓄電池群への充放電電力を算出する充放電指令値演算手段と、
各蓄電池群への充放電電力の配分を指令する充放電指令値を生成する蓄電池群分配指令手段と、
前記各蓄電池群ごとの平均SOCと基準SOCとの偏差により前記充放電指令値を補正して、補正目標値を演算する目標値補正手段と、
前記各蓄電池群ごとに、前記満充電モードの充放電指令値の合計電力を前記補正目標値で補正した充放電指令値に基づいて、充電時は各蓄電池列のSOCに反比例し、放電時は前記各蓄電池列のSOCに比例した値の前記調整モードの充放電指令値を算出し、前記満充電モードの充放電指令値と前記調整モードの充放電指令値とを選択して蓄電池列指令値前記チョッパに出力し、前記各蓄電池列ごとに、前記満充電モードと前記調整モードとを順番に一定周期で交換して制御する充放電指令手段と
を備えることを特徴とする電力貯蔵装置。
A power storage device using a power conditioner (PCS) that connects an electric power system and a power generation device to compensate for an SOC reset mode (full charge mode) for resetting an SOC (charge rate) and a fluctuation output. in power storage device to control of the adjustment mode exchange to,
A plurality of storage battery groups having a plurality of storage battery arrays connected in parallel via a chopper for each storage battery array on the DC side of the PCS;
Target value calculating means for removing a power fluctuation component from the output power of the power generator and calculating a target value;
Charge / discharge command value calculating means for calculating charge / discharge power from the target value to the plurality of storage battery groups;
A storage battery group distribution command means for generating a charge / discharge command value for commanding distribution of charge / discharge power to each storage battery group;
Target value correcting means for correcting the charge / discharge command value by a deviation between the average SOC and the reference SOC for each storage battery group, and calculating a corrected target value;
For each of the storage battery groups, based on the charge / discharge command value obtained by correcting the total power of the charge / discharge command value in the full charge mode with the correction target value, the charge is inversely proportional to the SOC of each storage battery row, and at the time of discharge The charge / discharge command value in the adjustment mode having a value proportional to the SOC of each storage battery row is calculated, and the charge / discharge command value in the full charge mode and the charge / discharge command value in the adjustment mode are selected, and the storage battery row command value is selected. And a charge / discharge command means for controlling the full charge mode and the adjustment mode by sequentially exchanging them at a constant cycle for each of the storage battery trains .
電力系統と発電装置とに接続する蓄電池列を用いた電力貯蔵装置であって、SOC(充電率)をリセットするためのSOCリセットモード(満充電モード)と変動出力を補償するための調整モードとを交換して制御する電力貯蔵装置において、
並列接続された複数のPCSを有し各々のPCSの直流側には複数の蓄電池が直列接続された複数の蓄電池列を有する複数の蓄電池群と、
前記発電装置の出力電力から電力変動成分を除去し、目標値を演算する目標値演算手段と、
前記目標値から前記複数の蓄電池群への充放電電力を算出する充放電指令値演算手段と、
各蓄電池群への充放電電力の配分を指令する充放電指令値を生成する蓄電池群分配指令手段と、
前記各蓄電池群ごとの平均SOCと基準SOCとの偏差により前記充放電指令値を補正して、補正目標値を演算する目標値補正手段と、
前記各蓄電池群ごとに、前記満充電モードの充放電指令値の合計電力を前記補正目標値で補正した充放電指令値に基づいて、充電時は各蓄電池列のSOCに反比例し、放電時は前記各蓄電池列のSOCに比例した値の前記調整モードの充放電指令値を算出し、前記満充電モードの充放電指令値と前記調整モードの充放電指令値とを選択して蓄電池列指令値前記PCSに出力し、前記各蓄電池列ごとに、前記満充電モードと前記調整モードとを順番に一定周期で交換して制御する充放電指令手段と
を備えることを特徴とする電力貯蔵装置。
An electric power storage device using a battery array connected to an electric power system and a power generation device, and an SOC reset mode (full charge mode) for resetting an SOC (charge rate) and an adjustment mode for compensating for a fluctuation output, in power storage device to control replace the,
A plurality of storage battery groups each having a plurality of storage battery rows in which a plurality of storage batteries are connected in series on the DC side of each PCS, having a plurality of PCS connected in parallel;
Target value calculating means for removing a power fluctuation component from the output power of the power generator and calculating a target value;
Charge / discharge command value calculating means for calculating charge / discharge power from the target value to the plurality of storage battery groups;
A storage battery group distribution command means for generating a charge / discharge command value for commanding distribution of charge / discharge power to each storage battery group;
Target value correcting means for correcting the charge / discharge command value by a deviation between the average SOC and the reference SOC for each storage battery group, and calculating a corrected target value;
For each of the storage battery groups, based on the charge / discharge command value obtained by correcting the total power of the charge / discharge command value in the full charge mode with the correction target value, the charge is inversely proportional to the SOC of each storage battery row, and at the time of discharge The charge / discharge command value in the adjustment mode having a value proportional to the SOC of each storage battery row is calculated, and the charge / discharge command value in the full charge mode and the charge / discharge command value in the adjustment mode are selected, and the storage battery row command value is selected. And a charge / discharge command means for controlling the full charge mode and the adjustment mode by sequentially exchanging them at a constant cycle for each of the storage battery trains .
電力系統と発電装置と蓄電池列とを接続するPCSを用いた電力貯蔵装置であって、SOC(充電率)をリセットするためのSOCリセットモード(満充電モード)と変動出力を補償するための調整モードとを交換して制御する電力貯蔵装置の充放電方法であって、
前記蓄電池列は、前記PCSの直流側に蓄電池列毎にチョッパを介して並列接続された複数の蓄電池列を有する複数の蓄電池群からなり、
前記発電装置の出力電力から電力変動成分を除去して、目標値を演算し、
前記目標値から前記複数の蓄電池群への充放電電力を算出して、各蓄電池群への充放電電力の配分を指令する充放電指令値を生成し、
前記各蓄電池群ごとの平均SOCと基準SOCとの偏差により前記充放電指令値を補正して、補正目標値を演算し、
前記各蓄電池群ごとに、前記満充電モードの充放電指令値の合計電力を前記補正目標値で補正した充放電指令値に基づいて、充電時は各蓄電池列のSOCに反比例し、放電時は前記各蓄電池列のSOCに比例した値の前記調整モードの充放電指令値を算出し、前記満充電モードの充放電指令値と前記調整モードの充放電指令値とを選択して蓄電池列指令値前記チョッパに出力し、前記各蓄電池列ごとに、前記満充電モードと前記調整モードとを順番に一定周期で交換して制御することを特徴とする電力貯蔵装置の充放電方法。
An electric power storage device using a PCS that connects an electric power system, a power generation device, and a battery array, and an SOC reset mode (full charge mode) for resetting the SOC (charge rate) and adjustment for compensating for fluctuation output a charging and discharging method of the electric power storage device for controlling the mode exchange to,
The storage battery row comprises a plurality of storage battery groups having a plurality of storage battery rows connected in parallel via a chopper for each storage battery row on the DC side of the PCS,
Removing the power fluctuation component from the output power of the power generator, calculating the target value,
Calculate charge / discharge power to the plurality of storage battery groups from the target value, and generate a charge / discharge command value that commands distribution of the charge / discharge power to each storage battery group,
The charge / discharge command value is corrected by the deviation between the average SOC and the reference SOC for each storage battery group, and a corrected target value is calculated.
For each of the storage battery groups, based on the charge / discharge command value obtained by correcting the total power of the charge / discharge command value in the full charge mode with the correction target value, the charge is inversely proportional to the SOC of each storage battery row, and at the time of discharge The charge / discharge command value in the adjustment mode having a value proportional to the SOC of each storage battery row is calculated, and the charge / discharge command value in the full charge mode and the charge / discharge command value in the adjustment mode are selected, and the storage battery row command value is selected. Is output to the chopper, and the full-charge mode and the adjustment mode are sequentially exchanged at a constant period for each storage battery row and controlled .
電力系統と発電装置とに接続する蓄電池列を用いた電力貯蔵装置であって、SOC(充電率)をリセットするためのSOCリセットモード(満充電モード)と変動出力を補償するための調整モードとを交換して制御する電力貯蔵装置の充放電方法であって、
前記蓄電池列は、並列接続された複数のPCSを有し各々のPCSには複数の蓄電池が直列接続された複数の蓄電池列を有する複数の蓄電池群からなり、
前記発電装置の出力電力から電力変動成分を除去して、目標値を演算し、
前記目標値から前記複数の蓄電池群への充放電電力を算出して、各蓄電池群への充放電電力の配分を指令する充放電指令値を生成し、
前記各蓄電池群ごとの平均SOCと基準SOCとの偏差により前記充放電指令値を補正して、補正目標値を演算し、
前記各蓄電池群ごとに、前記満充電モードの充放電指令値の合計電力を前記補正目標値で補正した充放電指令値に基づいて、充電時は各蓄電池列のSOCに反比例し、放電時は前記各蓄電池列のSOCに比例した値の前記調整モードの充放電指令値を算出し、前記満充電モードの充放電指令値と前記調整モードの充放電指令値とを選択して蓄電池列指令値前記PCSに出力し、前記各蓄電池列ごとに、前記満充電モードと前記調整モードとを順番に一定周期で交換して制御することを特徴とする電力貯蔵装置の充放電方法。
An electric power storage device using a battery array connected to an electric power system and a power generation device, and an SOC reset mode (full charge mode) for resetting an SOC (charge rate) and an adjustment mode for compensating for a fluctuation output, the a discharge method of the electric power storage device for controlled exchange,
The storage battery row includes a plurality of storage battery groups each having a plurality of storage battery rows in which a plurality of storage batteries are connected in series.
Removing the power fluctuation component from the output power of the power generator, calculating the target value,
Calculate charge / discharge power to the plurality of storage battery groups from the target value, and generate a charge / discharge command value that commands distribution of the charge / discharge power to each storage battery group,
The charge / discharge command value is corrected by the deviation between the average SOC and the reference SOC for each storage battery group, and a corrected target value is calculated.
For each of the storage battery groups, based on the charge / discharge command value obtained by correcting the total power of the charge / discharge command value in the full charge mode with the correction target value, the charge is inversely proportional to the SOC of each storage battery row, and at the time of discharge The charge / discharge command value in the adjustment mode having a value proportional to the SOC of each storage battery row is calculated, and the charge / discharge command value in the full charge mode and the charge / discharge command value in the adjustment mode are selected, and the storage battery row command value is selected. Is output to the PCS, and the full-charge mode and the adjustment mode are sequentially exchanged at a constant period for each storage battery train and controlled .
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