JP6402002B2 - 電力貯蔵システムの評価装置、評価方法および評価プログラム - Google Patents

Description

本発明は、電力貯蔵システムを評価するための評価装置、評価方法および評価プログラムに関する。

近年、地球温暖化問題の観点から、太陽光や風力などの再生可能エネルギーを利用して発電を行う電力システムを導入する重要性が増している。しかし、こうした再生可能エネルギーを用いた発電では、気象条件の変化により秒から分単位での電力変動が生じることで、送電網に流れる電力の周波数や電圧の安定性に悪影響を与えることが懸念される。

上記に関して、送電網に対する電力安定化サービスを送電網の運営管理者に有償で提供するサービス事業者の存在が知られている。サービス事業者は、電池を用いて電力を貯蔵および放出することができる、電力貯蔵システム（Battery Energy Storage System：ＢＥＳＳ）を利用して、必要に応じて送電網との間で充放電を行う。これにより、送電網に流れる電力の周波数や電圧の変動を抑えて、電力安定化サービスを提供し、金銭的利益を得ている。

ＢＥＳＳの充放電性能や寿命は、ＢＥＳＳの動作条件や、ＢＥＳＳが置かれる環境条件によって変化する。また、電力安定化サービスの提供によってサービス事業者が送電網の運営管理者から得られる金銭的利益の額は、送電網の電力需要に応じた運営管理者からの要求に対するＢＥＳＳの応答性に影響される。そのため、サービス事業者は、ＢＥＳＳの寿命および電力安定化サービスの提供によって得られる金銭的利益が、共に最大になるように、ＢＥＳＳの評価を行い、ＢＥＳＳの動作制御に用いられるパラメータの値を設定することが望ましい。

従来、家庭などの電力消費先に設置される蓄電システムについて、初期投資と耐用年数までの費用対効果の関係を試算し、その計算結果に基づいて蓄電システムの仕様を選定する装置が発案されている（特許文献１参照）。

国際公開ＷＯ２０１１／０４２９４３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、蓄電システムの動作制御状態が考慮されていない。そのため、前述のようなサービス事業者に利用される電力貯蔵システムであるＢＥＳＳの評価には適さない。

本発明の電力貯蔵システムの評価装置は、充放電可能な電池を有し、前記電池を用いて送電網に対する電力安定化のサービスを提供する電力貯蔵システムの評価を行う評価装置であって、前記電力貯蔵システムの仕様に関する仕様情報と、前記電力貯蔵システムにおいて前記電池の充放電制御を行うために用いられる制御パラメータに関する制御パラメータ情報とを少なくとも含む入力情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部により取得された入力情報に基づいて、前記電池の寿命および前記サービスにより得られる金銭的利益を推測する推測部と、前記推測部により推測された前記電池の寿命および前記金銭的利益に基づいて、最適な前記制御パラメータの値を決定する最適化部と、を備え、前記推測部は、前記入力情報に基づいて、複数の前記制御パラメータの値にそれぞれ対応する前記電力貯蔵システムの充放電電力、消費電力、電流および充電状態を求める要素モデル部と、前記要素モデル部により求められた前記電流および前記充電状態に基づいて、将来の前記電池の劣化状態を予測して前記電池の寿命を前記制御パラメータの値ごとに求める電池劣化モデル部と、前記要素モデル部により求められた前記充放電電力および前記消費電力に基づいて、所定の単位期間内に得られる前記金銭的利益を前記制御パラメータの値ごとに算出する利益算出部と、を備え、前記最適化部は、前記利益算出部により算出された前記単位期間ごとの前記金銭的利益を、前記電力貯蔵システムの運用開始から前記制御パラメータの値ごとに異なる前記電池の寿命までの期間について累積して、前記電池の寿命までに得られる前記電力貯蔵システムの総累積利益を前記制御パラメータの値ごとに算出する累積利益計算部と、前記制御パラメータの値ごとに算出された複数の前記総累積利益同士を比較する比較部と、を備え、前記比較部の比較結果に基づいて、最適な前記制御パラメータの値を決定することを特徴とする。

本発明によれば、送電網に対する電力安定化のサービスを提供するＢＥＳＳについて、その動作制御に最適な制御パラメータを決定することができる。

本発明の一実施形態に係るＢＥＳＳの評価装置の構成を示すブロック図である。 入力情報を入力するための表示画面例である。 動作制御パラメータに応じた充放電電力需要とＢＥＳＳ応答との関係の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るＢＥＳＳにおける要素モデル部の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るＢＥＳＳにおける電池劣化モデル部の構成を示すブロック図である。 要素モデル部および電池劣化モデル部の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るＢＥＳＳにおける利益算出部の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るＢＥＳＳにおける最適化部の構成を示すブロック図である。 評価装置のＧＵＩに表示されるシミュレーション結果の画面例を示す図である。 評価装置の全体の処理の流れを示すフローチャートである。

以下の実施形態では、前述のようにＢＥＳＳと呼ばれる電力貯蔵システムの評価を行うための評価装置および評価方法について説明する。

米国などの国や地域では、送電網の運営や維持管理を行う運営管理者として、ＲＴＯ（Regional Transmission Organization）やＩＳＯ（Independent Transmission Operator）と呼ばれる機関が存在する。こうした送電網の運営管理者には、多様な発電設備で発電された電力を利用しつつ、送電網から消費者に供給される電力の周波数や電圧を一定の範囲内に維持する責務がある。さらに、送電網の運営管理者に対して、供給電力の安定化のために、周波数調整、無効電力の供給および電圧制御、系統再起動などの補助的なサービスを提供するサービス事業者の存在が知られている。こうしたサービス事業者は、前述のようにＢＥＳＳを利用して、上記のような電力安定化サービスを提供し、その内容や提供時間に応じた対価を送電網の運営管理者から得ることで収益を上げている。

上記のような送電網への電力安定化サービスの提供に利用されるＢＥＳＳは、一般に、充放電可能な複数の電池と、直流電力と交流電力の相互変換を行う電力変換装置（Power Conditioning System：ＰＣＳ）と、装置内の温度を調整する冷却システムと、ＢＥＳＳ全体を制御する制御システムとから構成される。電池の特性は、容量（Ａｈ）、内部抵抗（Ω）、充電状態（State Of Charge：ＳＯＣ）（％）などによって表される。また、電池の劣化が進むと、その容量が減少すると共に内部抵抗が増加していく。容量や内部抵抗が一定の閾値に達した電池は、寿命終了（End Of Life：ＥＯＬ）と判断される。

電池の充放電性能や寿命は、ＢＥＳＳの動作条件や、ＢＥＳＳが置かれる環境条件によって変化する。電池を劣化させる要因は、電池の充放電に用いられるＳＯＣの範囲、充放電サイクルの数や周期、充放電電流、外気温などを含む。電池の劣化状況は、ＢＥＳＳによって提供される電力安定化サービスから得られる金銭的利益の総額に影響するため、ＢＥＳＳの導入計画を策定する際の重要な指針となる。そのため、サービス事業者にとっては、事前にＢＥＳＳの評価を行うことで、最適なＢＥＳＳの動作条件を設定することが好ましい。本実施形態では、こうしたＢＥＳＳの評価を実現するための方法および装置について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るＢＥＳＳの評価装置の構成を示すブロック図である。評価装置１は、送電網に対する電力安定化サービスを送電網の運営管理者に有償で提供するサービス事業者が利用するＢＥＳＳを評価するためのものであり、情報取得部１１、推測部１２、最適化部１３およびデータ保存部１４を備える。評価装置１は、これらの各構成を、ＣＰＵや記憶装置を備えたコンピュータにより実現することができる。

評価装置１には、入力情報２が入力される。入力情報２は、評価装置１が評価対象とするＢＥＳＳの仕様に関する仕様情報２１と、ＢＥＳＳに対する充放電電力需要に関する需要情報２２と、ＢＥＳＳにより提供される電力安定化サービスの価格に関する価格情報２３と、ＢＥＳＳの動作制御に用いる制御パラメータに関する制御パラメータ情報２４とを含む。なお、これらの情報は、必ずしも全てが必要とは限らない。評価装置１が行う処理の内容に応じて、任意の情報を入力情報２として評価装置１に入力することができる。

情報取得部１１は、不図示のキーボードやマウス等の入力装置を用いてユーザから入力された情報や、不図示のネットワークを介して受信した情報に基づいて、入力情報２を取得する。情報取得部１１で取得された入力情報２は、推測部１２に出力される。

推測部１２は、情報取得部１１により取得された入力情報２に基づいて、ＢＥＳＳの構成要素である電池の寿命や、ＢＥＳＳが提供する電力安定化サービスにより得られる金銭的利益などを推測する。推測部１２による推測結果は、出力情報３として評価装置１から出力されると共に、最適化部１３やデータ保存部１４にも出力される。推測部１２は、要素モデル部１２１、電池劣化モデル部１２２、利益算出部１２３を有している。なお、これらの各部については、後で詳しく説明する。

最適化部１３は、推測部１２により推測された電池の寿命および金銭的利益に基づいて、ＢＥＳＳの動作を制御するのに最適な制御パラメータの値を決定する。最適化部１３については、後で詳しく説明する。

データ保存部１４は、推測部１２の推測結果や、最適化部１３により決定された制御パラメータの値などを記憶保存するための部分である。データ保存部１４は、たとえばハードディスクドライブやフラッシュメモリ等によって構成することができる。

評価装置１から出力される出力情報３は、ＢＥＳＳにおける電池の劣化状態を表す電池劣化状態３１と、ＢＥＳＳの状態を表すＢＥＳＳ変数３２と、ＢＥＳＳが提供する電力安定化サービスにより得られる金銭的利益の額を表す利益３３と、ＢＥＳＳの運用開始から運用終了までの金銭的利益の累積額を表す総累積利益３４と、ＢＥＳＳの動作制御に最適な制御パラメータの値を表す最適制御パラメータ値３５とを含む。ユーザは、出力情報３に基づいて、評価装置１に含まれる不図示の表示モニタ等のＧＵＩ（Graphical User Interface）に画面表示されるこれらの情報を確認することで、ＢＥＳＳの評価結果を得ることができる。なお、これらの情報の全てを必ずしも出力する必要はない。評価装置１が行う処理の内容に応じて、任意の情報を出力情報３として評価装置１から出力することができる。

評価装置１は、以上説明したような構成を備えている。これにより、サービス事業者がＢＥＳＳを利用して送電網に対する電力安定化サービスを提供する際のＢＥＳＳの寿命や利益の総額を見積もることができる。また、数学モデリング、演算処理および最適化処理により、ＢＥＳＳの動作制御パラメータの最適値を導出することができる。

図２は、入力情報２を入力するための表示画面例である。図２の画面には、入力情報２を構成する仕様情報２１、需要情報２２、価格情報２３、制御パラメータ情報２４について、図に示すような入力欄がそれぞれ設けられている。ユーザは、不図示の表示モニタに表示される図２のような画面において、たとえばマウスやキーボード等の操作により、評価装置１に入力情報２を入力することができる。

ユーザは、図２の画面において、ＢＥＳＳの名称に加えて、図に示すような電池や空調システムの特性に関する情報などを、仕様情報２１として入力することができる。電池の特性に関する情報は、たとえば、１電池ストリング当たりの直列に接続された電池の数、並列に接続された電池ストリングの数、ＰＣＳの数、各ＰＣＳの定格出力、１ＰＣＳ当たりの並列接続された電池ストリングの数、電池の容量および内部抵抗の初期値、充電サイクル開始時のＳＯＣの初期値、ＳＯＣの許容範囲（最小値および最大値）などの情報を含む。空調システムの特性に関する情報は、たとえば、空調ファンの数や、１ファン当たりの空気流量率、消費電力、空調能力および効率などの情報を含む。なお、仕様情報２１として入力可能な情報は、これに限定されるものではない。

ユーザは、図２の画面において、充放電電力の需要変動を示すプロファイル情報を、需要情報２２として入力することができる。プロファイル情報は、たとえば１日（２４時間）の範囲内での離散時間信号Ｅ_{ｄｅｍａｎｄ}として定義され、充電時に正の値、放電時に負の値をとるように定められている。ユーザは、たとえばサービス事業者が電力安定化サービスを提供する送電網の運営管理者が所有するデータベースなど、外部の情報源から需要情報２２を取得してもよいし、予め取得した情報から選択してもよい。または、ユーザ自身が新規に需要情報２２を作成してもよい。

ユーザは、図２の画面において、ＢＥＳＳを用いて電力安定化サービスを提供する送電網の運営管理者の名称と、各年次および各時間帯ごとのサービス提供価格を示す情報とを、価格情報２３として入力することができる。送電網の運営管理者は、ＢＥＳＳを用いた事業者から電力安定化サービスの提供を受けるための制度を独自に設計して運用している。ユーザは、この制度に従って、サービス提供先の送電網の運営管理者に対応する価格情報２３を入力する必要がある。なお、価格情報２３において設定される具体的な金額は、送電網の運営管理者とサービスを提供する各事業者との間で、たとえば市場決済価格（需要均衡価格）として決定されるものである。

ユーザは、図２の画面において、各年次の制御パラメータＸ_１〜Ｘ_Ｎの情報を、制御パラメータ情報２４として入力することができる。なお、各制御パラメータＸ_１〜Ｘ_Ｎは、時間帯ごとにその値を指定できるようになっている。

送電網の運営管理者は、電力安定化サービスの提供元である各事業者のＢＥＳＳに対して、電力需要信号を送信する。この電力需要信号に対するＢＥＳＳの応答性能は実績指数と呼ばれる値によって表され、この実績指数に基づいて各事業者が得られる利益が決定される。一方、ＢＥＳＳの応答性能は制御パラメータに応じて決定される。各事業者は、制御パラメータの値を任意に設定してＢＥＳＳの動作を制御し、電力安定化サービスの提供を行うことができる。したがってユーザは、ＢＥＳＳの寿命を最大化し、かつ利益の総額を最大化するように、制御パラメータＸ_１〜Ｘ_Ｎを設定することが望ましい。この目的を達成するために、ユーザは、図２の画面において、マニュアルモードまたは最適化モードを選択することができる。マニュアルモードを選択した場合、ユーザは、制御パラメータＸ_１〜Ｘ_Ｎの値を個別に指定して入力する必要がある。一方、最適化モードを選択した場合、ユーザは、制御パラメータＸ_１〜Ｘ_Ｎのそれぞれについて許容される最小値と最大値を入力すればよい。この場合、ユーザに入力された最小値と最大値の間の範囲内で、各制御パラメータＸ_１〜Ｘ_Ｎの最適解が評価装置１により求められる。

図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）および図３（ｄ）は、制御パラメータに応じた充放電電力需要とＢＥＳＳ応答との関係の例を示す図である。

図３（ａ）は、制御パラメータＸ_１（Ｘ_１＞０）によりＢＥＳＳの充放電を開始する電力を定めた場合の例を示している。この場合、図に示すように、送電網の運営管理者から送信された電力需要信号が表す充放電電力需要の絶対値が制御パラメータＸ_１の値よりも小さければ、ＢＥＳＳは充電、放電のいずれも行わないように制御される。一方、充放電電力需要の絶対値が制御パラメータＸ_１を超えると、充放電電力需要に応じてＢＥＳＳが充電または放電を行うことにより、送電網からの供給電力を安定化するためのサービスが提供される。

図３（ｂ）は、制御パラメータＸ_２（Ｘ_２＞０）によりＢＥＳＳの充放電を制限する電力を定めた場合の例を示している。この場合、図に示すように、送電網の運営管理者から送信された電力需要信号が表す充放電電力需要の絶対値が制御パラメータＸ_２の値よりも大きければ、ＢＥＳＳはそれ以上の充電または放電を行わないように制御される。一方、充放電電力需要の絶対値が制御パラメータＸ_２以内であれば、充放電電力需要に応じてＢＥＳＳが充電または放電を行うことにより、送電網からの供給電力を安定化するためのサービスが提供される。

図３（ｃ）は、制御パラメータＸ_３（Ｘ_３＞０）によりＢＥＳＳの充放電電力を定めた場合の例を示している。この場合、図に示すように、送電網の運営管理者から送信された電力需要信号が表す充放電電力需要に、制御パラメータＸ_３を比例係数として掛け算することで、ＢＥＳＳの充放電電力が制御される。

ＢＥＳＳの制御戦略では、複数の制御パラメータＸ_１〜Ｘ_Ｎを設定することで、これらを組み合わせてＢＥＳＳの動作制御を行うことができる。図３（ｄ）は、上記の制御パラメータＸ_１、Ｘ_２およびＸ_３を組み合わせてＢＥＳＳの動作制御を行った場合の例を示している。このように複数の制御パラメータを組み合わせて用いることで、ユーザは、充放電電力需要の変動に応じて、ＢＥＳＳの動作制御をきめ細かく行うことができる。その結果、ＢＥＳＳの寿命を最大化し、かつ利益の総額を最大化するために、最適な制御の実現が可能となる。

次に、評価装置１の推測部１２および最適化部１３の詳細について説明する。推測部１２および最適化部１３は、以下に説明するような数学モデル、計算方法および計算手順を用いて、それぞれの処理を行うことができる。

（マニュアルモードにおける処理）
推測部１２の要素モデル部１２１において、ＢＥＳＳの各構成要素は、数式によりモデル化されたものとして表現される。各構成要素のモデルを用いて、要素モデル部１２１は、ＢＥＳＳの充放電電力、空調システムの消費電力、電池状態などを算出することが可能である。

図４は、本発明の一実施形態に係るＢＥＳＳにおける推測部１２のうち要素モデル部１２１の構成を示すブロック図である。要素モデル部１２１は、制御モデル１２１０、ＰＣＳモデル１２１１、電池モデル１２１２および冷却モデル１２１３を備える。

制御モデル１２１０は、入力情報２として評価装置１に入力された需要情報２２および制御パラメータ情報２４に基づいて、ＢＥＳＳの充放電電力Ｅ_ａｃを算出する。具体的には、需要情報２２が表すプロファイル情報の離散時間信号Ｅ_{ｄｅｍａｎｄ}と、制御パラメータ情報２４が表す各制御パラメータＸ_１〜Ｘ_Ｎとに基づいて、所定の関数ｆ_１を用いて以下の式（１）で表される数学的処理により、充放電電力Ｅ_ａｃを算出する。なお、式（１）において充放電電力Ｅ_ａｃは、１日（２４時間）の中で変化する離散時間信号として求められる。

ＰＣＳモデル１２１１は、電力変換装置（ＰＣＳ）の効率を数学的に定式化したものである。ＰＣＳモデル１２１１は、制御モデル１２１０により計算された充放電電力Ｅ_ａｃの値と、入力情報２として評価装置１に入力された仕様情報２１が表すＰＣＳの個数とに基づいて、各ＰＣＳにおける直流電力Ｅ_ｄｃを算出する。この直流電力Ｅ_ｄｃは、充電時にはＰＣＳから出力されて電池に入力される充電電力を表し、放電時には電池から出力されてＰＣＳに入力される放電電力を表している。なお、直流電力Ｅ_ｄｃは、前述の充放電電力Ｅ_ａｃと同様に、１日（２４時間）の中で変化する離散時間信号として求められる。さらに、ＰＣＳモデルモジュール１２１１は、充放電電力Ｅ_ａｃおよび直流電力Ｅ_ｄｃに基づいて、各ＰＣＳでの電力変換による損失電力Ｅ_ｌｏｓｓも計算する。

ＢＥＳＳの電池は、等価回路図によりモデル化することができる。最も単純な電池の等価モデルは、理想的な開回路電圧（Open-Circuit Voltage：ＯＣＶ）と、これに直列に接続された内部抵抗Ｒからなる。ここで、電池のＳＯＣとＯＣＶの間には、一定の関係性が成り立つことが知られている。これを利用して、電池モデル１２１２は、電池のＳＯＣとＯＣＶの関係を数学的に定式化したものである。電池モデル１２１２は、ＰＣＳモデル１２１１により計算された直流電力Ｅ_ｄｃの値と、入力情報２として評価装置１に入力された仕様情報２１が表す電池の各諸元と、出力情報３に含まれる電池劣化状態３１が表す電池の容量および内部抵抗の値とに基づいて、各電池に流れる電流Ｉ_ｃｅｌｌと、ＢＥＳＳ全体での電池のＳＯＣを表すＢＥＳＳ充電状態Ｓ_{ｔｏｔａｌ}とを算出する。なお、電池劣化状態３１のデータを取得する方法については後述する。

電池モデル１２１２により求められたＢＥＳＳ充電状態Ｓ_{ｔｏｔａｌ}の値は、制御モデル１２１０にフィードバックされる。制御モデル１２１０は、ある時間ステップｔ_ｋにおけるＢＥＳＳ充電状態Ｓ_{ｔｏｔａｌ}の値が、仕様情報２１においてユーザに設定されたＳＯＣの許容範囲における最大値よりも高いか、または最小値よりも低ければ、そのときの充放電電力Ｅ_ａｃの値を０とする。このとき、ＢＥＳＳは充電も放電も行わない。この場合、時間ステップｔ_ｋで新たに設定された充放電電力Ｅ_ａｃの値を考慮に入れて、ＰＣＳモデル１２１１および電池モデル１２１２での計算が実行される。

冷却モデル１２１３は、ＢＥＳＳのＰＣＳや電池の温度上昇を抑えて好ましい動作温度に調節するために用いられる冷却システムの消費電力を数学的に定式化したものである。冷却モデル１２１３は、ＰＣＳモデル１２１１により計算された損失電力Ｅ_ｌｏｓｓと、入力情報２として評価装置１に入力された仕様情報２１が表す冷却システムの各諸言と、電池モデル１２１２により計算された電池の電流Ｉ_ｃｅｌｌとに基づいて、冷却システムの消費電力Ｅ_ａｕｘを算出する。

要素モデル部１２１は、以上説明したようにして、入力情報２に基づいて、ＢＥＳＳにおいて電池を充放電するために用いられる制御パラメータに応じた充放電電力Ｅ_ａｃと、ＢＥＳＳにおいて消費される消費電力Ｅ_ａｕｘと、充放電電力Ｅ_ａｃに応じた電池の電流Ｉ_ｃｅｌｌおよびＢＥＳＳ充電状態Ｓ_{ｔｏｔａｌ}とを求めることができる。

なお、図４に示されるように、要素モデル部１２１への入力は、仕様情報２１、需要情報２２、制御パラメータ情報２４および電池劣化状態３１である。また、図４に示されるように、要素モデル部１２１の出力は、ＢＥＳＳに入出力される交流電力を表す充放電電力Ｅ_ａｃと、この充放電電力Ｅ_ａｃを基に計算されるＢＥＳＳ全体での電池の充電状態を表すＢＥＳＳ充電状態Ｓ_{ｔｏｔａｌ}と、充放電電力Ｅ_ａｃに応じて冷却システムの動作により消費される消費電力Ｅ_ａｕｘと、電池の電流Ｉ_ｃｅｌｌとを含む。

図５は、本発明の一実施形態に係るＢＥＳＳにおける推測部１２のうち電池劣化モデル部１２２の構成を示すブロック図である。電池劣化モデル部１２２は、電池容量減衰モデル１２２０および内部抵抗増加モデル１２２１を備える。

ＢＥＳＳに使用される電池については、通常、電池の製造業者の実験結果等に基づいて、電池の劣化によって生じる電池容量の減衰および内部抵抗の増加に関する電池の劣化モデリングが行われる。本実施形態の評価装置１では、ＢＥＳＳの動作が１つの充放電のサイクルに従って行われ、同一の充放電サイクルが継続的に反復するものとする。この場合、時間ｔにおける電池の容量および内部抵抗は、時間ｔまでに行われた充放電サイクルの回数と、初期サイクル（充放電サイクルの開始時）における電池電流Ｉ_ｎｅｗおよびＢＥＳＳ充電状態Ｓ_ｎｅｗと、ＢＥＳＳの動作温度Ｔに依存する。

したがって、時間ｔにおける電池容量の初期状態からの減衰量ΔＱ（ｔ）（ΔＱ（ｔ）＞０）は、所定の関数ｆ_２を用いた以下の式（２）で定義される。

また、時間ｔにおける電池内部抵抗の初期状態からの増加量ΔＲ（ｔ）（ΔＲ（ｔ）＞０）は、所定の関数ｆ_３を用いた以下の式（３）で定義される。

したがって、時間ｔにおける電池の容量Ｑ（ｔ）と電池の内部抵抗Ｒ（ｔ）は、以下の式（４）、式（５）によりそれぞれ計算される。

式（４）、（５）において、Ｑ_{ｉｎｉｔｉａｌ}、Ｒ_{ｉｎｉｔｉａｌ}は、仕様情報２１においてユーザに設定された電池の初期容量と初期内部抵抗の値をそれぞれ表している。また、ΔＱ（ｔ）、ΔＲ（ｔ）は、式（２）、式（３）でそれぞれ計算された時間ｔにおける電池の容量と内部抵抗の値をそれぞれ表している。

図５に示した電池劣化モデル部１２２において、電池容量減衰モデル１２２０は、上記式（２）、（４）を用いて、各年の電池容量を計算する。また、内部抵抗増加モデル１２２１は、上記式（３）、（５）を用いて、各年の内部抵抗を計算する。すなわち、電池容量減衰モデル１２２０および内部抵抗増加モデル１２２１は、ＢＥＳＳの運用開始からの年数に応じた時間ｔを式（２）、（３）にそれぞれ代入することで、各年の電池容量の減少量と内部抵抗の増加量をそれぞれ求める。この計算結果を基に、電池容量減衰モデル１２２０および内部抵抗増加モデル１２２１は、式（４）、（５）を用いて、各年の電池容量と内部抵抗の値をそれぞれ計算する。なお、式（２）、（４）において、初期サイクルの電池電流Ｉ_ｎｅｗおよびＢＥＳＳ充電状態Ｓ_ｎｅｗは、図４で説明した要素モデル部１２１において、Ｑ＝Ｑ_{ｉｎｉｔｉａｌ}、Ｒ＝Ｒ_{ｉｎｉｔｉａｌ}としたときの電池電流Ｉ_ｃｅｌｌおよびＢＥＳＳ充電状態Ｓ_{ｔｏｔａｌ}としてそれぞれ計算される。

電池劣化モデル部１２２は、以上説明したようにして算出した各年の電池容量の値を、Ｑ_{ｉｎｉｔｉａｌ}，Ｑ（ｙ_１），Ｑ（ｙ_２），…，Ｑ（ｙ_Ｙ）として出力する。また、算出した各年の内部抵抗の値を、Ｒ_{ｉｎｉｔｉａｌ}，Ｒ（ｙ_１），Ｒ（ｙ_２），…，Ｒ（ｙ_Ｙ）として出力する。ここで、ｙ_１，ｙ_２，…，ｙ_Ｙは、ＢＥＳＳの運用開始からの各年次を表している。これらの電池劣化モデル部１２２からの出力は、出力情報３において、電池劣化状態３１として参照される。

図４の要素モデル部１２１には、電池劣化モデル部１２２から出力された電池劣化状態３１が入力され、電池モデル１２１２における計算に利用される。要素モデル部１２１と電池劣化モデル部１２２との関係について、以下に説明する。

図６は、要素モデル部１２１および電池劣化モデル部１２２の処理の流れを示すフローチャートである。以下では、図６のフローチャートを参照して、要素モデル部１２１と電池劣化モデル部１２２がどのように共働して、ＢＥＳＳの評価に用いる各変数の計算を行うかを説明する。

ステップＳ１において、要素モデル部１２１および電池劣化モデル部１２２は、各変数の初期化を行う。ここでは、カウンタｋを０にセットすると共に、第０年次、すなわち初期サイクルの電池容量値Ｑ（ｙ_０）および内部抵抗値Ｒ（ｙ_０）を、Ｑ（ｙ_０）＝Ｑ_{ｉｎｔｉａｌ}、Ｒ（ｙ_０）＝Ｒ_{ｉｎｔｉａｌ}としてそれぞれ設定する。なお、カウンタｋは、０からＹまでの整数値をとる。

ステップＳ２において、要素モデル部１２１は、入力情報２に含まれる仕様情報２１、需要情報２２および制御パラメータ情報２４に基づいて、各変数の初期値を計算する。具体的には、要素モデル部１２１は、前述の式（１）に従って、第０年次、すなわち初期サイクルでの充放電電力Ｅ_ａｃ（ｙ_０）を計算する。また、要素モデル部１２１は、初期サイクルにおける電池電流Ｉ_ｎｅｗおよびＢＥＳＳ充電状態Ｓ_ｎｅｗとして、第０年次の電池電流Ｉ_ｃｅｌｌ（ｙ_０）およびＢＥＳＳ充電状態Ｓ_{ｔｏｔａｌ}（ｙ_０）をそれぞれ算出する。さらに、要素モデル部１２１は、初期サイクルにおける冷却システムの消費電力Ｅ_ａｕｘ（ｙ_０）を計算する。

ステップＳ３において、電池劣化モデル部１２２は、前述の式（２）〜（４）を用いて、第１年次から第Ｙ年次までの各年の電池容量値Ｑ（ｙ_１），Ｑ（ｙ_２），…，Ｑ（ｙ_Ｙ）および内部抵抗値Ｒ（ｙ_１），Ｒ（ｙ_２），…，Ｒ（ｙ_Ｙ）を計算する。

ステップＳ４において、電池劣化モデル部１２２は、ステップＳ３で算出した各年の電池容量値および内部抵抗値と、所定の閾値とを比較し、その比較結果に基づいて、電池が寿命に達すると予測される寿命到達年ｙ_ｅｏｌを算出する。このときの閾値には、たとえば電池製造業者から提供された値などが用いられる。一般的には、電池容量の値により電池寿命が規定される。

ステップＳ５において、要素モデル部１２１は、カウンタｋを１つインクリメントする計算を行う。

ステップＳ６において、要素モデル部１２１は、ステップＳ５でインクリメントしたカウンタｋの値に従い、ステップＳ３で算出した第ｋ年次の電池容量値Ｑ（ｙ_ｋ）および内部抵抗値Ｒ（ｙ_ｋ）を用いて、第ｋ年次における各変数を計算する。具体的には、要素モデル部１２１は、充放電電力Ｅ_ａｃ（ｙ_ｋ）と、これに対応する電池電流Ｉ_ｃｅｌｌ（ｙ_ｋ）、ＢＥＳＳ充電状態Ｓ_{ｔｏｔａｌ}（ｙ_ｋ）および冷却システムの消費電力Ｅ_ａｕｘ（ｙ_ｋ）を計算する。

要素モデル部１２１は、以上説明したステップＳ５およびステップＳ６の処理を、電池の寿命到達年ｙ_ｅｏｌにおける充放電電力Ｅ_ａｃ（ｙ_ｅｏｌ）およびＢＥＳＳ充電状態Ｓ_{ｔｏｔａｌ}（ｙ_ｅｏｌ）が計算されるまで、繰り返し実行する。そして、算出した初期サイクルから電池の寿命到達年までの各年の充放電電力Ｅ_ａｃ（ｙ_０），Ｅ_ａｃ（ｙ_１），…，Ｅ_ａｃ（ｙ_ｅｏｌ）、ＢＥＳＳ充電状態Ｓ_{ｔｏｔａｌ}（ｙ_０），Ｓ_{ｔｏｔａｌ}（ｙ_１），…，Ｓ_{ｔｏｔａｌ}（ｙ_ｅｏｌ）および冷却システムの消費電力Ｅ_ａｕｘ（ｙ_０），Ｅ_ａｕｘ（ｙ_１），…，Ｅ_ａｕｘ（ｙ_ｅｏｌ）を、出力情報３に含まれるＢＥＳＳ変数３２として出力する。

電池劣化モデル部１２２は、以上説明したようにして、要素モデル部１２１により求められた電池の電流Ｉ_ｃｅｌｌおよびＢＥＳＳ充電状態Ｓ_{ｔｏｔａｌ}に基づいて、将来の電池の劣化状態を予測し、電池の寿命を表す寿命到達年ｙ_ｅｏｌを求めることができる。

図７は、本発明の一実施形態に係るＢＥＳＳにおける推測部１２のうち利益算出部１２３の構成を示すブロック図である。利益算出部１２３は、報酬アルゴリズム部１２３１、損失計算部１２３２および差分算出部１２３３を備える。

報酬アルゴリズム部１２３１は、価格情報２３において指定された送電網の運営管理者に対して提供する電力安定化サービスに従って、収益面の計算を行う。本実施形態では、電力安定化サービスとして、たとえば周波数制御が行われるものとする。報酬アルゴリズム部１２３１は、入力情報２として評価装置１に入力された需要情報２２および価格情報２３と、要素モデル部１２１により計算された充放電電力Ｅ_ａｃ（ｙ_ｋ）とに基づいて、ＢＥＳＳの所有者が受け取る報酬額を計算する。具体的には、報酬アルゴリズム部１２３１は、需要情報２２のプロファイル情報が表す充放電電力の需要変動サイクルと、価格情報２３が表すサービス提供価格と、充放電電力Ｅ_ａｃ（ｙ_ｋ）とを用いて、第ｋ年次における一日当たりの報酬を計算する。その後、報酬アルゴリズム部１２３１は、求められた一日当たりの報酬に３６５を掛け算することにより、第ｋ年次の報酬額Ｐ_{ｒｅｖｅｎｕｅ}（ｙ_ｋ）を算出する。

損失計算部１２３２は、ＢＥＳＳの冷却システムの稼働による金銭的損失の計算を行う。具体的には、損失計算部１２３２は、要素モデル部１２１により計算された冷却システムの消費電力Ｅ_ａｕｘ（ｙ_ｋ）に基づいて、第ｋ年次における一日当たりの金銭的損失を計算する。その後、損失計算部１２３２は、求められた一日当たりの金銭的損失に３６５を掛け算することにより、第ｋ年次の損失額Ｐ_ｌｏｓｓ（ｙ_ｋ）を算出する。

差分算出部１２３３は、下記の式（６）に従い、報酬アルゴリズム部１２３１で算出された報酬額Ｐ_{ｒｅｖｅｎｕｅ}（ｙ_ｋ）から、損失計算部１２３２で算出された損失額Ｐ_ｌｏｓｓ（ｙ_ｋ）を引き算することにより、これらの差分を算出する。そして、求められた差分を、第ｋ年次の金銭的利益Ｐ_{ｐｒｏｆｉｔ}（ｙ_ｋ）として出力する。

利益算出部１２３は、以上説明したような計算を、ＢＥＳＳの運用開始年ｙ_０から寿命到達年ｙ_ｅｏｌまでの各年についてそれぞれ行う。これにより、電力安定化サービスの提供によってＢＥＳＳの所有者が得られる各年の利益を計算することができる。利益算出部１２３で算出された各年の利益は、出力情報３において、利益３３として参照される。

利益算出部１２３は、以上説明したようにして、要素モデル部１２１により求められた充放電電力Ｅ_ａｃ（ｙ_ｋ）および消費電力Ｅ_ａｕｘ（ｙ_ｋ）に基づいて、各年に得られる金銭的利益Ｐ_{ｐｒｏｆｉｔ}（ｙ_ｋ）を算出することができる。なお、本実施形態では、１年を金銭的利益の算出期間の単位とした例を説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、利益算出部１２３は、任意の単位期間について、その期間内に得られる金銭的利益を算出することができる。

評価装置１において、推測部１２は、以上説明したようにして、ＢＥＳＳの評価に用いられる各種の変数や値を求めることができる。これらの計算結果は、出力情報３に含まれる電池劣化状態３１、ＢＥＳＳ変数３２および利益３３として、データ保存部１４に記憶保存される。

ユーザは、評価装置１において入力情報２の内容を変化させることで、様々な設定条件に応じたシミュレーションを行うことができる。そして、設定条件を規定する入力情報２と、その設定条件下で得られた出力情報３との組み合わせを、シミュレーション結果としてデータ保存部１４に記憶しておくことができる。すなわち、データ保存部１４には、設定条件が異なる複数のシミュレーション結果を保存可能である。以下では、データ保存部１４において、少なくとも２つのシミュレーション結果が保存されているものとして説明する。

図８は、本発明の一実施形態に係るＢＥＳＳにおける最適化部１３の構成を示すブロック図である。最適化部１３は、累積利益計算部１３１、比較部１３２および最適解導出部１３３を備える。

累積利益計算部１３１は、入力情報２として評価装置１に入力された仕様情報２１と、推測部１２において利益算出部１２３により算出されたＢＥＳＳの運用開始年ｙ_０から寿命到達年ｙ_ｅｏｌまでの各年の金銭的利益Ｐ_{ｐｒｏｆｉｔ}（ｙ_ｋ）とに基づいて、ＢＥＳＳの総累積利益を計算する。具体的には、累積利益計算部１３１は、以下の式（７）に基づいて、ＢＥＳＳの運用を開始してから終了するまでの間にＢＥＳＳの所有者が得られる総累積利益Ｐ_{ｔｏｔａｌ}を算出する。式（７）において、Ｐ_ｃｏｓｔは、ＢＥＳＳの設置に対する投資コストを表しており、仕様情報２１の内容等に基づいて決定することができる。

比較部１３２は、互いに異なる複数組の制御パラメータの値に応じてそれぞれ算出された複数の総累積利益同士を比較することで、各シミュレーション結果の比較を行う。具体的には、比較部１３２は、累積利益計算部１３１で計算された最新のシミュレーション結果による総累積利益Ｐ_{ｔｏｔａｌ}の値と、データ保存部１４に保存された過去のシミュレーション結果による総累積利益Ｐ_{ｔｏｔａｌ}の値とを比較する。これにより、制御パラメータ情報２４で設定された制御パラメータの値に応じて計算されたシミュレーションごとの総累積利益Ｐ_{ｔｏｔａｌ}の値同士を比較する。さらに、比較部１３２は、この比較結果に基づいて、シミュレーションごとの総累積利益Ｐ_{ｔｏｔａｌ}を順位付けする。

前述のように、ユーザは、制御パラメータを設定する際に、マニュアルモードまたは最適化モードを選択することができる。マニュアルモードが選択された場合、最適化部１３は、比較部１３２の比較結果に基づいて、最適なＢＥＳＳの制御戦略を決定する。具体的には、最適化部１３は、比較部１３２での総累積利益Ｐ_{ｔｏｔａｌ}の順位付けの結果に基づいて、寿命到達年ｙ_ｅｏｌまでの総累積利益Ｐ_{ｔｏｔａｌ}が最大となる制御パラメータの組み合わせを決定する。こうして決定された最適な総累積利益Ｐ_{ｔｏｔａｌ}と制御パラメータの値は、出力情報３において、総累積利益３４、最適制御パラメータ値３５としてそれぞれ参照される。

最適解導出部１３３は、最適化モードが選択されたときに、ユーザに設定された範囲内で最適な制御パラメータの値を求める。具体的には、入力情報２のうち制御パラメータ情報２４において設定された最小値と最大値の間の範囲内で、寿命到達年ｙ_ｅｏｌまでの総累積利益Ｐ_{ｔｏｔａｌ}が最大となる制御パラメータの組み合わせを決定する。こうして決定された最適な総累積利益Ｐ_{ｔｏｔａｌ}と制御パラメータの値は、マニュアルモードの場合と同様に、出力情報３において、総累積利益３４、最適制御パラメータ値３５としてそれぞれ参照される。

最適化部１３は、以上説明したようにして、推測部１２により推測された電池の寿命到達年ｙ_ｅｏｌおよび金銭的利益Ｐ_{ｐｒｏｆｉｔ}（ｙ_ｋ）に基づいて、ＢＥＳＳの動作を制御するのに最適な制御パラメータの値を決定する。

図９は、評価装置１のＧＵＩに表示されるシミュレーション結果の画面例を示す図である。図９の画面では、２つのシミュレーション結果を比較して表示した場合の例を示している。これらのシミュレーション結果は、入力情報２のうち仕様情報２１、需要情報２２および価格情報２３については、それぞれ同一の値を設定する一方で、制御パラメータ情報２４については、互いに異なる値を制御パラメータに設定して得られたものである。図９では、一方のシミュレーション条件を「シナリオＡ」とし、もう一方のシミュレーション条件を「シナリオＢ」として、それぞれのシミュレーション結果を画面表示した例を示している。

図９の画面には、シナリオＡとシナリオＢのそれぞれについて、出力情報３に含まれる電池劣化状態３１、ＢＥＳＳ変数３２、利益３３、総累積利益３４および最適制御パラメータ値３５の各比較結果を示している。

図９の画面において、電池劣化状態３１については、シナリオＡ、ＢのそれぞれにおけるＢＥＳＳの電池容量の減衰および内部抵抗の増加の様子がグラフ表示されている。これらのグラフでは、横軸が年単位での時間を表している。

図９の画面において、ＢＥＳＳ変数３２については、シナリオＡ、Ｂのそれぞれにおける第３年次のＳＯＣの変化の様子がグラフ表示されている。このグラフでは、横軸が時間（時刻）を表している。ユーザは、図９の画面において、ＢＥＳＳ変数３２が表す情報の中でグラフ表示の対象とする波形（変数）の種類と年次を選択することができる。ここで選択可能な年次の範囲は、第０年次から、各シナリオでのシミュレーション結果の最終年（電池の寿命到達年ｙ_ｅｏｌ）のうち最大値までの間である。すなわち、シナリオＡでの電池の寿命到達年をｙ_ｅｏｌＡ、シナリオＢでの電池の寿命到達年をｙ_ｅｏｌＢと表すと、ユーザは、ｙ_ｅｏｌＡまたはｙ_ｅｏｌＢのいずれか大きい方を上限値として、グラブ表示の対象年次を選択することができる。また、ユーザは、推測部１２により求められてＢＥＳＳ変数３２として出力された各年の充放電電力Ｅ_ａｃ（ｙ_ｋ）、ＢＥＳＳ充電状態Ｓ_{ｔｏｔａｌ}（ｙ_ｋ）または冷却システムの消費電力Ｅ_ａｕｘ（ｙ_ｋ）のいずれかを、グラフ表示の対象とする変数として選択することができる。ここで選択された変数について、シナリオＡ、Ｂでそれぞれ計算された選択年次における時間ごとの値の変化を示す波形が、図９の画面においてグラフ表示される。

図９の画面において、利益３３については、シナリオＡ、Ｂのそれぞれにおける各年の金銭的利益Ｐ_{ｐｒｏｆｉｔ}（ｙ_ｋ）の値がまとめて表形式で表示されている。

図９の画面において、総累積利益３４については、シナリオＡ、Ｂのそれぞれにおける各年の金銭的利益Ｐ_{ｐｒｏｆｉｔ}（ｙ_ｋ）の累積値がグラフ表示されている。このグラフは、横軸が年単位での時間を表している。グラフ上の各曲線の最大値、すなわち右端の値は、シナリオＡ、Ｂそれぞれの最終的な総累積利益Ｐ_{ｔｏｔａｌ}の値を表す。

図９の画面において、最適制御パラメータ値３５については、シナリオＡ，Ｂのうちで総累積利益Ｐ_{ｔｏｔａｌ}が最大となるシナリオ（ここではシナリオＢ）での各制御パラメータの値を表している。

なお、図９では、ユーザがマニュアルモードを選択し、さらに２種類の制御パラメータの組み合わせをそれぞれシナリオＡ、Ｂとして、シミュレーションを行った場合の表示画面例を示している。図９の例では、シナリオＢにおいて設定した各制御パラメータの値が、最適制御パラメータ値３５として表示されていることが分かる。

（最適化モードにおける処理）
一方、ユーザが最適化モードを選択した場合、最適化部１３の最適解導出部１３３は、前述のように、予め実装されたモデルを用いて、総累積利益Ｐ_{ｔｏｔａｌ}が最大となる制御パラメータの組み合わせを、制御パラメータ情報２４において設定された範囲内で決定する。この場合、入力情報２のうち制御パラメータ情報２４以外の情報、すなわち仕様情報２１、需要情報２２および価格情報２３については、マニュアルモードの場合と同様に、ユーザがその値を設定する。評価装置１のＧＵＩは、こうして決定された最適な制御パラメータの値と、これに対応するシミュレーション結果とを、図９に示したのと同様の表現形式を用いて画面表示する。

以上説明したように、本実施形態の評価装置１を用いることで、ユーザは、マニュアルモードと最適化モードの両方のモードにおいて、ＢＥＳＳの寿命および総累積利益が最大となる制御パラメータの最適値を取得することができる。したがって、送電網に対してＢＥＳＳを用いた電力安定化サービスを提供する際の経済的評価を容易に行うことができる。その結果、経済的利益を得るための戦略に沿って、制御パラメータ値の選択を容易に行うことができる。

図１０は、評価装置１の全体の処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ１０において、評価装置１は、シナリオデータの設定を行う。ここでは、評価装置１は、図２に示したような表示画面においてユーザに入力情報２を入力させることにより、シミュレーションに用いるシナリオデータを設定する。

ステップＳ２０において、評価装置１は、入力情報２を取得する。ここでは、評価装置１は、ステップＳ１０でシナリオデータとして設定された入力情報２を推測部１２により読み込む。

ステップＳ３０において、評価装置１は、ＢＥＳＳの評価に用いる各変数を算出する。ここでは、評価装置１は、ステップＳ２０で取得した入力情報２に含まれる仕様情報２１、需要情報２２、価格情報２３および制御パラメータ情報２４に基づいて、推測部１２により、前述のような処理を行う。これにより、各年の充放電電力Ｅ_ａｃ（ｙ_ｋ）、ＢＥＳＳ充電状態Ｓ_{ｔｏｔａｌ}（ｙ_ｋ）、冷却システムの消費電力Ｅ_ａｕｘ（ｙ_ｋ）などを求める。

ステップＳ４０において、評価装置１は、ステップＳ３０で算出した各変数に基づいて、電池寿命および金銭的利益を推測する。ここでは、評価装置１は、ステップＳ３０で算出した各年の充放電電力Ｅ_ａｃ（ｙ_ｋ）、ＢＥＳＳ充電状態Ｓ_{ｔｏｔａｌ}（ｙ_ｋ）、冷却システムの消費電力Ｅ_ａｕｘ（ｙ_ｋ）などに基づいて、推測部１２により、前述のような処理を行う。これにより、電池の寿命到達年ｙ_ｅｏｌと、この寿命到達年ｙ_ｅｏｌまでの各年の金銭的利益Ｐ_{ｐｒｏｆｉｔ}（ｙ_ｋ）とを求める。

ステップＳ５０において、評価装置１は、ステップＳ４０で推測した電池寿命および金銭的利益に基づいて、ＢＥＳＳの運用によって得られる総累積利益を算出する。ここでは、評価装置１は、ステップＳ４０で算出した寿命到達年ｙ_ｅｏｌおよび各年の金銭的利益Ｐ_{ｐｒｏｆｉｔ}（ｙ_ｋ）に基づいて、最適化部１３により、前述のような処理を行う。これにより、総累積利益Ｐ_{ｔｏｔａｌ}を求める。

ステップＳ６０において、評価装置１は、シミュレーションを終了するか否かを判定する。マニュアルモードの場合は、少なくとも２回以上のシミュレーションを実行済みであり、かつユーザがシミュレーションを終了する旨の所定の操作を行ったときに、ステップＳ６０においてシミュレーションを終了すると判定してステップＳ７０に進む。なお、過去のシミュレーション結果がデータ保存部１４に保存されていれば、必ずしも２回以上のシミュレーションを実行しなくてもよい。また、最適化モードの場合は、ステップＳ５０の処理で総累積利益が正しく算出されていれば、ステップＳ６０においてシミュレーションを終了すると判定してステップＳ７０に進む。一方、これらの条件を満たさなければ、評価装置１は、ステップＳ６０を否定判定してステップＳ１０に戻り、前述のステップＳ１０以降の処理を再び実行する。

ステップＳ７０において、評価装置１は、ステップＳ５０で算出した各シナリオの総累積利益に基づいて、最適な制御パラメータを決定する。このとき評価装置１は、ユーザに選択されたモードに応じて、前述のような処理をそれぞれ実行することにより、制御パラメータの最適値を求める。具体的には、マニュアルモードが選択されている場合には、評価装置１は、最適化部１３により、シミュレーションを実行済みの複数のシナリオの中で、ステップＳ５０で算出した総累積利益が最も大きいシナリオを選択する。そして、選択したシナリオにおいてユーザに設定された各制御パラメータの値を、最適な制御パラメータとして決定する。一方、最適化モードが選択されている場合、評価装置１は、最適化部１３により、ユーザに設定された各制御パラメータの範囲内で、ステップＳ５０で算出される総累積利益が最も大きくなる値を、最適な制御パラメータとして決定する。

ステップＳ７０で最適な制御パラメータを決定できたら、評価装置１は、図１０のフローチャートに示す処理を終了する。

なお、データ保存部１４には、図１０のフローチャートに示す処理を評価装置１に実行させるためのプログラムを記憶することができる。このプログラムに応じた演算処理をＣＰＵ等のコンピュータで実行することにより、評価装置１は、上記のような処理を実現することができる。

以上説明した本発明の一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（１）評価装置１は、充放電可能な電池を有し、この電池を用いて送電網に対する電力安定化のサービスを提供する電力貯蔵システムであるＢＥＳＳの評価を行う。評価装置１は、ＢＥＳＳの仕様に関する仕様情報２１を少なくとも含む入力情報２を取得する情報取得部１１と、情報取得部１１により取得された入力情報２に基づいて、電池の寿命およびサービスにより得られる金銭的利益を推測する推測部１２と、推測部１２により推測された電池の寿命および金銭的利益に基づいて、ＢＥＳＳの動作を制御するのに最適な制御パラメータの値を決定する最適化部１３とを備える。このようにしたので、送電網に対する電力安定化のサービスを提供するＢＥＳＳについて、その動作制御に最適な制御パラメータを決定することができる。

（２）推測部１２は、要素モデル部１２１と、電池劣化モデル部１２２と、利益算出部１２３とを備える。要素モデル部１２１は、入力情報２に基づいて、ＢＥＳＳにおいて電池を充放電するために用いられる制御パラメータに応じた充放電電力Ｅ_ａｃ（ｙ_ｋ）と、ＢＥＳＳにおいて消費される消費電力Ｅ_ａｕｘ（ｙ_ｋ）と、充放電電力Ｅ_ａｃ（ｙ_ｋ）に応じた電池の電流Ｉ_ｃｅｌｌ（ｙ_ｋ）およびＢＥＳＳ充電状態Ｓ_{ｔｏｔａｌ}（ｙ_ｋ）とを求める。電池劣化モデル部１２２は、要素モデル部１２１により求められた電流Ｉ_ｃｅｌｌ（ｙ_ｋ）およびＢＥＳＳ充電状態Ｓ_{ｔｏｔａｌ}（ｙ_ｋ）に基づいて、将来の電池の劣化状態を予測して、電池の寿命を表す寿命到達年ｙ_ｅｏｌを求める。利益算出部１２３は、要素モデル部１２１により求められた充放電電力Ｅ_ａｃ（ｙ_ｋ）および消費電力Ｅ_ａｕｘ（ｙ_ｋ）に基づいて、所定の単位期間内に得られる金銭的利益Ｐ_{ｐｒｏｆｉｔ}（ｙ_ｋ）を算出する。このようにしたので、推測部１２は、入力情報２に基づいて、電池の寿命およびサービスにより得られる金銭的利益を確実かつ正確に推測することができる。

（３）最適化部１３は、累積利益計算部１３１と、比較部１３２とを備える。累積利益計算部１３１は、上記の利益算出部１２３により算出された単位期間ごとの金銭的利益Ｐ_{ｐｒｏｆｉｔ}（ｙ_ｋ）を累積して、電池の寿命までに得られるＢＥＳＳの総累積利益Ｐ_{ｔｏｔａｌ}を算出する。比較部１３２は、シナリオごとに互いに異なる制御パラメータの値に応じて算出された複数の総累積利益Ｐ_{ｔｏｔａｌ}同士を比較する。この比較部１３２の比較結果に基づいて、最適化部１３は、比較部１３２（マニュアルモードの場合）または最適解導出部１３３（最適化モードの場合）により、最適な制御パラメータの値を決定する。このようにしたので、最適化部１３は、ＢＥＳＳの動作を制御するのに最適な制御パラメータの値を確実に決定することができる。

（４）入力情報２は、ＢＥＳＳに対する充放電電力需要に関する需要情報２２と、サービスの価格に関する価格情報２３と、制御パラメータに関する制御パラメータ情報２４とをさらに含むことが好ましい。このようにすれば、推測部１２において、要素モデル部１２１は、需要情報２２および制御パラメータ情報２４に基づいて充放電電力Ｅ_ａｃ（ｙ_ｋ）を求めると共に、充放電電力Ｅ_ａｃ（ｙ_ｋ）および仕様情報２１に基づいて消費電力Ｅ_ａｕｘ（ｙ_ｋ）、電流Ｉ_ｃｅｌｌ（ｙ_ｋ）およびＢＥＳＳ充電状態Ｓ_{ｔｏｔａｌ}（ｙ_ｋ）を求めることができる。また、利益算出部１２３は、需要情報２２、価格情報２３、充放電電力Ｅ_ａｃ（ｙ_ｋ）および消費電力Ｅ_ａｕｘ（ｙ_ｋ）に基づいて、単位期間内に得られる金銭的利益Ｐ_{ｐｒｏｆｉｔ}（ｙ_ｋ）を算出することができる。そのため、推測部１２により、電池の寿命およびサービスにより得られる金銭的利益をより一層正確に推測することができる。また、最適化部１３により、ＢＥＳＳの動作を制御するのに最適な制御パラメータをより一層正確に決定することができる。

（５）評価装置１は、制御パラメータと電池の寿命および金銭的利益との関係を記憶するためのデータ保存部１４をさらに備える。このようにしたので、制御パラメータの値が互いに異なる複数のシナリオを設定し、それぞれのシナリオに応じたシミュレーション結果を記憶保持しておくことができる。

（６）評価装置１は、制御パラメータごとの金銭的利益の比較結果を示した図９のような画面を表示するための出力情報３を出力する。このようにしたので、ユーザは、シナリオごとに異なるシミュレーション結果の比較検討を容易に行うことができる。

なお、本発明は、以上説明した実施形態の内容に制限されることはない。本発明の変形例としては、たとえば、最適な制御戦略としての制御パラメータの値をシミュレーション結果から選ぶ際の条件を、ユーザの望む条件に合わせて適宜変更できるようにしてもよい。また、評価装置１は、ＢＥＳＳの一部として実装されてもよいし、ＢＥＳＳとは別の場所に設置されていてもよい。評価装置１をＢＥＳＳとは別の場所に設置する場合、これらをインターネット等の通信手段を介して互いに接続してもよい。さらに、シミュレーションに用いる電池容量と内部抵抗の初期値には、現在または特定の時点での値を設定してもよい。このようにすれば、現在または特定の時点におけるＢＥＳＳの状態に合わせた解析が可能になる。

また、需要情報２２における充放電電力需要のプロファイル情報は、実施形態のように２４時間の範囲内で設定されるものに限らない。すなわち、２４時間よりも短い範囲で設定してもよいし、または、２４時間よりも長い範囲、たとえば数日、数週間、数か月等のタイムスケールで設定してもよい。また、価格情報２３におけるサービス提供価格や、制御パラメータ情報２４における制御パラメータの値などについても、任意の時間単位で設定可能である。すなわち、実施形態のように１時間ごとに設定されるものに限らず、１時間よりも短い時間単位で設定してもよいし、数時間や数日等の時間単位で設定してもよい。さらに、本発明の目的が損なわれない範囲で、電池容量の減衰量や内部抵抗の増加量等の計算内容に適宜変更を加えてもよい。

ＢＥＳＳの制御に用いられる制御パラメータは、図３（ａ），（ｂ）および（ｃ）に例示されたものに制限されない。さらに、制御パラメータは、図３（ａ），（ｂ）に示されているように、充放電について対称な影響をもたらすものでなくともよい。また、送電網に対して電力安定化サービスを提供する際には、充電と放電での扱いが異なる場合がある。この点を考慮して、制御パラメータの定義や設定を行ってもよい。

本発明において、評価装置１が評価対象とするＢＥＳＳは、送電網の運営管理者に対して１つの電力安定化サービスのみを提供するものに限定されない。複数のサービスを提供するＢＥＳＳを評価対象とする場合、評価装置１からの出力情報３は、サービスごとに分類して扱うことが好ましい。一方、このＢＥＳＳによって得られる総累積利益は、全てのサービスでの利益の合計として算出することが好ましい。

以上説明した実施形態や各種の変化例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されない。本発明は上述した実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

１ 評価装置
２ 入力情報
３ 出力情報
１１ 情報取得部
１２ 推測部
１３ 最適化部
１４ データ保存部
２１ 仕様情報
２２ 需要情報
２３ 価格情報
２４ 制御パラメータ情報
３１ 電池劣化状態
３２ ＢＥＳＳ変数
３３ 利益
３４ 総累積利益
３５ 最適制御パラメータ値
１２１ 要素モデル部
１２２ 電池劣化モデル部
１２３ 利益算出部
１３１ 累積利益計算部
１３２ 比較部
１３３ 最適解導出部

Claims (9)

1. 充放電可能な電池を有し、前記電池を用いて送電網に対する電力安定化のサービスを提供する電力貯蔵システムの評価を行う評価装置であって、
   前記電力貯蔵システムの仕様に関する仕様情報と、前記電力貯蔵システムにおいて前記電池の充放電制御を行うために用いられる制御パラメータに関する制御パラメータ情報とを少なくとも含む入力情報を取得する情報取得部と、
   前記情報取得部により取得された入力情報に基づいて、前記電池の寿命および前記サービスにより得られる金銭的利益を推測する推測部と、
   前記推測部により推測された前記電池の寿命および前記金銭的利益に基づいて、最適な前記制御パラメータの値を決定する最適化部と、
   を備え、
   前記推測部は、
   前記入力情報に基づいて、複数の前記制御パラメータの値にそれぞれ対応する前記電力貯蔵システムの充放電電力、消費電力、電流および充電状態を求める要素モデル部と、
   前記要素モデル部により求められた前記電流および前記充電状態に基づいて、将来の前記電池の劣化状態を予測して前記電池の寿命を前記制御パラメータの値ごとに求める電池劣化モデル部と、
   前記要素モデル部により求められた前記充放電電力および前記消費電力に基づいて、所定の単位期間内に得られる前記金銭的利益を前記制御パラメータの値ごとに算出する利益算出部と、を備え、
   前記最適化部は、
   前記利益算出部により算出された前記単位期間ごとの前記金銭的利益を、前記電力貯蔵システムの運用開始から前記制御パラメータの値ごとに異なる前記電池の寿命までの期間について累積して、前記電池の寿命までに得られる前記電力貯蔵システムの総累積利益を前記制御パラメータの値ごとに算出する累積利益計算部と、
   前記制御パラメータの値ごとに算出された複数の前記総累積利益同士を比較する比較部と、を備え、
   前記比較部の比較結果に基づいて、最適な前記制御パラメータの値を決定する電力貯蔵システムの評価装置。
2. 請求項１に記載の電力貯蔵システムの評価装置において、
   前記制御パラメータは、前記電池の充放電を開始する電力を定める第１制御パラメータと、前記電池の充放電を制限する電力を定める第２制御パラメータと、前記電力貯蔵システムに対する充放電電力需要と前記電池の充放電電力との比例係数を定める第３制御パラメータと、を少なくとも含み、
   前記最適化部は、前記第１制御パラメータ、前記第２制御パラメータおよび前記第３制御パラメータのそれぞれについて最適な値を決定する電力貯蔵システムの評価装置。
3. 請求項１または２に記載の電力貯蔵システムの評価装置において、
   前記入力情報は、前記電力貯蔵システムに対する充放電電力需要に関する需要情報と、前記サービスの価格に関する価格情報と、をさらに含む電力貯蔵システムの評価装置。
4. 請求項３に記載の電力貯蔵システムの評価装置において、
   前記要素モデル部は、前記需要情報および前記制御パラメータ情報に基づいて前記充放電電力を求めると共に、前記充放電電力および前記仕様情報に基づいて前記消費電力、前記電流および前記充電状態を求める電力貯蔵システムの評価装置。
5. 請求項３または４に記載の電力貯蔵システムの評価装置において、
   前記利益算出部は、前記需要情報、前記価格情報、前記充放電電力および前記消費電力に基づいて、前記単位期間内に得られる前記金銭的利益を算出する電力貯蔵システムの評価装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の電力貯蔵システムの評価装置において、
   前記制御パラメータと前記電池の寿命および前記金銭的利益との関係を記憶するためのデータ保存部をさらに備える電力貯蔵システムの評価装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の電力貯蔵システムの評価装置において、
   前記制御パラメータごとの前記金銭的利益の比較結果を示した画面を表示するための出力情報を出力する電力貯蔵システムの評価装置。
8. 充放電可能な電池を有し、前記電池を用いて送電網に対する電力安定化のサービスを提供する電力貯蔵システムの評価方法であって、
   コンピュータにより、
   前記電力貯蔵システムの仕様に関する仕様情報と、前記電力貯蔵システムにおいて前記電池の充放電制御を行うために用いられる制御パラメータに関する制御パラメータ情報とを少なくとも含む入力情報を取得し、
   前記取得した入力情報に基づいて、前記電池の寿命および前記サービスにより得られる金銭的利益を推測し、
   前記推測した前記電池の寿命および前記金銭的利益に基づいて、前記電力貯蔵システムの動作を制御するのに最適な制御パラメータの値を決定し、
   前記金銭的利益を推測する際に、前記コンピュータは、
   前記入力情報に基づいて、複数の前記制御パラメータの値にそれぞれ対応する前記電力貯蔵システムの充放電電力、消費電力、電流および充電状態を求め、
   求めた前記電流および前記充電状態に基づいて、将来の前記電池の劣化状態を予測して前記電池の寿命を前記制御パラメータの値ごとに求め、
   求めた前記充放電電力および前記消費電力に基づいて、所定の単位期間内に得られる前記金銭的利益を前記制御パラメータの値ごとに算出し、
   最適な前記制御パラメータの値を決定する際に、前記コンピュータは、
   前記単位期間ごとの前記金銭的利益を、前記電力貯蔵システムの運用開始から前記制御パラメータの値ごとに異なる前記電池の寿命までの期間について累積して、前記電池の寿命までに得られる前記電力貯蔵システムの総累積利益を前記制御パラメータの値ごとに算出し、
   前記制御パラメータの値ごとに算出した複数の前記総累積利益同士を比較し、
   複数の前記総累積利益同士の比較結果に基づいて、最適な前記制御パラメータの値を決定する、
   電力貯蔵システムの評価方法。
9. 充放電可能な電池を有し、前記電池を用いて送電網に対する電力安定化のサービスを提供する電力貯蔵システムの評価を行うための評価プログラムであって、
   コンピュータに、
   前記電力貯蔵システムの仕様に関する仕様情報と、前記電力貯蔵システムにおいて前記電池の充放電制御を行うために用いられる制御パラメータに関する制御パラメータ情報とを少なくとも含む入力情報を取得する処理と、
   前記取得した入力情報に基づいて、前記電池の寿命および前記サービスにより得られる金銭的利益を推測する処理と、
   前記推測した前記電池の寿命および前記金銭的利益に基づいて、最適な前記制御パラメータの値を決定する処理と、
   を実行させ、
   前記金銭的利益を推測する処理では、
   前記入力情報に基づいて、複数の前記制御パラメータの値にそれぞれ対応する前記電力貯蔵システムの充放電電力、消費電力、電流および充電状態を求め、
   求めた前記電流および前記充電状態に基づいて、将来の前記電池の劣化状態を予測して前記電池の寿命を前記制御パラメータの値ごとに求め、
   求めた前記充放電電力および前記消費電力に基づいて、所定の単位期間内に得られる前記金銭的利益を前記制御パラメータの値ごとに算出するように、前記コンピュータを動作させ、
   最適な前記制御パラメータの値を決定する処理では、
   前記単位期間ごとの前記金銭的利益を、前記電力貯蔵システムの運用開始から前記制御パラメータの値ごとに異なる前記電池の寿命までの期間について累積して、前記電池の寿命までに得られる前記電力貯蔵システムの総累積利益を前記制御パラメータの値ごとに算出し、
   前記制御パラメータの値ごとに算出した複数の前記総累積利益同士を比較し、
   複数の前記総累積利益同士の比較結果に基づいて、最適な前記制御パラメータの値を決定するように、前記コンピュータを動作させる、
   電力貯蔵システムの評価プログラム。

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