JP6575284B2 - Battery management device - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電池出力指令値に対する制御ゲインであって複数の制御目的に応じた適切な制御ゲインを決定する装置等に関する。   The present invention relates to a device that determines a control gain for a storage battery output command value and that is appropriate for a plurality of control purposes.

電力系統において、ある一定の時間範囲において、電力需要変動が発生するため、発電機によりこれに応じた発電を行う必要がある。この時、需要ピークを抑制することにより発電機運転コストの抑制や送電設備の余裕度が向上する。一方で、太陽光発電を考慮した場合、日照時間と負荷需要のピーク時間が異なる場合、送電設備等の制約上、太陽光の発電量を抑制せざるを得ない場合がある。   In the power system, power demand fluctuations occur in a certain time range, and therefore it is necessary to generate power in accordance with the generator. At this time, by suppressing the demand peak, the generator operating cost can be suppressed and the margin of the power transmission equipment can be improved. On the other hand, when solar power generation is taken into consideration, if the sunshine hours and the peak time of load demand are different, the power generation amount of solar light may have to be suppressed due to restrictions on power transmission facilities and the like.

上記課題に対し、系統に蓄電池を設置し、負荷を平準化させることにより、発電機運転コストの抑制や送電設備の余裕度の向上を図ることが、一つの対策となる。しかし、蓄電池は導入時の設備コストが高いため、導入後には蓄電池を最大限有効に活用する必要がある。   One measure against the above problem is to install a storage battery in the system and level the load, thereby reducing the generator operating cost and improving the margin of power transmission equipment. However, since the storage battery has a high equipment cost at the time of introduction, it is necessary to make the most effective use of the storage battery after the introduction.

そこで、蓄電池制御では、負荷の平準化だけではなく、出力の高速性や充放電が可能であるといった特徴を生かし、電圧安定化制御、電力潮流制御、負荷周波数制御といった系統安定化制御に用いることで、蓄電池を有効に活用することが可能となる。   Therefore, in storage battery control, not only the load leveling but also the features such as high-speed output and charge / discharge are possible, and it is used for system stabilization control such as voltage stabilization control, power flow control, and load frequency control. Thus, the storage battery can be used effectively.

従来から、蓄電池の負荷平準化制御と系統安定化制御の適用は検討されている。たとえば、特許文献1や特許文献2では、負荷平準化制御に対しその運用に影響を与えないような系統安定化制御方法が示されている。   Conventionally, application of storage battery load leveling control and system stabilization control has been studied. For example, Patent Literature 1 and Patent Literature 2 describe a system stabilization control method that does not affect the operation of load leveling control.

また、蓄電池の導入時の設備コストを抑制するための負荷平準化制御と系統安定化制御の運転方法が特許文献3や特許文献4で示されている。   Further, Patent Literature 3 and Patent Literature 4 show an operation method of load leveling control and system stabilization control for suppressing facility costs when introducing a storage battery.

特開2003-102130号公報JP 2003-102130 A 特開2012-205462号公報JP 2012-205462 特開2014-236600号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2014-236600 特開2014-236602号公報JP 2014-236602

ここで、複数の機能を併用した蓄電池の運用を行うためには(換言すれば蓄電池を複数の目的に用いるためには)、それぞれの機能からの蓄電池出力指令値を合計し、蓄電池出力とする必要がある。上記複数の目的(機能)とは、例えば周波数変動制御と電圧変動制御との2つの目的等が一例として挙げられる。   Here, in order to operate a storage battery using a plurality of functions together (in other words, to use a storage battery for a plurality of purposes), the storage battery output command values from the respective functions are summed to obtain a storage battery output. There is a need. Examples of the plurality of purposes (functions) include two purposes such as frequency fluctuation control and voltage fluctuation control.

この場合、それぞれの機能からの蓄電池出力指令値に対して、設計変数である制御ゲインを掛けることで、蓄電池の出力を調整する。
しかし、蓄電池容量の仕様および制御対象となる電力系統はそれぞれ異なるため、適切な制御ゲインを汎用的に決定することは困難である。
In this case, the output of the storage battery is adjusted by multiplying the storage battery output command value from each function by a control gain that is a design variable.
However, since the specifications of the storage battery capacity and the power system to be controlled are different, it is difficult to determine an appropriate control gain for general use.

また、同じ電力系統においても、日負荷変動が異なる場合があり、同一の制御ゲインでは効果的な制御を行うことができない場合がある。さらに、蓄電池のSOC(電力充電率:State of Charge)の管理が必要な場合は、同一の制御ゲインではSOCが管理幅を逸脱してしまう場合が想定される。   Even in the same power system, daily load fluctuations may be different, and effective control may not be possible with the same control gain. Furthermore, when the SOC (State of Charge) of the storage battery needs to be managed, the SOC may deviate from the management range with the same control gain.

本発明の課題は、蓄電池を備える電力系統に係わる、複数の制御目的に応じた複数の蓄電池出力指令値に対して各々個別の制御ゲインを掛けたうえで合計することで蓄電池に対する出力指令値が生成される電力系統システムに関して、適切な制御ゲインを決定する蓄電池管理装置等を提供することである。   The problem of the present invention is that an output command value for a storage battery is obtained by multiplying a plurality of storage battery output command values according to a plurality of control purposes, each of which is multiplied by individual control gains, and summing them up. It is providing the storage battery management apparatus etc. which determine an appropriate control gain regarding the electric power grid | system system produced | generated.

本発明の蓄電池管理装置は、下記の各手段を有する。
・蓄電池を備える電力系統に係わる、複数の制御目的に応じた複数の蓄電池出力指令値に対して各々個別の制御ゲインを掛けて合計することで、前記蓄電池に対する出力指令値が生成される電力系統システムのシミュレーションモデル;
・該シミュレーションモデルを用いて、前記制御ゲインの値を任意に変更しながらシミュレーションを繰り返し実行するシミュレーション実行手段;
・所定の評価関数と制約条件を用いて、前記各シミュレーションの実行結果に対する評価を行い、最も評価が高いシミュレーションに用いられた制御ゲインを、前記電力系統システムに用いる制御ゲインに決定する制御ゲイン決定手段:
The storage battery management apparatus of this invention has the following means.
A power system in which an output command value for the storage battery is generated by multiplying a plurality of storage battery output command values according to a plurality of control purposes by individual control gains and summing up the power system including the storage battery. System simulation model;
Simulation execution means for repeatedly executing simulation using the simulation model while arbitrarily changing the value of the control gain;
A control gain determination that evaluates the execution result of each simulation using a predetermined evaluation function and constraint conditions, and determines the control gain used in the simulation with the highest evaluation as the control gain used in the power system. means:

本発明の蓄電池管理装置等によれば、蓄電池を備える電力系統に係わる、複数の制御目的に応じた複数の蓄電池出力指令値に対して各々個別の制御ゲインを掛けたうえで合計することで蓄電池に対する出力指令値が生成される電力系統システムに関して、適切な制御ゲインを決定することができる。   According to the storage battery management device or the like of the present invention, a storage battery is obtained by multiplying a plurality of storage battery output command values according to a plurality of control purposes and multiplying individual control gains, respectively, related to an electric power system including the storage battery. An appropriate control gain can be determined for the power system in which the output command value for is generated.

本例の蓄電池管理装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the storage battery management apparatus of this example. シミュレーションモデルのブロック線図である。It is a block diagram of a simulation model. 周波数変動制御ブロックC1、電圧変動制御ブロックC2の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the frequency fluctuation control block C1 and the voltage fluctuation control block C2. 蓄電池制御ブロックBの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the storage battery control block. 電力系統ブロックGの構成例を示す図である。3 is a diagram illustrating a configuration example of a power system block G. FIG.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本例の蓄電池管理装置10の機能ブロック図である。
本例の蓄電池管理装置10は、電力系統に設置された蓄電池の制御設計に関するシステムである。複数の目的を持つ機能が蓄電池の制御を行う場合、それらの指令値に対する制御ゲインの適切な設計を行うことができる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a functional block diagram of the storage battery management device 10 of this example.
The storage battery management device 10 of this example is a system related to the control design of a storage battery installed in an electric power system. When a function having a plurality of purposes controls the storage battery, it is possible to appropriately design control gains for those command values.

但し、本説明では、上記機能は、上記複数の目的それぞれに応じた複数の機能であるものとして説明する。複数の各機能それぞれが、その目的に応じて蓄電池への制御指令値を生成し、該複数の制御指令値に制御ゲインを掛けて合計したものが、蓄電池への最終的な制御指令値となるものとして説明する。   However, in this description, the function is described as a plurality of functions corresponding to the plurality of purposes. Each of the plurality of functions generates a control command value for the storage battery according to its purpose, and the sum of the plurality of control command values multiplied by the control gain is the final control command value for the storage battery. It will be explained as a thing.

これより、本例の蓄電池管理装置10は、電力系統に設置された蓄電池に対して複数の目的に応じた各機能が制御を行う場合、各機能からの蓄電池への各制御指令値に対する各制御ゲインについて、それぞれ、適切な制御ゲインを自動的に決定できる。これより、蓄電池の制御性能を向上させることができる。   From this, when each function according to a plurality of purposes controls the storage battery installed in the electric power system, the storage battery management apparatus 10 of this example controls each control command value to each storage battery from each function. For each gain, an appropriate control gain can be automatically determined. Thereby, the control performance of the storage battery can be improved.

本説明では一例として上記複数の目的に応じた各機能を、周波数変動制御と電圧変動制御の2つの機能であるものとして説明するが、勿論、この例に限るものではない。
本例の蓄電池管理装置10は、シミュレーション部11、制御ゲイン決定部12を有する。
In this description, the functions corresponding to the plurality of purposes are described as two functions of frequency fluctuation control and voltage fluctuation control as an example. However, the present invention is not limited to this example.
The storage battery management device 10 of this example includes a simulation unit 11 and a control gain determination unit 12.

尚、蓄電池管理装置10は、例えばパソコン、サーバ装置等の一般的な汎用コンピュータ上で実現される。よって、特に図示しないが、ハードウェア的には、一般的なパソコン等の構成を備えるものであり、例えば、CPU、ハードディスク、メモリ等の記憶装置、通信機能部、入出力インタフェース、キーボード等の入力装置、ディスプレイ等の出力装置などを有している。   In addition, the storage battery management apparatus 10 is implement | achieved on general general purpose computers, such as a personal computer and a server apparatus, for example. Therefore, although not particularly illustrated, the hardware has a configuration of a general personal computer, for example, a storage device such as a CPU, a hard disk, a memory, a communication function unit, an input / output interface, a keyboard, etc. It has an output device such as a device and a display.

上記不図示の記憶装置には、予め所定のアプリケーションプログラムが記憶されている。上記不図示のCPUが、このアプリケーションプログラムを実行することにより、例えば上記シミュレーション部11、制御ゲイン決定部12等の以下に説明する処理機能等が実現される。   A predetermined application program is stored in the storage device (not shown) in advance. When the CPU (not shown) executes this application program, for example, the processing functions described below such as the simulation unit 11 and the control gain determination unit 12 are realized.

シミュレーション部11は、上記蓄電池を有する電力系統のシミュレーションモデルを用いて、当該電力系統の動作をシミュレーションする。
上記シミュレーションモデルは、一例を図2に示して後に説明するが、概略的には、上記蓄電池を有する電力系統自体のモデル(以下、電力系統モデル)と、この蓄電池の出力を制御する機能(蓄電池出力指令値を生成する機能)のモデル(以下、蓄電池制御モデル)を、有するものである。
The simulation part 11 simulates the operation | movement of the said electric power system using the simulation model of the electric power system which has the said storage battery.
An example of the simulation model is shown in FIG. 2 and will be described later. Generally, a model of the power system itself (hereinafter referred to as a power system model) having the storage battery and a function of controlling the output of the storage battery (storage battery) A model of a function for generating an output command value (hereinafter referred to as a storage battery control model).

上記蓄電池出力指令値を生成する機能は、上記“複数の目的に応じた各機能”であり、本例では上記の通り、周波数変動制御と電圧変動制御の2つの機能である。上記のように、従来手法によれば、2つの各機能からの蓄電池出力指令値にそれぞれ個別の制御ゲインを掛けてから合計し、この合計値を最終的な蓄電池出力指令値とすることになる。   The function for generating the storage battery output command value is the “each function according to a plurality of purposes”, and in this example, as described above, there are two functions of frequency fluctuation control and voltage fluctuation control. As described above, according to the conventional method, the storage battery output command values from the two functions are multiplied by individual control gains, and then summed, and this total value is used as the final storage battery output command value. .

制御ゲイン決定部12は、上記制御ゲインの値を任意に変更しながら上記シミュレーション部11によるシミュレーションを繰り返し実行させることで、上記制御ゲインの値を決定するものである。これは、蓄電池に対する複数の制御目的が適切に機能する制御ゲインを決定するものである。その為に、例えば詳しくは後述するように、制約付きの最適化問題を用いる。これは、例えば、制約条件を、制約逸脱時に値が増大するペナルティ関数に組み込み、以って制約条件無し問題に変換し、勾配法(最急降下法など)等で最適化を行う。これによって、決定変数(後述する制御ゲインK1,K2)を求める。   The control gain determination unit 12 determines the control gain value by repeatedly executing the simulation by the simulation unit 11 while arbitrarily changing the control gain value. This determines a control gain at which a plurality of control purposes for the storage battery function appropriately. For this purpose, for example, as described later in detail, a constrained optimization problem is used. For example, the constraint condition is incorporated into a penalty function whose value increases when deviating from the constraint, so that it is converted into a problem without constraint condition, and optimization is performed by a gradient method (steepest descent method or the like). In this way, decision variables (control gains K1 and K2 described later) are obtained.

本手法は、電力系統データ、蓄電池仕様、各機能に対する各蓄電池制御コントローラ、制御対象とする時間帯の負荷変動や再生可能エネルギー変動等の予測データなどを、蓄電池管理装置10に与える。これより、蓄電池管理装置10は、上記シミュレーション部11による上記蓄電池制御シミュレーションを繰り返し行いつつ、最適化手法を用いることにより、各機能(各蓄電池制御コントローラ)から出力される蓄電池への出力指令値に対する各制御ゲインの値を計算する。尚、上記各蓄電池制御コントローラのシミュレーションモデルが、後述する図2に示す周波数変動制御ブロックC1、電圧変動制御ブロックC2である。   This method gives the storage battery management apparatus 10 power system data, storage battery specifications, each storage battery controller for each function, prediction data such as load fluctuations and renewable energy fluctuations in a time zone to be controlled. Thus, the storage battery management apparatus 10 uses the optimization method while repeatedly performing the storage battery control simulation by the simulation unit 11, thereby responding to the output command value to the storage battery output from each function (each storage battery control controller). Calculate the value of each control gain. In addition, the simulation model of each said storage battery control controller is the frequency fluctuation control block C1 and the voltage fluctuation control block C2 which are shown in FIG. 2 mentioned later.

以下、蓄電池管理装置10の動作例を示す。
(1)制御対象である電力系統データを、蓄電池管理装置10に与える。電力系統データは、発電機定数、母線接続情報、線路定数、変圧器定数等である。電力系統の設備データが主となる。
Hereinafter, an operation example of the storage battery management device 10 will be shown.
(1) The electric power system data which is a control object is given to the storage battery management apparatus 10. The power system data includes generator constants, bus connection information, line constants, transformer constants, and the like. Mainly power system equipment data.

尚、蓄電池管理装置10に何等かのデータを与える方法は、様々であってよく、例えばネットワークを介して不図示の外部のコンピュータ(サーバ装置等)から、データを転送させてもよい。あるいは、メモリカード等の可搬型の記憶媒体にデータを記憶させて、このメモリカードをユーザ等が蓄電池管理装置10に接続する方法等であっても構わない。   Note that there are various methods for giving any data to the storage battery management device 10. For example, data may be transferred from an external computer (server device or the like) (not shown) via a network. Alternatively, a method of storing data in a portable storage medium such as a memory card and connecting the memory card to the storage battery management device 10 by a user or the like may be used.

(2)未来における需要データ(需要予測値)や再生可能エネルギー出力データに関する予測値を、蓄電池管理装置10に与える。シミュレーションに必要な区間と時間毎の予測データが必要となる。これらの予測データは、例えば、その過去データや気象予測値に基づき、既存の一般的な手法により計算出来るので、ここでは特に説明しない。   (2) A predicted value related to future demand data (demand predicted value) and renewable energy output data is given to the storage battery management device 10. Prediction data for each section and time required for simulation is required. Since these prediction data can be calculated by, for example, existing general methods based on the past data and weather prediction values, they are not particularly described here.

(3)蓄電池の仕様データを、蓄電池管理装置10に与える。この蓄電池仕様データは、出力値の上下限、蓄電池容量、蓄電池電気変換ロス等である。蓄電池容量は、例えば後述する蓄電池の残容量の最小値SOC、最大値SOC等であり、これらによって後述する“蓄電池の制約条件”の一部が規定される。 (3) The storage battery management device 10 is provided with storage battery specification data. The storage battery specification data includes upper and lower limits of output values, storage battery capacity, storage battery electrical conversion loss, and the like. The storage battery capacity is, for example, a minimum value SOC L or a maximum value SOC H of the remaining capacity of the storage battery, which will be described later, and these define a part of “restriction conditions for the storage battery” described later.

また、上記シミュレーション部11による上記蓄電池制御シミュレーションの開始時点におけるSOCも、蓄電池管理装置10に与える。また、この制御シミュレーションの終了時点におけるSOC(目標とするSOC)の値も、蓄電池管理装置10に与える。“目標とするSOCの値”は、後述する“蓄電池の制約条件”の一部(SOC)となる。 The SOC at the start of the storage battery control simulation by the simulation unit 11 is also given to the storage battery management device 10. Further, the SOC (target SOC) value at the end of the control simulation is also given to the storage battery management device 10. "SOC of the target value" is a part of the later-described "storage battery constraints" (SOC E).

(4)機能別の蓄電池制御コントローラの制御仕様を、蓄電池管理装置10に与える。制御仕様は入力、出力、制御目的を明確し、制御シミュレーションが可能な形態とし、その具体例は後述する。   (4) The control specification of the storage battery control controller classified by function is given to the storage battery management device 10. The control specification defines the input, output, and control purpose, and allows control simulation. A specific example will be described later.

(5)機能別の蓄電池制御コントローラの出力(蓄電池出力指令値)に対する制御ゲインを求めるため、(1)〜(4)によって得られた各種情報に基づき、制御シミュレーションを行う。   (5) In order to obtain a control gain for the output (storage battery output command value) of the storage battery controller by function, a control simulation is performed based on various information obtained in (1) to (4).

制御ゲインを修正しながら制御シミュレーションを繰り返し行うことにより、制御性能を改善させる。制御ゲインの修正には、例えば最適化手法を用い、定められた評価関数が最小となるような制御ゲインを決定することで、最適な制御ゲインを求めることができる。   Control performance is improved by repeatedly performing control simulation while correcting the control gain. For the correction of the control gain, for example, an optimization method is used, and an optimal control gain can be obtained by determining a control gain that minimizes a predetermined evaluation function.

*以上の処理によって得られた制御ゲインを、機能別の各蓄電池コントローラの出力に与えることで、蓄電池の制御が行なわれる。
以上説明した蓄電池管理装置10の動作例について、以下、更に詳細に説明する。
* The storage battery is controlled by giving the control gain obtained by the above processing to the output of each storage battery controller for each function.
The operation example of the storage battery management device 10 described above will be described in more detail below.

例えば、現在から24時間後までの蓄電池の運用計画を作成する場合を前提としたケースを、以下に示す。尚、以下の(1)〜(5)は、それぞれ、上記(1)〜(5)に対応する。例えば、以下の(1)の説明は、上記(1)の「制御対象である電力系統データ(主に設備データ)を、蓄電池管理装置10に与える」旨の説明に関連するものとなる。   For example, a case on the assumption that a storage battery operation plan for 24 hours from now is created is shown below. The following (1) to (5) correspond to the above (1) to (5), respectively. For example, the following description of (1) is related to the description of “providing power storage system data (mainly equipment data) to be controlled to the storage battery management device 10” in (1) above.

(1)上記電力系統の設備データとして、例えば、以下の項目等が与えられる。
・系統周波数
・系統基準容量
・系統基準電圧
・母線と母線の接続情報
・線路インピーダンス情報
・母線の種別情報(発電、受電、調相)、
・発電機出力上下限
・発電機運用コスト(発電量−燃料コストの関係式)
・線路潮流上下限制約
・調相設備容量
・調相設備運転制約(タップ制約)
これら設備データの情報は,全て、図2のシミュレーションで必要となるパラメータ設定(特に図5に示す電力系統ブロックGの各パラメータ設定)に反映されるので、上記設備データを与えることにより、電力系統のシミュレーションを行うことが可能となる。但し、その為には、上記設備データを上記各パラメータに変換するが、この変換方法はここでは特に説明しない。また、この例に限らず、図2のシミュレーションで必要となるパラメータ(特に図5に示す電力系統ブロックGの各パラメータ)が、上記設備データの代わりに入力されるものであってもよい。この例の場合、入力されるパラメータの一例が例えば下記のものとなるが、この例に限らず、図2のシミュレーションで必要となるパラメータが入力されればよい。
(1) For example, the following items are given as equipment data of the power system.
・ System frequency ・ System reference capacity ・ System reference voltage ・ Bus and bus connection information ・ Line impedance information ・ Bus type information (power generation, power reception, phase modulation),
・ Generator output upper and lower limits ・ Generator operation costs (relationship between power generation and fuel costs)
・ Line power flow upper / lower limit ・ Phase adjustment equipment capacity ・ Phase adjustment equipment operation restriction (tap restriction)
All of the equipment data information is reflected in the parameter settings (particularly the parameter settings of the power system block G shown in FIG. 5) required in the simulation of FIG. It becomes possible to perform simulation. However, for that purpose, the facility data is converted into the parameters, but this conversion method is not particularly described here. In addition to this example, parameters necessary for the simulation of FIG. 2 (particularly, each parameter of the power system block G shown in FIG. 5) may be input instead of the facility data. In the case of this example, an example of input parameters is as follows, for example. However, the present invention is not limited to this example, and parameters necessary for the simulation of FIG. 2 may be input.

・発電機の慣性定数M
・制動係数D
・送電線のリアクタンスX、
・位相角δ
・機械的入力Pm
・電気的出力Pe
・系統側電圧Vr
また、例えば後述する図2、図3、図4、図5に示すシミュレーションモデルで必要となる各種入力データも、予め開発者等が任意に決めて登録しておき、蓄電池管理装置10は、これら各種入力データも取得する。各種入力データは、例えば後述する図2、図3、図4、図5に示すシミュレーションモデルの例であれば、後述する周波数目標値fr、負荷端電圧目標値Vr、蓄電池応答時定数TSB、慣性定数M、負荷の周波数特性K、発電機周波数特性(ガバナ特性)K、電圧位相角δ、発電機回転速度ω、ダンピング定数D等であるが、これらの例に限らない。
・ Inertia constant M of the generator
・ Brake coefficient D
・ Reactance X of transmission line,
・ Phase angle δ
・ Mechanical input Pm
-Electrical output Pe
・ System side voltage Vr
In addition, for example, various input data necessary for the simulation models shown in FIGS. 2, 3, 4, and 5 described later are arbitrarily determined and registered in advance by a developer or the like, and the storage battery management device 10 Various input data is also acquired. For example, in the case of the simulation model shown in FIGS. 2, 3, 4, and 5, which will be described later, the various input data is a frequency target value fr, a load end voltage target value Vr, a storage battery response time constant TSB, which will be described later . The inertia constant M, the load frequency characteristic K L , the generator frequency characteristic (governor characteristic) K G , the voltage phase angle δ, the generator rotational speed ω, the damping constant D, and the like are not limited to these examples.

(2)現在から24時間後までの1時間毎の需要予測値および再生可能エネルギーの出力予測値を、蓄電池管理装置10に与える。この時、電圧や周波数の秒オーダーの変動を考察するため、1秒ごとにこれらのデータを展開し、白色雑音等を与える。   (2) An hourly demand forecast value and a renewable energy output forecast value from the present to 24 hours later are given to the storage battery management device 10. At this time, in order to consider fluctuations in the order of seconds of voltage and frequency, these data are developed every second to give white noise and the like.

(3)蓄電池の出力上下限値、現時点でのSOC、変換効率等の蓄電池仕様データを、蓄電池管理装置10に与える。この時、制御シミュレーションの終了時点(24時間後)の蓄電池の目標SOC(SOC)も与える。 (3) The storage battery management device 10 is provided with storage battery specification data such as the output upper and lower limit values of the storage battery, the current SOC, and the conversion efficiency. At this time, the target SOC (SOC E ) of the storage battery at the end of the control simulation (after 24 hours) is also given.

(4)蓄電池に対する制御機能として、周波数変動抑制機能と電圧変動抑制機能を実装する。いずれも、目標値と測定値の差分を検出し、差分を修正する制御を行う。たとえば、PID制御などが想定される。   (4) A frequency fluctuation suppression function and a voltage fluctuation suppression function are implemented as control functions for the storage battery. In either case, the difference between the target value and the measured value is detected, and control for correcting the difference is performed. For example, PID control is assumed.

周波数変動抑制機能では、周波数変動を検知し、有効電力を出力する。電圧変動抑制機能では、負荷端の電圧変動を検出し、有効電力を出力する。蓄電池では力率を制御することで無効電力を出力することが可能だが、実施形態では、有効電力のみを制御するものとする。   The frequency fluctuation suppression function detects frequency fluctuation and outputs active power. The voltage fluctuation suppression function detects voltage fluctuation at the load end and outputs active power. In the storage battery, reactive power can be output by controlling the power factor, but in the embodiment, only active power is controlled.

(5)シミュレーション部11は、上記電力系統データ、蓄電池仕様、蓄電池制御機能等に基づくシミュレーションモデルを用いて、制御シミュレーションを実施する。
図2に、シミュレーションモデルのブロック線図を示す。
(5) The simulation unit 11 performs a control simulation using a simulation model based on the power system data, the storage battery specifications, the storage battery control function, and the like.
FIG. 2 shows a block diagram of the simulation model.

図2には、図示のC1,C2,B,D,G、K1,K2の各ブロックが示されている。これら各ブロックの内容自体は、既存技術で実現でき、特に詳細には説明しないものとする。   FIG. 2 shows the blocks C1, C2, B, D, G, and K1, K2. The contents of these blocks themselves can be realized by existing technology and will not be described in detail.

C1は周波数変動制御ブロック、C2は電圧変動制御ブロック、K1は周波数変動制御ブロックC1から出力された蓄電池出力指令値を調整するための制御ゲイン、K2は電圧変動制御ブロックC2から出力された蓄電池出力指令値を調整するための制御ゲイン、Bは蓄電池制御ブロック、Dは外乱生成ブロック、Gは電力系統ブロックを意味する。また、図示の1/sは積分器ブロックを意味する。   C1 is a frequency fluctuation control block, C2 is a voltage fluctuation control block, K1 is a control gain for adjusting a storage battery output command value output from the frequency fluctuation control block C1, and K2 is a storage battery output output from the voltage fluctuation control block C2. A control gain for adjusting the command value, B means a storage battery control block, D means a disturbance generation block, and G means a power system block. In addition, 1 / s in the figure means an integrator block.

これら各ブロックは、既存の一般的なモデルにより構成されるものであり、具体例を図3以降に示し、後に説明するものとする。
電力系統ブロックGは、図示の系統周波数f(t)、負荷端電圧V(t)を出力する。
Each of these blocks is constituted by an existing general model, and specific examples are shown in FIG. 3 and later and will be described later.
The power system block G outputs the system frequency f (t) and the load end voltage V (t) shown in the figure.

これら系統周波数f(t)、負荷端電圧V(t)は、フィードバックされる。すなわち、系統周波数f(t)はフィードバックされて、周波数目標値frとの差分(周波数偏差;fr−f(t))が、周波数変動制御ブロックC1に入力される。同様に、負荷端電圧V(t)はフィードバックされて、負荷端電圧目標値Vrとの差分(電圧偏差;Vr−V(t))が、電圧変動制御ブロックC2に入力される。   The system frequency f (t) and the load end voltage V (t) are fed back. That is, the system frequency f (t) is fed back, and a difference (frequency deviation; fr−f (t)) from the frequency target value fr is input to the frequency variation control block C1. Similarly, the load end voltage V (t) is fed back, and a difference (voltage deviation; Vr−V (t)) from the load end voltage target value Vr is input to the voltage fluctuation control block C2.

周波数変動制御ブロックC1は、上記入力される周波数偏差(fr−f(t))に基づいて、有効電力指令値P1を生成・出力する。この有効電力指令値P1は上記制御ゲインK1によって補正(増幅など)される。   The frequency fluctuation control block C1 generates and outputs an active power command value P1 based on the input frequency deviation (fr-f (t)). This active power command value P1 is corrected (amplified) by the control gain K1.

電圧変動制御ブロックC2は、上記入力される電圧偏差(Vr−V(t))に基づいて、有効電力指令値P2を生成・出力する。この有効電力指令値P2は上記制御ゲインK2によって補正(増幅など)される。   The voltage fluctuation control block C2 generates and outputs an active power command value P2 based on the input voltage deviation (Vr−V (t)). This active power command value P2 is corrected (amplified) by the control gain K2.

そして、上記補正後の有効電力指令値P1に上記補正後の有効電力指令値P2を加算して成るトータルの有効電力指令値が、上記蓄電池制御ブロックBに入力される。
上記トータル有効電力指令値に応じて蓄電池制御ブロックBが生成・出力するデータ(ブロックB出力値)に、外乱生成ブロックDから出力される有効電力外乱Pdが加算された値が、電力系統ブロックGに入力される。電力系統ブロックGは、この入力に応じた上記系統周波数f(t)、負荷端電圧V(t)を、生成・出力する。
The total active power command value obtained by adding the corrected active power command value P2 to the corrected active power command value P1 is input to the storage battery control block B.
The value obtained by adding the active power disturbance Pd output from the disturbance generation block D to the data (block B output value) generated and output by the storage battery control block B according to the total active power command value is the power system block G Is input. The power system block G generates and outputs the system frequency f (t) and the load end voltage V (t) according to the input.

尚、特に図示しないが、外乱生成ブロックDには、上記(2)による予測データを反映させたデータが与えられる。外乱生成ブロックD自体は、既存の構成であり、特に詳細には説明しないが、簡単な一例としては例えば再生可能エネルギー(例えば太陽光発電出力)の予測データが与えられて、これをそのまま出力するものであっても構わない。この例の場合には、蓄電池出力と太陽光発電出力との合計値(あるいはこの合計値と負荷予測値(電力需要予測値)との差分)が、電力系統ブロックGに入力されて、電力系統ブロックGでは不足分を内燃力発電設備(火力発電設備等)の発電で補う為のシミュレーションが行われることになる。   Although not particularly illustrated, the disturbance generation block D is provided with data reflecting the prediction data according to the above (2). The disturbance generation block D itself has an existing configuration, and will not be described in detail. However, as a simple example, for example, prediction data of renewable energy (for example, photovoltaic power generation output) is given and output as it is. It doesn't matter. In the case of this example, the total value of the storage battery output and the photovoltaic power generation output (or the difference between the total value and the predicted load value (predicted power demand value)) is input to the power system block G, and the power system In the block G, a simulation for compensating for the shortage by the power generation of the internal combustion power generation facility (thermal power generation facility or the like) is performed.

また、上記ブロックB出力値は、積分器ブロック“1/s”に入力される。積分器ブロック“1/s”は、入力データを積分して成る蓄電池残容量SOC(t)を生成・出力する。尚、本例では、24時間分であり、仮に1時間単位であるとした場合には、t=0、1,2,3、・・・、22,23となるが、この例に限らない。   The block B output value is input to the integrator block “1 / s”. The integrator block “1 / s” generates and outputs a remaining battery charge SOC (t) obtained by integrating input data. In this example, if it is 24 hours, and it is assumed that the unit is one hour, t = 0, 1, 2, 3,..., 22, 23, but this is not restrictive. .

尚、ブロックB出力値は、一例が後述する蓄電池残容量更新値ΔPBCであり、この更新値ΔPBCを積分することで、蓄電池残容量SOC(t)が求められる。
シミュレーション部11は、例えば上述した図2のシミュレーションモデルを用いて、制御シミュレーションを実施する。
The block B output value is, for example, a storage battery remaining capacity update value ΔP BC , which will be described later, and the storage battery remaining capacity SOC (t) is obtained by integrating the update value ΔP BC .
The simulation unit 11 performs a control simulation using, for example, the above-described simulation model of FIG.

制御ゲイン決定部12は、図2のシミュレーションモデルにおける上記制御ゲインK1、K2の値を任意に変更しながら、上記シミュレーション部11による制御シミュレーションを繰り返し実施させる。そして、シミュレーション実施させる毎に、制御性能を評価する。制御性能を評価する指標として、評価関数を以下の式1または式2で与える。   The control gain determination unit 12 repeatedly performs the control simulation by the simulation unit 11 while arbitrarily changing the values of the control gains K1 and K2 in the simulation model of FIG. Each time the simulation is performed, the control performance is evaluated. As an index for evaluating the control performance, an evaluation function is given by the following formula 1 or formula 2.

ただし、Tはシミュレーション時間幅を示し、本例では24時間分であるので、T=23となる。W1は周波数変動に対する重みパラメータ、W2は電圧変動に対する重みパラメータである。これらW1、W2の値は、予め開発者等が任意に決めて設定しておく。   However, T indicates a simulation time width, and in this example, it is 24 hours, so T = 23. W1 is a weight parameter for frequency fluctuation, and W2 is a weight parameter for voltage fluctuation. The values of W1 and W2 are arbitrarily determined and set in advance by a developer or the like.

また、
・fr;周波数目標値、
・Vr;負荷端電圧目標値、
f(t);任意の制御ゲインK1、K2の値のときの系統周波数、
V(t);任意の制御ゲインK1、K2の値のときの負荷端電圧、
尚、f(t)、V(t)は、任意の制御ゲインK1、K2の値のときの上記シミュレーションモデルの出力であるとも言える。
Also,
・ Fr: Frequency target value,
・ Vr: Load end voltage target value,
f (t); system frequency when the values of arbitrary control gains K1, K2
V (t); load end voltage at the value of an arbitrary control gain K1, K2,
It can be said that f (t) and V (t) are the outputs of the simulation model when the values of the arbitrary control gains K1 and K2 are obtained.

尚、W1、W2は、例えば、周波数と電圧という相互に異なる種類のデータを、同じ土俵で扱うようにする為のパラメータであり、例えば、W1=1/基準周波数、W2=1/基準電圧等とするが、この例に限らない。尚、一例としては、基準周波数=60Hz、基準電圧=100Vであるが、この例に限らない。   W1 and W2 are parameters for handling different types of data such as frequency and voltage on the same earth, for example, W1 = 1 / reference frequency, W2 = 1 / reference voltage, etc. However, the present invention is not limited to this example. Note that, as an example, the reference frequency = 60 Hz and the reference voltage = 100 V, but the present invention is not limited to this example.

また、式1と式2の違いは、ペナルティ項“P”の有無である。ペナルティ項“P”は、後述する式3、式4等の制約条件が満たされない場合に値が増大するペナルティ関数である。   Further, the difference between Formula 1 and Formula 2 is the presence or absence of a penalty term “P”. The penalty term “P” is a penalty function that increases in value when constraints such as Expression 3 and Expression 4 described later are not satisfied.

評価関数として、式1と式2の何れか一方を用いる。
ペナルティ項“P”を有する式2を用いる場合には、下記の制約条件(式3及び式4)が満たされる場合には、ペナルティ項“P”無し(P=0)となる。一方、制約条件(式3及び式4)が満たされない場合には、ペナルティ項“P”として予め設定される所定値が加算されることで、強制的に評価関数の値を大きくする。尚、この所定値は、予め開発者等によって任意に設定されるが、例えば評価関数の値を非常に大きくするものとする。
Either one of Formula 1 and Formula 2 is used as the evaluation function.
When Expression 2 having a penalty term “P” is used, when the following constraint condition (Expression 3 and Expression 4) is satisfied, there is no penalty term “P” (P = 0). On the other hand, when the constraint condition (Equation 3 and Equation 4) is not satisfied, the value of the evaluation function is forcibly increased by adding a predetermined value preset as the penalty term “P”. The predetermined value is arbitrarily set in advance by a developer or the like. For example, the value of the evaluation function is very large.

制御ゲイン決定部12は、評価関数の値を最も小さくする制御ゲインK1、K2の値を採用する。よって、上記のことから、制約条件を満たさない制御ゲインK1、K2の値は、採用されないようになる。   The control gain determination unit 12 employs the values of the control gains K1 and K2 that minimize the value of the evaluation function. Therefore, from the above, the values of the control gains K1 and K2 that do not satisfy the constraint conditions are not adopted.

尚、上記評価関数は、重みパラメータW1,W2やペナルティ項“P”を除外して考えた場合には、所定の対象期間(本例では現時点から24時間先までの24時間分)における「“系統周波数f(t)の目標値との差分の二乗の累積値”+“負荷端電圧V(t)の目標値との差分の二乗の累積値”」となる。つまり、「“周波数偏差の二乗の累積値”+“電圧偏差の二乗の累積値”」となる。つまり、基本的には、系統周波数f(t)、負荷端電圧V(t)とも、出来るだけ目標値近くとなるようにする制御ゲインK1、K2の値が、採用されることになる。勿論、更に、制約条件を満たすことも必要となる。   When the above-mentioned evaluation function is considered excluding the weight parameters W1 and W2 and the penalty term “P”, ““ in the predetermined target period (24 hours from the current time to 24 hours in the present example) ” The cumulative value of the square of the difference from the target value of the system frequency f (t) "+" the cumulative value of the square of the difference from the target value of the load end voltage V (t) ". That is, “the cumulative value of the square of the frequency deviation” + “the cumulative value of the square of the voltage deviation”. That is, basically, the values of the control gains K1 and K2 are adopted so that the system frequency f (t) and the load end voltage V (t) are as close to the target values as possible. Of course, it is also necessary to satisfy the constraint conditions.

制約条件としては、本例では下記の式3及び式4を与える
式3は蓄電池の制約条件、式4はK1、K2の制約条件である。
As a constraint condition, the following formulas 3 and 4 are given in this example. Formula 3 is a constraint condition of the storage battery, and formula 4 is a constraint condition of K1 and K2.

ただし、SOC(t);時間tのときの蓄電池残容量、SOC;電池の残容量最小値(下限値)、SOC;蓄電池の残容量最大値(上限値)、α;K1の最大値、β;K2の最大値である。また、SOC(T)は、シミュレーション終了時のSOC(t)の値である。つまり、本例の場合、T=23となる。SOCは、上記の通り、シミュレーション終了時の目標値であり、予め開発者等によって任意の値が設定されている。 However, SOC (t); remaining battery capacity at time t, SOC L ; battery remaining capacity minimum value (lower limit value), SOC H ; remaining battery capacity remaining value (upper limit value), α; maximum value of K1 , Β: the maximum value of K2. Further, SOC (T) is a value of SOC (t) at the end of the simulation. That is, in this example, T = 23. As described above, SOC E is a target value at the end of the simulation, and an arbitrary value is set in advance by a developer or the like.

上記の評価関数と制約条件に対し操作変数をK1およびK2とすることで最適化問題定義し、これを解くことにより、最適なK1およびK2の値を求める。最適なK1およびK2の値とは、例えば、上記評価関数の値を最も小さくするK1およびK2の値である。   An optimization problem is defined by setting the manipulated variables to K1 and K2 for the above evaluation function and constraint conditions, and by solving this, optimum values of K1 and K2 are obtained. The optimum values of K1 and K2 are, for example, the values of K1 and K2 that minimize the value of the evaluation function.

これは、例えば、単純な方法としては、以下の方法が挙げられる。
すなわち、K1およびK2の値を任意にランダムに決定し、決定したK1およびK2の値を上記シミュレーションモデルに適用してシミュレーション部11によってシミュレーション実行させて、電力系統ブロックGの出力(系統周波数f(t)、負荷端電圧V(t);t=0,1,2,3、・・・、22、23)と、積分器ブロック“1/s”の出力(蓄電池残容量SOC(t);t=0,1,2,3、・・・、22、23)を得る。
For example, as a simple method, the following method may be mentioned.
That is, the values of K1 and K2 are arbitrarily determined at random, the determined values of K1 and K2 are applied to the simulation model, and simulation is performed by the simulation unit 11 to output the power system block G (system frequency f ( t), load terminal voltage V (t); t = 0, 1, 2, 3,..., 22, 23) and output of the integrator block “1 / s” (remaining battery capacity SOC (t); t = 0, 1, 2, 3,..., 22, 23).

当該取得した系統周波数f(t)及び負荷端電圧V(t)を、上記評価関数(式1または式2)に代入することで、評価関数の値を求める。その際、式2の場合には、決定したK1およびK2の値が上記制約条件(式4)を満たすか否か、及び上記取得した蓄電池残容量SOC(t)が上記制約条件(式3)を満たすか否かを判定し、判定結果に応じた評価関数の値を求める。つまり、式3と式4の両方を満たす場合にはペナルティ項“P”は加算されないが、式3、式4の何れか一方でも満たさない場合にはペナルティ項“P”が加算される。   The value of the evaluation function is obtained by substituting the acquired system frequency f (t) and load end voltage V (t) into the evaluation function (Equation 1 or 2). At that time, in the case of Expression 2, whether or not the determined values of K1 and K2 satisfy the restriction condition (Expression 4), and the acquired remaining battery capacity SOC (t) is the restriction condition (Expression 3). It is determined whether or not the condition is satisfied, and the value of the evaluation function corresponding to the determination result is obtained. That is, the penalty term “P” is not added when both Equation 3 and Equation 4 are satisfied, but the penalty term “P” is added when either Equation 3 or Equation 4 is not satisfied.

以上の処理を、例えば予め設定された所定の回数分(例えば数百回)、繰り返し実行する。すなわち、K1およびK2の値を任意にランダムに決定する毎に、決定したK1およびK2の値に応じた評価関数の値を求める処理を、繰り返し実行する。求めた評価関数の値は、全て、保持しておく。そして、上記所定の回数分実行したら、求めた評価関数の値の中で最も小さいものを求め、これに対応するK1およびK2の値が、最適なK1およびK2の値であるものと決定する。   The above process is repeatedly executed, for example, for a predetermined number of times set in advance (for example, several hundred times). That is, every time the values of K1 and K2 are arbitrarily determined, the process of obtaining the evaluation function values corresponding to the determined values of K1 and K2 is repeatedly executed. All the obtained evaluation function values are retained. When the predetermined number of times is executed, the smallest value of the obtained evaluation function is obtained, and the values of K1 and K2 corresponding thereto are determined to be the optimum values of K1 and K2.

以上、単純な方法について説明したが、勿論、この例に限らない。最適な操作変数の値を効率良く探索する方法は、様々な方法が提案されており、既存のどの様な方法を用いても構わない。   Although the simple method has been described above, the present invention is not limited to this example. Various methods have been proposed for efficiently searching for the optimum manipulated variable value, and any existing method may be used.

尚、式1や式2は、多目的最適化問題となるため、W1とW2の調整により、得られるK1とK2が異なる場合がある。したがって、W1とW2は調整パラメータとなる。
図2の各ブロックは、既存の一般的なもので実現可能であり、特に詳細には説明しないが、一例を図3以降に示しておくものとする。
In addition, since Formula 1 and Formula 2 become a multipurpose optimization problem, K1 and K2 obtained may differ by adjustment of W1 and W2. Therefore, W1 and W2 are adjustment parameters.
Each block in FIG. 2 can be realized by an existing general one, and an example is shown in FIG. 3 and subsequent drawings, although not described in detail.

図3に、周波数変動制御ブロックC1、電圧変動制御ブロックC2の構成例を示す。
尚、ブロックC1とブロックC2は、構成自体は同じ(図3)であってよく、パラメータの値が異なる。また、この例は、ブロックC1とブロックC2が、両方ともPID制御を行う構成である例に応じたものであり、図3に示すPID制御装置の部分が、ブロックC1とブロックC2の構成の一例を示すものと見做してよい。
FIG. 3 shows a configuration example of the frequency fluctuation control block C1 and the voltage fluctuation control block C2.
The block C1 and the block C2 may have the same configuration (FIG. 3) and have different parameter values. Further, this example corresponds to an example in which both the block C1 and the block C2 are configured to perform PID control, and the portion of the PID control device shown in FIG. 3 is an example of the configuration of the blocks C1 and C2. May be considered as indicating

図3に示すPID制御装置は、図示の通り一般的なものであり、簡単に説明するならば、比例制御(P制御)、積分動作(I動作)、微分動作(D動作)を組み合わせたものであり、これら3つの出力(比例項、積分項、微分項)を和が、制御対象に対する操作量として出力される。図2の例の場合、制御対象は、蓄電池制御ブロックBと電力系統ブロックGとなる。また、図2の場合、上記操作量は、周波数変動制御ブロックC1の場合には上記有効電力指令値P1であり、電圧変動制御ブロックC2の場合には上記有効電力指令値P2である。   The PID control device shown in FIG. 3 is a general device as shown in the figure, and, in brief, is a combination of proportional control (P control), integral operation (I operation), and differential operation (D operation). The sum of these three outputs (proportional term, integral term, differential term) is output as the manipulated variable for the controlled object. In the case of the example in FIG. 2, the control objects are the storage battery control block B and the power system block G. In the case of FIG. 2, the manipulated variable is the active power command value P1 in the case of the frequency fluctuation control block C1, and the active power command value P2 in the case of the voltage fluctuation control block C2.

そして、図3において制御対象から得られる制御量がフィードバックされ、制御量と目標値との差分(目標値−制御量)が、PID制御装置(比例制御(P制御)、積分動作(I動作)、微分動作(D動作)のそれぞれ)に入力される。   Then, the control amount obtained from the control object in FIG. 3 is fed back, and the difference between the control amount and the target value (target value−control amount) is determined by the PID control device (proportional control (P control), integration operation (I operation)). , Differential operation (D operation)).

上記“制御量と目標値との差分”は、図2における周波数変動制御ブロックC1の場合には周波数偏差“fr−f(t)”となり、電圧変動制御ブロックC2の場合には電圧偏差“Vr−V(t)”となる。   The “difference between the control amount and the target value” is the frequency deviation “fr−f (t)” in the case of the frequency fluctuation control block C1 in FIG. 2, and the voltage deviation “Vr” in the case of the voltage fluctuation control block C2. −V (t) ″.

図4に、蓄電池制御ブロックBの構成例を示す。
図4に示す例は、例えば参考文献1等に記載の一般的な蓄電池モデルであり、従って特に詳細には説明しないが、基本的には図示のように(そして下記の通り)、一次遅れの伝達関数でモデル化され、その時定数はTSB(蓄電池応答時定数)である。
In FIG. 4, the structural example of the storage battery control block B is shown.
The example shown in FIG. 4 is a general storage battery model described in, for example, Reference 1 and is not described in detail in detail, but basically, as illustrated (and as described below), It is modeled by a transfer function, and its time constant is T SB (storage battery response time constant).

尚、図示の蓄電池モデルの入力であるΔUSBは蓄電池出力指令値であり、出力であるΔPSBは蓄電池出力値であり、ΔPBCは蓄電池残容量更新値である。
図2においては、「“有効電力指令値P1に制御ゲインK1を適用した値”+“有効電力指令値P2に制御ゲインK2を適用した値”」が、蓄電池制御ブロックBの入力であり、上記蓄電池出力指令値ΔUSBに相当するものである。
Note that ΔU SB that is an input of the illustrated storage battery model is a storage battery output command value, ΔP SB that is an output is a storage battery output value, and ΔP BC is a storage battery remaining capacity update value.
In FIG. 2, ““ value obtained by applying the control gain K1 to the active power command value P1 ”+“ value obtained by applying the control gain K2 to the active power command value P2 ”is the input of the storage battery control block B. it is equivalent to the battery output command value .DELTA.U SB.

また、図2においては、上記蓄電池残容量更新値ΔPBCが、積分器ブロック“1/s”の入力となる。また、上記蓄電池出力値ΔPSBに上記有効電力外乱Pdを加算したものが、電力系統ブロックGの入力となる。 In FIG. 2, the storage battery remaining capacity update value ΔP BC is input to the integrator block “1 / s”. Further, those obtained by adding the active power disturbances Pd to the battery output value [Delta] P SB becomes the input of the power system block G.

*参考文献1;峠誠人,岩本伸一,「再生可能エネルギー大量導入時の負荷周波数制御におけるSOCを考慮した電力用蓄電池運用手法」,電気学会研究会資料PE,電力技術研究会,97,95-100,2012.
図5に、電力系統ブロックGの構成例を示す。
* Reference 1; Seito Tsuji, Shinichi Iwamoto, “Power storage battery operation method considering SOC in load frequency control when introducing a large amount of renewable energy”, IEEJ Technical Committee Material PE, Power Technology Technical Committee, 97, 95- 100, 2012.
FIG. 5 shows a configuration example of the power system block G.

これは、上記系統周波数f(t)を生成・出力する構成(左図)と、上記負荷端電圧V(t)を生成・出力する構成(右図)とから成る。2つの構成は、入力は共通であり、何れも電力系統ブロックGの入力が、入力となる。つまり、電力系統ブロックGの入力が、図示の有効電力出力指令値ΔP、機械的入力Pmとなる。尚、電力系統ブロックGの入力は、「蓄電池制御ブロックBの出力(蓄電池出力値ΔPSB)+有効電力外乱Pd」となる。また、図2の電力系統ブロックGからの出力である系統周波数f(t)、負荷端電圧V(t)に相当するものが、図5に示す周波数偏差ΔF、電気的出力Pe(あるいは発電機電圧Vs)である。 This consists of a configuration for generating and outputting the system frequency f (t) (left diagram) and a configuration for generating and outputting the load end voltage V (t) (right diagram). The two configurations share the same input, and the input of the power system block G is the input for both. That is, the input of the power system block G becomes the active power output command value ΔP and the mechanical input Pm shown in the drawing. The input of the power system block G is "output of the storage battery control block B (battery output value [Delta] P SB) + active power disturbance Pd". 2 corresponds to the system frequency f (t) and the load end voltage V (t), which are outputs from the power system block G in FIG. 2, and the frequency deviation ΔF and the electrical output Pe (or generator) shown in FIG. Voltage Vs).

図5に示す構成は、両方とも、例えば参考文献2等に記載の一般的な周波数解析モデル、系統モデルであり、従って特に詳細には説明しないが、図5の左側に示す周波数解析モデルに関しては、図示のMは慣性定数、Kは負荷の周波数特性、Kは発電機周波数特性(ガバナ特性)、ΔPは有効電力指令値、ΔFは周波数偏差である。 Both configurations shown in FIG. 5 are general frequency analysis models and system models described in, for example, Reference 2 and the like, and thus will not be described in detail, but the frequency analysis model shown on the left side of FIG. , M the illustrated inertia constant, K L is the frequency characteristic of the load, K G is the generator frequency characteristic (governor characteristic), [Delta] P is the effective power command value, [Delta] F is the frequency deviation.

また、図5の右側の示す系統モデルに関しては、図示のMは慣性定数、δは電圧位相角、ωは発電機回転速度、Dはダンピング定数、Pmは機械的入力、Peは電気的出力、Vは発電機電圧、Vは系統側電圧、Xは送電線などのリアクタンスである。 For the system model shown on the right side of FIG. 5, M is an inertia constant, δ is a voltage phase angle, ω is a generator rotational speed, D is a damping constant, Pm is a mechanical input, Pe is an electrical output, V S is the generator voltage, V R is the mains voltage, X is the reactance, such as a transmission line.

そして、この系統モデルに係わる図示の(そして下記の)式(4.1)、式(4.2)がある。
Then, there are illustrated (and below) equations (4.1) and (4.2) relating to this system model.

*参考文献2;横山明彦、太田宏次,「電力系統安定化システム工学」,オーム社、2014
図5の左図は、系統の需給電力不均衡ΔPによって生じる周波数偏差ΔFを示している。図では発電機の慣性,負荷の周波数特性を定数KL,発電機ガバナ特性をKg(s)で表している。発電機ガバナ特性は一時遅れの伝達関数モデルで表し,特性を近似する。
* Reference 2: Akihiko Yokoyama, Koji Ota, “Power System Stabilization System Engineering”, Ohmsha, 2014
The left diagram of FIG. 5 shows the frequency deviation ΔF caused by the power supply / demand imbalance ΔP of the system. In the figure, the inertia and load frequency characteristics of the generator are represented by a constant K L , and the generator governor characteristics are represented by Kg (s). The generator governor characteristics are expressed by a transfer function model with a temporary delay, and the characteristics are approximated.

図5の右図には、発電機の運動方程式,発電機制御端の有効電力と電圧の関係式を示してある。この二つの式では,発電機制御端の電圧であるVs∠δが変数となるため,その他のパラメータを与え,方程式を解くことにより,Vs∠δを計算することが可能となる。   The right diagram of FIG. 5 shows the equation of motion of the generator and the relational expression between the active power and the voltage at the generator control end. In these two equations, Vs ∠δ, which is the voltage at the generator control end, becomes a variable, so Vs ∠δ can be calculated by giving other parameters and solving the equations.

尚、図5の右図に示すVsは電圧の絶対値を意味し、∠δは電流に対する電圧の位相角のみを意味する。従って、図5の右図に示すVs∠δは、電圧の絶対値と位相角の二つを意味する。   5 represents the absolute value of the voltage, and 図 δ represents only the phase angle of the voltage with respect to the current. Therefore, Vs∠δ shown in the right diagram of FIG. 5 means two values, the absolute value of the voltage and the phase angle.

また、尚、図5の周波数偏差ΔFは、図2のf(t)に相当する、
何れにしても、図2に示すシミュレーションモデルの各ブロックの構成は、既存の一般的なものであってよく、本手法の特徴は、このシミュレーションモデルによるシミュレーション結果に対して、上記評価関数と制約条件を用いて、制御ゲインK1、K2の最適解を求めることにある。
Further, the frequency deviation ΔF in FIG. 5 corresponds to f (t) in FIG.
In any case, the configuration of each block of the simulation model shown in FIG. 2 may be an existing general one, and the feature of this method is that the above evaluation function and constraints are applied to the simulation result of this simulation model. The purpose is to obtain optimal solutions for the control gains K1 and K2 using the conditions.

尚、本説明における“/”は、“または”、“あるいは”等を意味する。
以上説明したように、本例の蓄電池管理装置10は、蓄電池を備える電力系統であって蓄電池に対して複数の制御目的に応じた複数の指令値が与えられた場合に、これらの配分や調整を適切に行うことができ、蓄電池を効果的に制御することが可能となる。上記複数の目的に応じた複数の機能からの蓄電池への制御指令値に対し、それぞれ適切な制御ゲインを求めることができ、以って蓄電池の制御性能を向上させることができる。
In this description, “/” means “or”, “or”, or the like.
As described above, the storage battery management device 10 of this example is an electric power system including a storage battery, and when a plurality of command values according to a plurality of control purposes are given to the storage battery, these distributions and adjustments are performed. Thus, the storage battery can be effectively controlled. Appropriate control gains can be obtained for the control command values to the storage battery from a plurality of functions according to the plurality of purposes, and thus the control performance of the storage battery can be improved.

10 蓄電池管理装置
11 シミュレーション部
12 制御ゲイン決定部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Storage battery management apparatus 11 Simulation part 12 Control gain determination part

Claims (5)

蓄電池を備える電力系統に係わる、複数の制御目的に応じた複数の蓄電池出力指令値に対して各々個別の制御ゲインを掛けて合計することで、前記蓄電池に対する出力指令値が生成される電力系統システムのシミュレーションモデルと、
該シミュレーションモデルを用いて、前記制御ゲインの値を任意に変更しながらシミュレーションを繰り返し実行するシミュレーション実行手段と、
所定の評価関数と制約条件を用いて、前記各シミュレーションの実行結果に対する評価を行い、最も評価が高いシミュレーションに用いられた制御ゲインを、前記電力系統システムに用いる制御ゲインに決定する制御ゲイン決定手段と、
を有することを特徴とする蓄電池管理装置。
An electric power system that generates an output command value for the storage battery by multiplying a plurality of storage battery output command values according to a plurality of control purposes by multiplying individual control gains for each of the electric power systems including the storage battery. Simulation model of
Simulation execution means for repeatedly executing a simulation while arbitrarily changing the value of the control gain using the simulation model;
Control gain determination means for evaluating the execution result of each simulation using a predetermined evaluation function and constraint conditions, and determining a control gain used in the simulation with the highest evaluation as a control gain used in the power system When,
A storage battery management device comprising:
前記評価関数は、下記の式1
(但し、
・W1;周波数変動に対する重みパラメータ、
・W2;電圧変動に対する重みパラメータ、
・fr;周波数目標値、
・Vr;負荷端電圧目標値、
f(t);任意の制御ゲインK1、K2の値のときの系統周波数、
V(t);任意の制御ゲインK1、K2の値のときの負荷端電圧)
であることを特徴とする請求項1記載の蓄電池管理装置。
The evaluation function is the following formula 1
(However,
W1: weight parameter for frequency variation,
W2: weight parameter for voltage fluctuation,
・ Fr: Frequency target value,
・ Vr: Load end voltage target value,
f (t); system frequency when the values of arbitrary control gains K1, K2
V (t): Load end voltage when the value of the arbitrary control gain K1, K2)
The storage battery management device according to claim 1, wherein:
前記評価関数は、下記の式2
(但し、
・W1;周波数変動に対する重みパラメータ、
・W2;電圧変動に対する重みパラメータ、
・fr;周波数目標値、
・Vr;負荷端電圧目標値、
f(t);任意の制御ゲインK1、K2の値のときの系統周波数、
V(t);任意の制御ゲインK1、K2の値のときの負荷端電圧、
P;ペナルティ項)
であることを特徴とする請求項1記載の蓄電池管理装置。
The evaluation function is expressed by the following formula 2
(However,
W1: weight parameter for frequency variation,
W2: weight parameter for voltage fluctuation,
・ Fr: Frequency target value,
・ Vr: Load end voltage target value,
f (t); system frequency when the values of arbitrary control gains K1, K2
V (t); load end voltage at the value of an arbitrary control gain K1, K2,
P: Penalty term)
The storage battery management device according to claim 1, wherein:
前記制約条件は、下記の式3、または/及び、式4
(但し、SOC(t);蓄電池残容量、SOC;蓄電池の残容量最小値(下限値)、SOC;蓄電池の残容量最大値(上限値)、α;K1の最大値、β;K2の最大値、SOC(T);シミュレーション終了時のSOC(t)の値)
であることを特徴とする請求項2または3記載の蓄電池管理装置。
The constraint condition is the following Expression 3 or / and Expression 4
(However, SOC (t): Remaining battery capacity, SOC L : Minimum remaining battery capacity (lower limit), SOC H : Maximum remaining battery capacity (upper limit), α: Maximum K1, β; K2 (SOC (T); SOC (t) value at the end of simulation)
The storage battery management apparatus according to claim 2, wherein the storage battery management apparatus is a storage battery management apparatus.
前記ペナルティ項Pは、前記制約条件が満たされない場合に値が増大するペナルティ関数であり、
前記制御ゲイン決定手段は、前記評価関数の値を最も小さくする制御ゲインK1、K2の値を、前記電力系統システムに用いる制御ゲインに決定することを特徴とする請求項3記載の蓄電池管理装置。
The penalty term P is a penalty function that increases when the constraint is not satisfied,
4. The storage battery management device according to claim 3, wherein the control gain determining means determines the control gains K1 and K2 that minimize the value of the evaluation function as control gains used in the power system.
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