JP6523074B2 - 蓄電池管理システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、電力系統における複数の保護制御装置から出力される制御指令を管理する蓄電池管理システムに関する。

近年、地球環境保護の観点から、太陽光発電や風力発電といった自然エネルギーの導入が盛んに行われるようになっており、一般需要家においてもソーラーパネルの設置によりこれら自然エネルギーの活用が行われるようになってきている。自然エネルギーによる発電は気象や天候等に左右されるため、これまで多くの場面で活用されてきている火力発電や水力発電よりも不安定な発電体となっている。この不安定さを解消するため、自然エネルギーによる発電の変動分を蓄電池による充放電で補うことが期待されている。また、電力需要は常に変動しているため、この変動分は火力発電や水力発電の出力を調整しているが、この出力調整の一部役割を蓄電池に担わせることにより、火力発電や水力発電はより安定的で効率のよい発電を行うことが可能となる。こういった背景により、今後、蓄電池の導入・導入容量の拡大が一層進んでいくものと考えられる。

こういった蓄電池の利用法を想定すると、自然エネルギーによる発電の変動を監視するシステムや系統の上位で電力需給のバランスを監視しているシステムから蓄電池を管理・制御するシステムへ充放電の指令が出され、それに基づいて蓄電池システムの充放電を行う形態が考えられる。このような蓄電池の使い方をする際には、より上位からの指令に可能な限り沿うような制御が求められる。

特開平１０−３２２９２４号公報

蓄電池システムは全て同じ構成となっていて、同じ制御を行っている場合、すべて同じＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：蓄電残量）となるものと考えられる。しかし長期にわたって運用している場合、同一の制御を行っていても、わずかな制御タイミングずれや温度の違い、個体差などによって蓄電池システム間のＳＯＣバランスが崩れることがある。このようなときに、蓄電池管理システム上からは、ある蓄電池システムには蓄電残量があるが、別の蓄電池システムでは蓄電量が０という状態になることがある。また逆に、ある蓄電池システムには充電する余裕があるが、別の蓄電池システムにおいてはすでに満充電に達していて、それ以上充電できない状態となっていることもありうる。このような状態になってしまうと、上位システムではまだ定格での充放電可能だと認識していても、実際の蓄電池に充放電指令値を出しても、期待する充放電電力を賄えない可能性があり、このような蓄電池管理システムによる制御では系統安定化に支障をきたす恐れがある。

本発明の実施形態ではこの点を解決すべく、複数の同一構成による蓄電池システムを管理する蓄電池管理システムにおいて、蓄電池管理システムの定格に影響を及ぼす蓄電池システムの状態変化を検出した場合には、蓄電池管理システムの定格を再計算し、その結果を上位システムへ通知することで、安定的な蓄電池管理システムを提供することを目的とする。

本発明の実施形態における蓄電池管理システムは、複数の同一構成の蓄電池を備え、上位システムからの充放電指令値により前記蓄電池の充放電を制御する蓄電池管理システムにおいて、前記蓄電池管理システムは、蓄電池管理システムの運用に先だって、前記蓄電池の充放電可能量と蓄電池状態を取得し、当該充放電可能量及び蓄電池状態とを保持する定格保持部と、蓄電池管理システムの運用開始後、前記蓄電池の状態を新規に取得する蓄電池状態受信部と、前記定格保持部が保持する前記蓄電池状態と新規に取得した蓄電池状態とを比較して判定する蓄電池状態判定部と、前記蓄電池状態判定部において、前記蓄電池状態の変化があると判定した場合、前記蓄電池の充放電可能量を再計算し、再計算した充放電可能量に基づいて蓄電池管理システム全体の充放電可能量の算出を行う定格計算部と、前記算出した蓄電池管理システム全体の充放電可能量を蓄電池管理システムの定格として上位システムに対して送信する定格送信部と、を備えることを特徴とする。

第１実施形態の蓄電池管理システムの構成を示すブロック図である。 第１実施形態の上位システムの構成を示すブロック図である。 第１実施形態の蓄電池管理システムの構成を示すブロック図である。 第１実施形態の定格保持部に保持される定格の一例を示す図である。 第１実施形態の蓄電池システムの構成を示すブロック図である。 第１実施形態の蓄電池管理システムの動作を示すフローチャートである。 第２実施形態の蓄電池管理システムの構成を示すブロック図である。 第２実施形態の指令値調整部における充放電指令値の調整の様子を示す模式図である。 第２実施形態の指令値調整部における充放電指令値の調整の様子を示す模式図である。 第２実施形態の蓄電池管理システムの動作を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る蓄電池管理システムの実施形態について、図面を参照して説明する。

［１．第１実施形態］
以下には、実施形態の第１実施形態である蓄電池管理システムを図１〜図４を用いて説明する。本実施形態の蓄電池管理システムは、同一構成の複数の蓄電池システムを備え、上位に配置される電力系統の安定化を担う上位システムより受信した充放電指令値を、配下の蓄電池システムに分配する。蓄電池管理システムは、配下の蓄電池システムの状態を監視し、状態の変化に応じて、蓄電池管理システムが出力可能な定格を上位システムに対して通知する。

図１は、本実施形態の蓄電池管理システムの構成を示すブロック図である。図１を参照しつつ、本実施形態の蓄電池管理システムを詳細に説明する。本実施形態の蓄電池管理システムは、以下の（ａ）〜（ｃ）の装置より構成される。
（ａ）電力系統における電力需給のバランスを監視し、電力の需要と供給のバランスが崩れた場合には、そのバランスを保つように配下の蓄電池管理システムに対して、充放電指令値を出力する上位システムＳ０１。
（ｂ）上位システムから受信した充放電指令値を配下の蓄電池システム２０に対して分配すると共に、配下の蓄電池システム２０の状態を監視し、監視結果に基づいて蓄電池管理システムの定格を上位システムに対して通知する蓄電池管理システム１０。
（ｃ）蓄電池管理システム１０から受信した充放電指令値にもとづいて放電及び充電を行う蓄電池システム２０。

（上位システム）
上位システムＳ０１は、マイクロプロセッサ及びメモリを備えるコンピュータとして構成される。上位システムＳ０１は、メモリに格納された所定のコンピュータプログラムをＣＰＵが実行することで、系統状態受信部Ｓ１１、充放電量算出部Ｓ１２、定格受信部Ｓ１３、定格保持部Ｓ１４、充放電指令値分配部Ｓ１５、及び充放電指令値送信部Ｓ１６を実現する。

系統状態受信部Ｓ１１は、電力系統の状態を示す系統状態を受信する。系統状態とは、例えば、電力系統の電圧及び周波数である。電力系統の電圧及び周波数の計測方法としては、種々の方法があるが、例えば、電力系統に設置されたセンサにより計測される電圧及び周波数である。系統状態は、定周期ごとに系統状態受信部Ｓ１１に入力する。

充放電量算出部Ｓ１２は、系統状態に変化があった場合には、その変化を打ち消すような充放電力を算出する。例えば、上位システムＳ０１が接続する電力系統内の太陽光発電機に対する日射強度が低下すると、その太陽光発電機の出力が瞬時に低下する。充放電量算出部Ｓ１２は、系統状態の変化により太陽光発電機の出力の低下を検出し、太陽光発電機の低下分を補填する放電量を算出する。一方、電力系統内の太陽光発電機に対する日射強度が強くなると、その太陽光発電機の出力が瞬時に上昇する。充放電量算出部Ｓ１２は、系統状態の変化により太陽光発電機の出力の上昇を検出し、太陽光発電機の上昇分を吸収する充電量を算出する。

定格受信部Ｓ１３は、配下の複数の蓄電池管理システムが出力する蓄電池管理システムの定格を受信する。定格は、蓄電池管理システムが出力可能な放電量、及び蓄電可能な充電量を示す値である。受信した定格は定格保持部Ｓ１４に保持される。

充放電指令値分配部Ｓ１５は、算出した充放電量を配下の蓄電池管理システムの定格に基づいて分配する。分配した充放電指令値は、充放電指令値送信部Ｓ１６により、各蓄電池管理システムに対して送信される。

（蓄電池管理システム）
蓄電池管理システム１０は、上位システムＳ０１から受信した充放電指令値を配下の蓄電池システム２０に対して分配すると共に、配下の蓄電池システム２０の状態を監視し、監視結果に基づいて蓄電池管理システム１０の定格を上位システムＳ０１に対して通知する。蓄電池管理システム１０は、上位システムＳ０１と、複数の蓄電池システム２０と接続される。

蓄電池管理システム１０は、ＣＰＵ及びメモリを備えるコンピュータとして構成される。蓄電池管理システム１０は、メモリに格納された所定のコンピュータプログラムをＣＰＵが実行することで、指令値受信部１０１、指令値分配部１０２、指令値送信部１０３、蓄電池状態受信部１１１、定格保持部１１２、蓄電池状態判定部１１３、定格計算部１１４、定格送信部１１５を実現する。

指令値受信部１０１は、上位システムＳ０１が送信する充放電指令値を受信する。

指令値分配部１０２は、受信した充放電指令値を配下の蓄電池システム２０に分配する。本実施形態では、蓄電池管理システム１０の配下には、同一構成の複数の蓄電池システム２０が配置されている。そのため、充放電指令値の分配方法としては、充放電指令値を蓄電池システム２０の台数で等分することで算出する。また、配下の蓄電池システム２０の充放電可能出力が異なる場合には、分配方法としては台数で等分するのではなく充放電可能出力により按分することで、充放電指令値の分配量を算出する。

指令値送信部１０３は、各蓄電池システム２０に対して分配した充放電指令値を送信する。

蓄電池状態受信部１１１は、配下の蓄電池システム２０から、それぞれの蓄電池システム２０の状態を示す蓄電池状態を定周期で受信する。蓄電池状態とは、例えば、蓄電池システム２０の状態を示す指標である。蓄電池システム２０の状態を示す指標とは、「通常運転状態」、「蓄電残量０」、及び「充電容量０」であり、「通常運転状態」とは、充放電可能な状態を示す。この際の蓄電池システム２０の充電可能量は、蓄電池システムのＳＯＣより算出することができる。「蓄電残量０」とは放電が行えないことを示し、「充電容量０」とは充電が行えないことを示す。

定格保持部１１２は、蓄電池管理システム１０のメモリの記憶領域の一部であり、現在の蓄電池管理システム１０の定格を、その算出の根拠となる各蓄電池システム２０の充放電可能容量及び蓄電池状態と関連づけて記憶する。蓄電池管理システム１０の定格は、充電可能量及び放電可能量とからなる。

現在の蓄電池管理システム１０の定格としては、蓄電池管理システム１０の運用に先だって所得した蓄電池システム２０の充放電可能量及び蓄電池状態を保持する。また、蓄電池管理システム１０の運用後は、充放電可能量及び蓄電池状態を所得するごとに、定格保持部１１２に保持する充放電可能量及び蓄電池状態を上書きする。

図４は、蓄電池状態受信部１１１に記憶する蓄電池管理システム１０の一例を示す図である。図４に示す様に、蓄電池管理システム１０の定格として、充電可能出力としてＡ１＋Ａ２＋Ａ３［ｋＷ］が、放電可能出力としてＢ１＋Ｂ２＋Ｂ３［ｋＷ］が記憶される。この蓄電池管理システム１０の定格は、各蓄電池システム２０（ＮＯ１〜ＮＯ３）の充放電可能出力の合計である。また、各蓄電池システム２０の充放電定格出力の根拠となる蓄電池状態として「通常運転状態」が記憶される。

このとき、各蓄電池システム２０への充放電指令値は出力により按分されるので、上位システムＳ１から蓄電池管理システム１０に対してＸ［ｋＷ］の放電指令が送られてきた場合、蓄電池システム２０の各蓄電池への指令値配分は
ＮＯ１： Ｘ［ｋＷ］×Ａ１／（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３）［ｋＷ］
ＮＯ２： Ｘ［ｋＷ］×Ａ２／（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３）［ｋＷ］
ＮＯ３： Ｘ［ｋＷ］×Ａ３／（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３）［ｋＷ］
となる。同様に上位システムＳ１から蓄電池管理システム１０へＹ［ｋＷ］の充電指令が送られた場合は、
ＮＯ１： Ｙ［ｋＷ］×Ｂ１／（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３）［ｋＷ］
ＮＯ２： Ｙ［ｋＷ］×Ｂ２／（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３）［ｋＷ］
ＮＯ３： Ｙ［ｋＷ］×Ｂ３／（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３）［ｋＷ］
となる。

蓄電池状態判定部１１３は、蓄電池状態受信部１１１が受信した最新の蓄電池状態と、蓄電池状態受信部１１１に保持される既存の蓄電池状態との比較を行う。比較は、蓄電池状態が一致するか否かで行う。一致する場合には、「蓄電池状態一致」と判定し、不一致の場合には「蓄電池状態不一致」と判定する。

定格計算部１１４は、蓄電池状態判定部１１３で「蓄電池状態不一致」と判定された場合に、最新の蓄電池状態を基に蓄電池管理システム１０の定格である充電可能量及び放電可能量を算出する。例えば、蓄電池システム２０（ＮＯ１〜ＮＯ３）の既存の蓄電池状態が、以下（ａ）〜（ｃ）であるとする。
（ａ） 蓄電池システム２０（ＮＯ１）「通常運転状態」
（ｂ） 蓄電池システム２０（ＮＯ２）「通常運転状態」
（ｃ） 蓄電池システム２０（ＮＯ３）「通常運転状態」

一方、蓄電池システム２０（ＮＯ１〜ＮＯ３）の最新の蓄電池状態が、以下（ｄ）〜（ｆ）であるとする。
（ｄ） 蓄電池システム２０（ＮＯ１）「通常運転状態」
（ｅ） 蓄電池システム２０（ＮＯ２）「通常運転状態」
（ｆ） 蓄電池システム２０（ＮＯ３）「放電容量０」
このような状態においては、蓄電池状態判定部１１３では、「蓄電池状態不一致」と判定される。定格計算部１１４は、「蓄電池状態不一致」の判定を受けて、（ｄ）〜（ｆ）の蓄電池状態を基に蓄電池管理システム１０の定格として放電可能出力をＡ１＋Ａ２と算出する。そして、算出した蓄電池管理システム１０の新たな定格は、定格保持部１１２に保持される。

定格送信部１１５は、定格保持部１１２の保持内容が変化した場合に、新たな定格を上位システムＳ０１に対して送信する。

（蓄電池システム）
蓄電池システム２０は、蓄電池２１と制御部２２とから構成される。蓄電池システム２０は、蓄電池管理システム１０と接続する。

蓄電池２１は、電極及び電解質を有するセル接続して構成される。蓄電池は、例えば、リチウムイオン蓄電池、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ナトリウム・硫黄蓄電池から構成される。

制御部２２は、マイクロプロセッサ及びメモリを備えるコンピュータとして構成される。制御部２２は、メモリに格納された所定のコンピュータプログラムをＣＰＵが実行することで、充放電指令値受信部２２１、充放電制御部２２２、蓄電池状態検出部２２３、蓄電池状態送信部２２４を実現する。

充放電指令値受信部２２１は、蓄電池管理システム１０が送信する充放電指令値を受信する。充放電制御部２２２は、受信した充放電指令値に基づいて蓄電池２１の充放電の制御を行う。

蓄電池状態検出部２２３は、蓄電池２１の状態を検出する。蓄電池状態検出部２２３は、蓄電池２１のＳＯＣを検出し、そのＳＯＣを基に蓄電池２１の状態を示す指標を選択する。蓄電池２１の状態を示す指標とは、前述の通り「通常運転状態」「蓄電残量０」、または「充電容量０」である。蓄電池の状態を示す指標は、蓄電池状態として、蓄電池送信部２２４に転送される。

蓄電池状態送信部２２４は、蓄電池状態を蓄電池管理システム１０に対して送信する。

［１−２．作用］
以上の様な構成を有する本実施形態の蓄電池管理システムにおける動作について説明する。図６は、本実施形態の蓄電池管理システム１０の動作を示すフローチャートである。以下のフローチャートでは、説明のために上位システムＳ０１内に３つの蓄電池管理システム１０、Ｓ０２、Ｓ０２が配置され、１つの蓄電池管理システム１０には複数の蓄電池システム２０が配置されているものとする。本実施形態の蓄電池管理システム１０は、上位システムＳ０１の配下に配置される３つの蓄電池管理システム１０、Ｓ０２、Ｓ０２のうちの１つであり、配下には３つの蓄電池システム２０（本例では、放電可能出力５０ｋＷ、１００ｋＷ、１５０ｋＷ）が配置される。

このような蓄電池管理システム１０では、運用前に予め蓄電池管理システム１０の定格を算出し、蓄電池システム２０の蓄電池状態検出しておく。定格は、蓄電池システム２０のＳＯＣを検出し、そのＳＯＣを基に算出する。蓄電池状態は、蓄電池システム２０が送信する蓄電池状態を受信することで検出する。定格及び蓄電池状態は、定格保持部１１２に保持しておく。

蓄電池管理システム１０の運用が開始されると、上位システムＳ０１より配下の蓄電池管理システム１０に対して、充放電指令値として例えば放電３００［ｋＷ］が送信される。蓄電池管理システム１０は、この蓄電池管理システム１０全体の充放電指令値として放電３００［ｋＷ］を受信する（Ｓ１０１）。

また、蓄電池管理システム１０は、上位システムＳ０１からの充放電指令値の受信と並行して、蓄電池管理システム１０の配下にある蓄電池システム２０が送信する蓄電池状態を受信する（Ｓ１０２）。受信した蓄電池状態は、蓄電池状態判定部１１３において定格保持部１１２に保持される蓄電池状態と比較される（Ｓ１０３）。

そして、蓄電池管理システム１０の定格を変更する変化が無い場合（Ｓ１０３のＮ）には、受信した充放電指令値である放電３００［ｋＷ］に基づいて、配下の蓄電池システム２０に分配する充放電指令値を算出する（Ｓ１０７）。ここでは、蓄電池管理システム１０の配下に３つの蓄電池システム２０が配置されるので、蓄電池システム２０に対する充放電指令値は、以下の［式１］により算出さる。
［式１］
３００［ｋＷ］×５０［ｋＷ］／（５０［ｋＷ］＋１００［ｋＷ］＋１５０［ｋＷ］）＝５０［ｋＷ］
３００［ｋＷ］×１００［ｋＷ］／（５０［ｋＷ］＋１００［ｋＷ］＋１５０［ｋＷ］）＝１００［ｋＷ］
３００［ｋＷ］×１５０［ｋＷ］／（５０［ｋＷ］＋１００［ｋＷ］＋１５０［ｋＷ］）＝１５０［ｋＷ］・・・・・（１）

そして、充放電指令値として算出した放電５０［ｋＷ］、１００［ｋＷ］、１５０［ｋＷ］が、各蓄電池システム２０に対して送信される（Ｓ１０８）。

一方、前述のように配下の蓄電池システム２０（ＮＯ３）の蓄電池状態が「通常運転状態」から「放電容量０」に変更された場合には、蓄電池管理システム１０の定格を変更する変化があると判定（Ｓ１０３のＹ）される。そして、新規の蓄電池状態に基づいて蓄電池管理システム１０の定格の再計算（Ｓ１０４）が行われる。配下の蓄電池システム２０のいずれかの蓄電池状態が「放電可能量０」である場合には、蓄電池管理システム１０の定格は５０［ｋＷ］＋１００［ｋＷ］＝１５０［ｋＷ］と計算される。そして、再計算した新たな放電定格１５０ｋＷは、上位システムＳ０１に送信される（Ｓ１０５）。

再計算した新たな放電定格１５０ｋＷは、上位システムＳ０１に送信される。上位システムＳ０１では、蓄電池管理システム１０の新たな定格に基づいて、蓄電池管理システム１０の充放電指令値を算出し、新たな充放電指令値である放電０を蓄電池管理システム１０に対して送信する。蓄電池管理システム１０は、新たな充放電指令値として放電１５０［ｋＷ］を受信する（Ｓ１０６）。

そして、新たな充放電指令値を基に、各蓄電池システム２０の充放電指令値として放電０を算出し、各蓄電池に対して指令値として放電５０［ｋＷ］、１００［ｋＷ］、０［ｋＷ］を送信する（Ｓ１０７，Ｓ１０８）。

［１−３．効果］
以上のような構成及び作用を有する本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。

（１）上位システムＳ０１では、実際の蓄電池管理システム１０の定格を把握することができ、蓄電容量が０である蓄電池システム２０に対して放電を指示する充放電指令値の出力や、充電容量が０である蓄電池システム２０に対して充電を指示する充放電指令値の出力を抑制することが可能となる。これにより、上位システムＳ０１は期待通りの充放電を行うことができ、電力系統の安定化に寄与することが可能となる。

（２）本実施形態では、蓄電池システム２０に蓄電池状態検出部２２３を設けたが、蓄電池状態検出部２２３は蓄電池管理システム１０内に設けることもできる。この場合には、蓄電池システム２０に温度計及び電圧計を配置し、蓄電池管理システム１０において、蓄電池システム２０のＳＯＣを算出し、この算出したＳＯＣを基に蓄電池システム２０の蓄電池状態を検出しても良い。これにより、本実施形態の蓄電池管理システム１０に合わせた蓄電池システム２０を新規に用意せずとも、既存の蓄電池システムを利用することが可能となる。

（３）本実施形態では、蓄電池状態として、「通常運転状態」、「蓄電残量０」、及び「充電容量０」の指標を用いたが、蓄電池の蓄電池状態はこれに限らない。例えば、指標に代えて蓄電池システム２０において検出したＳＯＣを用いることもできる。例えば、蓄電池の運用範囲をＳＯＣ１０％〜９０％としたい場合、ＳＯＣが１０％に達した蓄電池システム２０は放電可能出力を０とし、蓄電池管理システム１０側に通知することでもよい。逆にＳＯＣが９０％である蓄電池システム２０は充電可能出力を０として蓄電池管理システム１０に通知すればよい。

（４）本実施形態の蓄電池システム２０では、１つの蓄電池を備えていたがこれに限らない。例えば、複数の蓄電池の集合体としての扱いでも良い。また、蓄電池を扱う最小単位（例えば蓄電池セル）でもよい。蓄電池システム２０の規模の大小にはとらわれない。

（５）蓄電池システム２０の蓄電池２１としてリチウムイオン電池などを使用した場合には、満充電付近、完放電付近の充放電はＣＣモード（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）ではなく、ＣＶモード（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）にて行われるため、蓄電残量に応じて充放電可能出力が変化する。これらの変化点を捉えて、定格を変更しても良い。ＣＶモードにおいては蓄電残量と定格のテーブルを蓄電池管理システム１０に持たせ、蓄電池システム２０から蓄電池管理システム１０へと都度定格の変更を通知することなく、蓄電池管理システム１０側だけで定格を変更してもよい。

（６）また、本実施形態では蓄電池管理システム１０の配下に蓄電池システム２０を配置したが、同一構成であれば蓄電池管理システム１０の配下に複数の蓄電池管理システムを配置することもできる。この場合には、配置される蓄電池管理システム１０は、それぞれ同一、同数の蓄電池システム２０を管理していることになる。

［２．第２実施形態］
蓄電池管理システムの第２実施形態について説明する。第２実施形態では、蓄電池管理システム１０の配下の蓄電池システム２０の蓄電残量を監視し、蓄電残量にバラつきがでた場合には、蓄電残量のバラつきを小さくするよう制御を実施する。なお、第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［２−１．構成］
図７は、本実施形態における蓄電池管理システム１０の構成を示すブロック図である。第１実施形態の構成に加えて、ＳＯＣ差計算部１１６、指令値調整判定部１１７、指令値調整部１１８を備える。

ＳＯＣ差計算部１１６は、蓄電池管理システム１０の配下に設置される各蓄電池システム２０のＳＯＣの差を算出する。ＳＯＣ差計算部１１６には、図示しないＳＯＣ受信部が受信する各蓄電池システム２０のＳＯＣを入力する。ＳＯＣ差計算部１１６は、入力した蓄電池システム２０のＳＯＣ中の最大値と最小値との差分を算出する。この算出結果は、ＳＯＣ差として指令値調整判定部１１７に転送される。

指令値調整判定部１１７は、ＳＯＣ差計算部１１６で算出したＳＯＣ差が、予め設定される閾値以内であるか否かの判定を行う。ＳＯＣ差が閾値以内であれば範囲結果として「閾値以内」を出力し、ＳＯＣ差が閾値を超えた場合には範囲結果として「閾値超」として出力する。また、指令値調整判定部１１７における閾値は、図示しない入力インターフェースにより、ユーザーが設定可能とする。

指令値調整部１１８は、指令値調整判定部１１７において、ＳＯＣ差が「閾値超」と判定された場合に、蓄電池管理システム１０が蓄電池システム２０に対して送信する充放電指令値の調整を行う。調整の方法としては、蓄電池管理システム１０に対する充放電指令値を、ＳＯＣ値に応じて按分することで行う。言い換えると、指令値調整部１１８は、充放電指令値が放電をするための指令値である場合には、調整の結果、各蓄電池システム２０が調整後の指令値において放電をし続けると、蓄電池の残量が同時に０となるような調整を行う。一方、充放電指令値が充電をするための指令値である場合には、調整の結果、各蓄電池システム２０が調整後の指令値において充電をし続けると、蓄電池の空き容量が同時に０となるような調整を行う。

図８は、蓄電池管理システム１０に対する充放電指令値が１００［ｋＷ］であり、蓄電池管理システム１０の配下にある蓄電池システム２０がすべて同容量であると想定するとき、蓄電池システム２０（ＮＯ１）のＳＯＣ値が８０％、蓄電池システム２０（ＮＯ２）のＳＯＣ値が５０％、蓄電池システム２０（ＮＯ３）のＳＯＣ値が３０％である場合の蓄電池システム２０に対する指令値の算出方法を示す図である。図８では、充放電指令値が１００［ｋＷ］を各蓄電池システム２０（ＮＯ１〜３）のＳＯＣ値で按分している。

すなわち、蓄電池システム２０（ＮＯ１）のＳＯＣ値が８０％、蓄電池システム２０（ＮＯ２）のＳＯＣ値が５０％、蓄電池システム２０（ＮＯ３）のＳＯＣ値が３０％である場合、按分比率は、蓄電池システム２０（ＮＯ１）が５０．００％、蓄電池システム２０（ＮＯ２）が３１．２５％、蓄電池システム２０（ＮＯ３）が１８．７５％となる。

蓄電池管理システム１０に対する放電指令値の１００［ｋＷ］に各蓄電池システム２０の按分比率を乗ずることにより、蓄電池システム２０（ＮＯ１〜３）の放電指令値は以下の［式２］のように算出することができる。
［式２］
蓄電池システム２０（ＮＯ１）の充放電指令値＝１００×５０．００＝５０．００［ｋＷ］
蓄電池システム２０（ＮＯ２）の充放電指令値＝１００×３１．２５＝３１．２５［ｋＷ］
蓄電池システム２０（ＮＯ３）の充放電指令値＝１００×１８．７５＝１８．７５［ｋＷ］
・・・・・（２）

図９は、蓄電池管理システム１０に対する充放電指令値が１００［ｋＷ］であり、蓄電池システム２０（ＮＯ１）のＳＯＣ値が８０％、蓄電池システム２０（ＮＯ２）のＳＯＣ値が５０％、蓄電池システム２０（ＮＯ３）のＳＯＣ値が３０％である場合の蓄電池システム２０に対する指令値の算出方法を示す図である。図９では、充放電指令値が１００［ｋＷ］を蓄電池システム２０（ＮＯ１〜３）の（１−ＳＯＣ値）で按分している。

すなわち、蓄電池システム２０（ＮＯ１）のＳＯＣ値が８０％、蓄電池システム２０（ＮＯ２）のＳＯＣ値が５０％、蓄電池システム２０（ＮＯ３）のＳＯＣ値が３０％である場合、按分比率は、蓄電池システム２０（ＮＯ１）が１４．２９％、蓄電池システム２０（ＮＯ２）が３１．７１％、蓄電池システム２０（ＮＯ３）が５０．００％となる。

蓄電池管理システム１０に対する充放電指令値が１００［ｋＷ］に各蓄電池システム２０の按分比率を乗ずることにより、蓄電池システム２０（ＮＯ１〜３）の放電指令値は以下の［式３］のように算出することができる。
［式３］
蓄電池システム２０（ＮＯ１）の充放電指令値＝１００×１４．２９＝１４．２９［ｋＷ］
蓄電池システム２０（ＮＯ２）の充放電指令値＝１００×３５．７１＝３５．７１［ｋＷ］
蓄電池システム２０（ＮＯ３）の充放電指令値＝１００×５０．００＝５０．００［ｋＷ］
・・・・・（３）

指令値調整部１１８で調整を行った充放電指令値は、指令値送信部１０３に対して転送される。指令値送信部１０３は、調整を行った充放電指令値を各蓄電池システム２０に対して送信する。

［２−２．作用］
以上の様な構成を有する本実施形態の蓄電池管理システムにおける動作について説明する。図１０は、本実施形態の蓄電池管理システム１０の動作を示すフローチャートである。以下のフローチャートでは、前実施形態の動作に蓄電池システム２０のＳＯＣを受信するＳ２０３と、ＳＯＣ差が閾値以内であるかの判定を行うＳ２０９と、指令値の調整を行うＳ２１０を加えたものである。図１０においても、前実施形態と同様に、説明のために上位システムＳ０１内に３つの蓄電池管理システム１０、Ｓ０２、Ｓ０２が配置され、１つの蓄電池管理システム１０には複数の蓄電池システム２０が配置されているものとする。本実施形態の上位システムＳ０１の配下に配置される３つの蓄電池管理システム１０、Ｓ０２、Ｓ０２のうちの１つであり、配下には３つの蓄電池システム２０が配置される。

蓄電池管理システム１０の運用が開始されると、蓄電池管理システム１０は、蓄電池管理システム１０全体の充放電指令値として放電１００［ｋＷ］を受信する（Ｓ２０１）。また、蓄電池状態と蓄電池システム２０のＳＯＣを受信する（Ｓ２０２，Ｓ２０３）。受信した蓄電池システム２０のＳＯＣ値は、蓄電池システム２０（ＮＯ１）８０％、蓄電池システム２０（ＮＯ２）５０％、蓄電池システム２０（ＮＯ３）３０％とする。

受信した蓄電池状態は、蓄電池状態判定部１１３において保持部１１２に保持される蓄電池状態と比較される（Ｓ２０３）。そして、蓄電池管理システム１０の定格に影響を及ぼす蓄電池システム２０の状態変化の有無を判定し、各蓄電池システム２０への充放電指令値を計算する（Ｓ２０４〜Ｓ２０８）

ここで、受信した蓄電池システム２０のＳＯＣ差が閾値以内であれば（Ｓ２０９のＹ）、Ｓ２０８で算出した充放電指令値を各蓄電池システム２０に送信する（Ｓ２１１）。

一方、受信した蓄電池システム２０のＳＯＣ差が閾値を超える場合には（Ｓ２０９のＮ）、指令値調整部１１８において指令値の調整を行う（Ｓ２１０）。つまり、蓄電池管理システム１０全体の充放電指令値として放電１００［ｋＷ］を、蓄電池システム２０（ＮＯ１〜３）のＳＯＣ値で按分し、調整した指令値として蓄電池システム２０（ＮＯ１）の放電指令値５０［ｋＷ］、蓄電池システム２０（ＮＯ１）の放電指令値３１．２５［ｋＷ］、蓄電池システム２０（ＮＯ１）の放電指令値１８．７５［ｋＷ］を算出する。そして、算出した充放電指令値を各蓄電池システム２０に送信する（Ｓ２１１）。

なお、蓄電池システム２０の容量が異なる場合は下記［式４］のように指令値を按分すればよい。上位システムＳ０１からの放電指令値がＺ［ｋＷ］、蓄電池システム２０（ＮＯ１）の容量がＣ１、ＳＯＣがＳＯＣ１、蓄電池システム２０（ＮＯ２）の容量がＣ２、ＳＯＣがＳＯＣ２、蓄電池システム２０（ＮＯ３）の容量がＣ３、ＳＯＣがＳＯＣ３であるとき、蓄電池システム２０（ＮＯ１〜ＮＯ３）の充放電指令値は、以下の［式４］より算出することができる。
［式４］
蓄電池システム２０（ＮＯ１）の放電指令値＝Ｚ×Ｃ１×ＳＯＣ１／（Ｃ１×ＳＯＣ１＋Ｃ２×ＳＯＣ２＋Ｃ３×ＳＯＣ３）［ｋＷ］
蓄電池システム２０（ＮＯ２）の放電指令値＝Ｚ×Ｃ２×ＳＯＣ２／（Ｃ１×ＳＯＣ１＋Ｃ２×ＳＯＣ２＋Ｃ３×ＳＯＣ３）［ｋＷ］
蓄電池システム２０（ＮＯ３）の放電指令値＝Ｚ×Ｃ３×ＳＯＣ３／（Ｃ１×ＳＯＣ１＋Ｃ２×ＳＯＣ２＋Ｃ３×ＳＯＣ３）［ｋＷ］ ・・・・・（４）

［２−３．効果］
以上のような構成及び作用を有する本実施形態によれば、前実施形態の効果に加えて下以下のような効果を奏する。

蓄電池システム２０に対する充放電指令値を調整することで、各蓄電池システム２０のＳＯＣ値をより均一に近い状態に保てるようになり、ある蓄電池システム２０だけが満充電、完放電の状態になることが少なくなる。

ただし、上記いずれの場合においても、蓄電池システム２０の放電可能出力、充電可能出力よりも配分された指令値の方が大きい場合は、蓄電池システム２０のその時点での放電可能出力／充電可能出力までの指令値とし、配分された指令値と放電可能出力／充電可能出力の差分に相当する値は他の蓄電池システム２０に配分する。

［３．他の実施形態］
本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Ｓ０１…上位システム
Ｓ１１…系統状態受信部
Ｓ１２…充放電量算出部
Ｓ１３…定格受信部
Ｓ１４…定格保持部
Ｓ１５…充放電指令値分配部
Ｓ１６…充放電指令値送信部
Ｓ０２…他の蓄電池管理システム
１０…蓄電池管理システム
１０１…指令値受信部
１０２…指令値分配部
１０３…指令値送信部
１１１…蓄電池状態受信部
１１２…定格保持部
１１３…蓄電池状態判定部
１１４…定格計算部
１１５…定格送信部
１１６…ＳＯＣ差計算部
１１７…指令値調整判定部
１１８…指令値調整部
２０…蓄電池システム
２１…蓄電池
２２…制御部
２２１…充放電指令値受信部
２２２…充放電制御部
２２３…蓄電池状態検出部
２２４…蓄電池状態送信部

Claims (8)

1. 複数の同一構成の蓄電池を備え、上位システムからの充放電指令値により前記蓄電池の充放電を制御する蓄電池管理システムにおいて、
   前記蓄電池管理システムは、蓄電池管理システムの運用に先だって、前記蓄電池の充放電可能量と蓄電池状態を取得し、当該充放電可能量及び蓄電池状態とを保持する定格保持部と、
   蓄電池管理システムの運用開始後、前記蓄電池の状態を新規に取得する蓄電池状態受信部と、
   前記定格保持部が保持する前記蓄電池状態と新規に取得した蓄電池状態とを比較して判定する蓄電池状態判定部と、
   前記蓄電池状態判定部において、前記蓄電池状態の変化があると判定した場合、前記蓄電池の充放電可能量を再計算し、再計算した充放電可能量に基づいて蓄電池管理システム全体の充放電可能量の算出を行う定格計算部と、
   前記算出した蓄電池管理システム全体の充放電可能量を蓄電池管理システムの定格として上位システムに対して送信する定格送信部と、
   を備えることを特徴とする蓄電池管理システム。
2. 前記上位システムは、前記蓄電池管理システムが出力した蓄電池管理システムの定格に応じた充放電指令値を前記蓄電池管理システムに対して出力し、
   前記蓄電池管理システムは、
   前記上位システムが出力する前記充放電指令値を受信する指令値受信部と、
   受信した前記充放電指令値を配下の前記蓄電池に対して配分する指令値分配部と、
   前記分配した充放電指令値を前記蓄電池に送信する指令値送信部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の蓄電池管理システム。
3. 前記蓄電池状態とは、放電容量が０または充電容量が０である状態を少なくとも含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄電池管理システム。
4. 前記蓄電池状態とは、蓄電池がＣＣモード、またはＣＶモードであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄電池管理システム。
5. 前記指令値分配部は、
   前記上位システムが出力した充放電指令値を、前記蓄電池の台数で等分することで配分することを特徴とする請求項２に記載の蓄電池管理システム。
6. 前記蓄電池管理システムは、
   前記上位システムが出力した充放電指令値に偏りをつけて配分する指令値調整部を、更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蓄電池管理システム。
7. 前記蓄電池管理システムは、
   配下にあるすべての前記蓄電池の蓄電残量を検出する蓄電残量検出部と、
   前記検出した蓄電残量の最大値と最小値との差である蓄電残量差を算出する蓄電残量差計算部と、を更に備え、
   前記指令値調整部は、前記蓄電残量差が所定の閾値を超えた場合には前記充放電指令値に偏りをつけて配分することを特徴とする請求項６に記載の蓄電池管理システム。
8. 前記指令値調整部は、
   前記充放電指令値を、前記蓄電池の蓄電残量、または充放電可能出力で按分し配分することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の蓄電池管理システム。
   

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