JP6678393B2 - 蓄電システム及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電力を充放電可能に構成された蓄電部を備える蓄電システム及びその制御方法に関する。

近年、環境対応又は災害対策の一環として、エネルギー消費量の削減を目的とする取り組みが重要視されている。このような背景から、需要地で消費される電力を貯蔵すると共に、必要に応じて電力を供給する蓄電システムが普及しつつある。

例えば、特許文献１及び２では、１つのマスタコントローラが、並列に接続された複数の蓄電池系列を統合的に監視・制御するシステム構成が提案されている。具体的には、管理制御部は、マスタコントローラから送られてくる制御指令に基づいて電力変換器の動作を制御する旨が記載されている。

特開２０１２−２１００７４号公報（図１、［００１９］〜［００２２］） 特開２０１２−２１００８１号公報（図１）

ところが、特許文献１及び２で提案されるシステムでは、それぞれの蓄電池系列の制御に対してマスタコントローラが、管理制御部と状態監視部の間で必要な情報を共有した上で、蓄電部の制御条件を算出することができず、蓄電池の運転計画及び状態の組み合わせに適したきめ細かな充放電制御を行うのが困難であった。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、蓄電部の運転計画及び状態の組み合わせに適したきめ細かな充放電制御を実行可能な蓄電システム及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る「蓄電システム」は、電力を充放電可能に構成された蓄電部と、前記蓄電部の充放電制御を実行する電力変換器と、前記電力変換器に対して命令信号を送信することで前記電力変換器に前記充放電制御を実行させる電力管理手段と、前記蓄電部の状態に相関する物理量を測定する測定部と、前記電力管理手段との間で相互に通信可能であり、且つ、前記測定部により測定された前記物理量に基づいて前記蓄電部の状態を診断する状態診断手段を備える。

前記電力管理手段は、前記蓄電部の運転計画を示す運転計画情報を記憶する情報記憶部と、前記命令信号に含まれる前記蓄電部の制御条件を算出する制御条件算出部を有する。前記状態診断手段は、前記電力管理手段から受信した前記運転計画情報及び前記測定部から取得した前記物理量に基づき、前記運転計画に応じた前記蓄電部の充放電条件を決定すると共に、前記蓄電部の状態及び前記充放電条件を前記電力管理手段に向けて送信する。そして、前記制御条件算出部は、前記情報記憶部から読み出した前記運転計画情報、並びに、前記状態診断手段から受信した前記蓄電部の状態及び前記充放電条件を用いて前記制御条件を算出する。

このように、電力管理手段は、蓄電部の運転計画を示す運転計画情報を記憶し、該運転計画情報を状態診断手段に送信するので、電力管理手段及び状態診断手段は、別異の装置を介在させることなく蓄電部の運転計画を自動的に共有できる。また、状態診断手段は、運転計画に応じた蓄電部の充放電条件を決定すると共に、蓄電部の状態と併せてこの充放電条件を電力管理手段に向けて送信するので、電力管理手段は、蓄電部の運転計画及び状態を同時に考慮した制御条件を算出可能である。これにより、蓄電部の運転計画及び状態の組み合わせに適したきめ細かな充放電制御を実行できる。

また、前記電力変換器は、電力サービスエリア内の電力設備を介して系統電源に接続され、前記電力管理手段は、前記電力サービスエリア内における電力の使用に関する電力使用情報、及び、前記系統電源からの電力の供給に関する電力供給情報を収集する情報収集部を更に有し、前記制御条件算出部は、前記情報収集部により収集された前記電力使用情報及び前記電力供給情報を更に用いて前記制御条件を算出することが好ましい。これにより、電力サービスエリア内での電力使用状況及び電力供給状況を併せて考慮した、最適な充放電制御を実行できる。

また、前記情報記憶部は、運転時間帯毎の運転計画を示す前記運転計画情報を記憶し、前記電力管理手段及び前記状態診断手段は、現在時刻が属する前記運転時間帯での前記運転計画情報が示す前記運転計画に従って動作することが好ましい。これにより、運転計画の時系列に従った高度な充放電制御を実行できる。

また、前記状態診断手段は、前記蓄電部の作動範囲を制約する充放電制約条件を含む前記充放電条件を決定及び送信し、前記制御条件算出部は、前記充放電制約条件に収まるように前記制御条件を算出することが好ましい。蓄電部の状態を反映させた作動範囲内にて運転を行うことで、蓄電システム全体の高効率化が一層図られる。

また、前記状態診断手段は、前記運転計画における運転属性が保守運転である場合、前記蓄電部の保守動作シーケンスに関わる制御パラメータの充放電推奨条件を更に含む前記充放電条件を決定及び送信し、前記制御条件算出部は、前記充放電推奨条件に従うように前記制御条件を算出することが好ましい。蓄電部の状態を反映させた充放電推奨条件にて保守運転を行うことで、蓄電システムの長寿命化が一層図られる。

前記情報記憶部は、前記蓄電部の電源特性に関する第１電源情報を更に記憶し、前記電力管理手段は、前記情報記憶部から読み出した前記第１電源情報を更に用いて命令信号を生成及び送信することで、前記電力変換器に前記充放電制御を実行させることが好ましい。これにより、蓄電部の特性に適した充放電制御を実行できる。

また、前記電力変換器と同一の又は異なる電力変換器は、前記蓄電部とは別の分散型電源と接続可能であり、前記情報記憶部は、前記分散型電源の電源特性に関する第２電源情報を更に記憶し、前記電力管理手段は、前記情報記憶部から読み出した前記第２電源情報を用いて命令信号を生成及び送信することで、前記同一の又は異なる電力変換器に前記分散型電源の電力制御を実行させることが好ましい。これにより、拡張電源装置としての分散型電源を容易に増設可能となり、しかも分散型電源との連携を図ることで買電電力量を一層抑制できる。

また、前記電力管理手段及び前記状態診断手段は、一体の装置として構成されることが好ましい。これにより、設備コストの低減のみならず、蓄電システムにおける装置構成の簡素化、維持管理工数の削減、或いは故障リスクの低減が図られる。

本発明に係る「蓄電システムの制御方法」は、電力を充放電可能に構成された蓄電部と、前記蓄電部の充放電制御を実行する電力変換器と、前記電力変換器に対して命令信号を送信することで前記電力変換器に前記充放電制御を実行させる電力管理手段と、前記蓄電部の状態に相関する物理量を測定する測定部と、前記電力管理手段との間で相互に通信可能であり、且つ、前記測定部により測定された前記物理量に基づいて前記蓄電部の状態を診断する状態診断手段を備える蓄電システムを制御する方法である。

前記蓄電部の運転計画を示す運転計画情報を記憶する記憶ステップと、前記命令信号に含まれる前記蓄電部の制御条件を算出する算出ステップを前記電力管理手段に実行させる。前記電力管理手段から受信した前記運転計画及び前記測定部から取得した前記物理量に基づき、前記運転計画に応じた前記蓄電部の充放電条件を決定する決定ステップと、前記蓄電部の状態及び決定された前記充放電条件を前記電力管理手段に向けて送信する送信ステップを前記状態診断手段に実行させる。そして、前記算出ステップでは、読み出した前記運転計画情報、並びに、受信した前記蓄電部の状態及び前記充放電条件を用いて前記制御条件を算出する。

本発明に係る蓄電システム及びその制御方法によれば、蓄電部の運転計画及び状態の組み合わせに適したきめ細かな充放電制御を実行できる。

この実施形態に係る蓄電システムを組み込んだ電力管理システムの全体構成図である。 図１に示す蓄電システムの電気ブロック図である。 図１及び図２の蓄電システムに関する運転計画情報の一例を示す概略図である。 運転属性が「通常運転」である蓄電システムのシーケンス図である。 運転属性が「保守運転」である蓄電システムの第１シーケンス図である。 運転属性が「保守運転」である蓄電システムの第２シーケンス図である。 運転属性が「保守運転」である蓄電システムの第３シーケンス図である。 変形例に係る蓄電システムの電気ブロック図である。

以下、本発明に係る蓄電システムについて、その制御方法及び電力管理システムとの関係において好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

［電力管理システム１０の全体構成］
図１は、この実施形態に係る蓄電システム１６を組み込んだ電力管理システム１０の全体構成図である。なお、この図１及び後述する図２、図８に関して、構成要素同士を連結する太線は電力線を示すと共に、構成要素同士を連結する細線は通信線を示す。

電力管理システム１０は、商用の配電線網から供給される系統電源１２と、系統電源１２から商用電力が供給される建物１４（電力サービスエリア）と、蓄電システム１６と、蓄電システム１６とは別の分散型電源１８とから基本的に構成される。

分散型電源１８は、建物１４等の需要地に分散配置される小規模電源である。分散型電源１８は、例えば再生可能エネルギーを利用する発電機であり、具体的には、太陽光を電気エネルギーに変換する太陽光発電機２０、風力を電気エネルギーに変換する風力発電機２２を含んで構成される。或いは、分散型電源１８は、蓄電部を備える電気自動車２４、燃料電池、ガス発電機、地熱発電機（いずれも不図示）であってもよい。

建物１４内には、分電盤２６と、一般負荷２８、３０と、非常時に稼働させることを目的とする重要負荷３２とが設置されている。一般負荷２８、３０は、系統電源１２から電力の供給が停止した場合、蓄電システム１６から電力が供給されない負荷である。重要負荷３２は、系統電源１２から電力の供給が停止した場合、蓄電システム１６から電力が供給される負荷である。例えば、一般負荷２８、３０は、洗濯機、空調機、電子レンジ、通常照明、パーソナルコンピュータ等であり、重要負荷３２は、テレビ、ラジオ、非常用照明等である。

系統電源１２と分電盤２６の間には、電力量取得部３４が設けられている。電力量取得部３４は、例えば、建物１４内における使用電力量・買電電力量、又は系統電源１２の状態（具体的には、停電・逆潮流の有無）を取得する。また、室内温度及び外気温を測定可能な温度計３６が設置されている。

建物１４内には、電子機器同士を通信可能に接続する狭域ネットワーク（以下、ＬＡＮ３８）が構築されている。ＬＡＮ３８には、電力量取得部３４、温度計３６の他、後に詳述する蓄電システム１６、電力管理に供される管理用端末４０、及び、外部の広域ネットワーク（より詳細には、ＷＡＮ４２）との間の通信を中継するルータ４４が接続されている。これにより、ＥＭＳ（Energy Management System）親局４８は、ＬＡＮ３８及びＷＡＮ４２を介して、蓄電システム１６との間で電力管理に必要な各種データを送信又は受信する。

管理用端末４０は、蓄電システム１６の運転計画に関する各種設定を行うためのコンピュータである。管理用端末４０は、蓄電システム１６における現在の運転状況・過去の運転実績、又は増設された分散型電源１８の種別を含む可視情報を表示するディスプレイ装置を備える。

［蓄電システム１６の電気ブロック図］
図２は、図１に示す蓄電システム１６の電気ブロック図である。この蓄電システム１６は、電力変換器（Power Conditioning System：以下、ＰＣＳ５０）と、拡張用の電力変換器（以下、拡張用ＰＣＳ５２）と、開閉器５４と、蓄電部５６とを含んで構成される。

ＰＣＳ５０は、交流電力（ＡＣ）及び直流電力（ＤＣ）の間で双方向に変換可能な変換器であり、蓄電部５６の充電制御又は放電制御（以下、総称して「充放電制御」）を実行する。ＰＣＳ５０は、建物１４内にある電力設備、より詳細には分電盤２６（図１）を介して系統電源１２に接続されている。

拡張用ＰＣＳ５２は、外部電源を増設する際、追加的に設置される電力変換器である。すなわち、拡張用ＰＣＳ５２は、蓄電システム１６に対して着脱可能に構成される。本図例では、拡張用ＰＣＳ５２は、一端側にて系統電源１２等に、他端側にて分散型電源１８にそれぞれ接続されている。

開閉器５４は、ＰＣＳ５０と蓄電部５６の間の電気的接続をオン・オフするスイッチである。この開閉器５４による開閉動作は、後述するＥＭＳの子局（ＥＭＳ６０）により制御される。

蓄電部５６は、電力を充放電可能に構成された二次電池、例えば、鉛蓄電池やリチウムイオン電池である。蓄電部５６は、単一のセル電池５８、或いは、複数のセル電池５８を直列に接続して構成される蓄電モジュールである。なお、蓄電部５６の構成はこれ以外であってもよく、ナトリウム−硫黄電池、ニッケル水素電池を含む他の種類の二次電池、電気二重層タイプを含むキャパシタ、又はこれらを組み合わせた複合電池であってもよい。

ところで、蓄電システム１６は、電力管理手段としてのＥＭＳ６０と、状態診断手段としてのＢＭＵ（Battery Management Unit）６２と、蓄電部５６の状態に相関する物理量を測定する測定部６４を更に含んで構成される。

測定部６４は、蓄電モジュール全体の電圧及び電流を測定する組電池センサ７０と、各セル電池５８の電圧及び温度を個別に測定する複数のセルセンサ７２と、組電池センサ７０及び各セルセンサ７２からの測定信号を収集するデータ収集器７４とを備える。

ＥＭＳ６０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含んで構成され、蓄電システム１６の各構成要素の制御を司る装置である。ＥＭＳ６０は、蓄電システム１６の制御動作に関わる各種情報（例えば、後述する運転計画情報９０）を記憶する情報記憶部７６と、蓄電部５６の制御条件を算出するための各種情報を収集する情報収集部７７と、蓄電部５６の制御条件を算出する制御条件算出部７８を有する。

情報記憶部７６には、電源特性に関する情報（以下、電源情報という）が記憶される。電源情報として、例えば、蓄電／発電の方式、蓄電／発電デバイスの種別、電力容量等が挙げられる。情報記憶部７６には、蓄電部５６の電源情報のみならず、蓄電システム１６に接続可能な各種電源（系統電源１２及び分散型電源１８）に関する電源情報が予め記憶されている。

情報収集部７７は、例えば、蓄電部５６又は分散型電源１８の最新状態、建物１４内における電力の使用に関する電力使用情報（例えば使用電力量）、系統電源１２からの電力の供給に関する電力供給情報（例えば買電電力量）、建物１４内又は建物１４外の温度情報を収集可能である。

ＥＭＳ６０は、管理用端末４０、ＰＣＳ５０、及び拡張用ＰＣＳ５２との間で相互に通信可能である。また、ＥＭＳ６０は、開閉器５４に対して開閉動作を指示する信号を出力する。

ＢＭＵ６２は、測定部６４により測定された物理量をデータ収集器７４から取得し、当該物理量に基づいて蓄電部５６の状態を診断する。ＢＭＵ６２は、具体的には、蓄電部５６の状態を診断する状態診断部７９と、蓄電部５６の充放電条件を決定する充放電条件決定部８０を有する。

なお、ＥＭＳ６０及びＢＭＵ６２は、所定のデータ形式を有する情報セットを適時に送受信することで、蓄電部５６の充放電制御に関する情報を相互に共有する。具体的には、ＥＭＳ６０は、１種類の情報セット８１（「第１情報セット」ともいう）をＢＭＵ６２に向けて送信する。また、ＢＭＵ６２は、２種類の情報セット８２（「第２情報セット」ともいう）、情報セット８３（「第３情報セット」ともいう）をＥＭＳ６０に向けて送信する。

［電力管理システム１０の動作］
この実施形態に係る電力管理システム１０は、以上のように構成される。続いて、電力管理システム１０の動作について、より詳細には、管理用端末４０及び蓄電システム１６の動作を中心に説明する。

＜管理用端末４０の動作＞
先ず、特定のユーザ（いわゆる管理者）は、建物１４内にある管理用端末４０を操作することで、蓄電システム１６の運転設定を行う。運転設定の内容には、例えば、蓄電システム１６の構成、分散型電源１８の接続有無及び種別、電源情報、又は、運転の計画・方針に関する情報（以下、運転計画情報９０）が含まれる。運転計画情報９０は、例えば、使用電力量の目標値、計画値、蓄電部５６の運転属性（具体的には、通常運転、保守運転、自立運転等）が挙げられる。

図３は、図１及び図２の蓄電システム１６に関する運転計画情報９０の一例を示す概略図である。運転計画情報９０は、運転時間帯毎の運転計画を示す情報、ここでは１日単位のテーブルデータである。この運転計画情報９０は、４月１日における使用電力量の計画値及び目標値（例えば、２時間単位）を示す。また、運転計画情報９０は、同日の０時〜９時の時間帯では「通常運転：モードＡ」、同日の９時〜１５時の時間帯では「通常運転：モードＢ」、同日の１５時〜２２時の時間帯では「通常運転：モードＣ」、同日の２２時〜２４時の時間帯では再び「通常運転：モードＡ」であることを示す。

ここで、「通常運転：モードＡ」は、優先的に蓄電部５６へ充電する運転パターンである。「通常運転：モードＢ」は、優先的に太陽光発電機２０から給電する運転パターンである。「通常運転：モードＣ」は、優先的に蓄電部５６から給電するモードである。モードの種類はこれに限られず、例えば、負荷の最大使用電力を抑制する「ピークカット」、一定割合の使用電力を蓄電システム１６から給電する「定率放電」等の高次の運転モードが含まれてもよい。

管理用端末４０は、運転計画に関する設定の入力又は変更を受け付けた後に、設定された内容を運転計画情報９０として一時的に記憶する。そして、管理用端末４０は、運転計画の実行に先立ち、記憶された１日毎の運転計画情報９０を、蓄電システム１６のＥＭＳ６０に向けて送信する。

＜蓄電システム１６の動作＞
続いて、蓄電システム１６の動作について、図４〜図７のシーケンス図を主に参照しながら詳細に説明する。各シーケンス図は、ＰＣＳ５０、ＥＭＳ６０及びＢＭＵ６２の３者間における処理過程を示す。

ＥＭＳ６０は、情報記憶部７６から読み出した運転計画情報９０を参照することで、現在時刻が属する運転時間帯での運転計画を選択し、該運転計画に従って逐次動作する。図３例では、現在時刻が「４月１日１２時００分」であるため、ＥＭＳ６０は、「通常運転：モードＢ」に従って動作することになる。

このようにして、蓄電システム１６は、ユーザにより事前に設定された運転計画（例えば、ピークカット）に従って蓄電部５６の充放電制御を実行することで、建物１４内における１日当たりの最大使用電力量を抑制できる。

＜通常運転＞
先ず、運転属性が「通常運転」である蓄電システム１６の動作（正常系及び異常系）について、図４のシーケンス図を参照しながら説明する。この「通常運転」は、系統電源１２から電力が供給された状態下における運転形態である。

図４のステップＳ０１において、ＥＭＳ６０（情報記憶部７６）は、蓄電部５６の運転計画を示す運転計画情報９０を記憶する。ステップＳ０２において、ＥＭＳ６０（情報収集部７７）は、蓄電部５６の制御条件を算出するための各種情報を収集する。

ステップＳ１１において、ＥＭＳ６０は、ＢＭＵ６２に対して第１情報セットを送信することで、第２情報セットの送信要求を行う。第１情報セットには、上記した運転属性の他、それ以外に必要な情報、例えば、蓄電部５６の電源情報、系統電源１２の電源情報、ＰＣＳ５０の制御量、ＥＭＳ６０及びＰＣＳ５０のステータス情報、ＥＭＳ６０のタイムスタンプが含まれてもよい。この場合、情報収集部７７は、送信処理に先立ち、蓄電部５６及び系統電源１２の電源情報を情報記憶部７６から読み出して収集しておく。

ステップＳ１２において、ＢＭＵ６２（充放電条件決定部８０）は、ステップＳ１１にて受信した第１情報セットを用いて、運転計画（ここでは運転属性）に応じた蓄電部５６の充放電条件を決定する。この決定に先立ち、データ収集器７４は、組電池センサ７０及び複数のセルセンサ７２から入力された測定信号の時系列をＢＭＵ６２側に出力する。

そして、状態診断部７９は、この測定信号の時系列を解析することで蓄電部５６の状態に相関する物理量（電圧、電流、温度の代表値）を算出すると共に、当該物理量に基づいて蓄電部５６の状態を診断する。代表値は、例えば、最高値、最低値、平均値、最頻値、中央値を含む統計量である。

充放電条件決定部８０は、運転属性が「通常運転」である旨及び測定部６４からの物理量に基づいて、蓄電部５６の作動範囲を制約する充放電制約条件（単に「制約条件」という）を含む充放電条件を算出し、決定する。「制約条件」とは、例えば、蓄電部５６の電圧、電流、電力、ＳＯＣ（State Of Charge）、ＳＯＨ（State Of Health）である。

セル電池５８が鉛蓄電池である場合、過充電に強い反面、過充電状態では特に充放電のエネルギー効率が低い傾向がある。一方、セル電池５８がリチウムイオン電池である場合、過充電及び過放電に弱い反面、幅広い充電状態において充放電のエネルギー効率が高い傾向がある。そこで、充放電条件決定部８０は、上記したような電源特性の違いを考慮することで、蓄電部５６に適した制約条件を決定する。

ステップＳ１３において、ＢＭＵ６２は、ステップＳ１２で決定された制約条件及び蓄電部５６の状態を含む第２情報セットをＥＭＳ６０に向けて送信する。第２情報セットには、上記した制約条件の他、それ以外に必要な情報、例えば、組電池としての測定結果、各セル電池５８の測定結果、制約条件の履歴情報、ＢＭＵ６２及び蓄電部５６のステータス情報、ＢＭＵ６２のタイムスタンプが含まれてもよい。

ステップＳ１４において、ＥＭＳ６０の制御条件算出部７８は、ステップＳ１３にて受信した第２情報セットに基づいて蓄電部５６の制御条件を算出する。制御条件算出部７８は、具体的には、情報記憶部７６から読み出した運転計画情報９０、並びに、ＢＭＵ６２から受信した蓄電部５６の状態及び制約条件を用いて制御条件を算出する。

なお、制御条件算出部７８は、この算出処理の際に、情報記憶部７６に記憶された電源情報、及び、情報取得部７７により取得された電力使用情報、電力供給情報、温度情報のうち少なくとも１つの情報を併せて用いてもよい。

ステップＳ１５において、ＥＭＳ６０は、ＰＣＳ５０に対して蓄電部５６の制御命令を行う。具体的には、ＥＭＳ６０は、ステップＳ１４で算出された制御条件を含む命令信号をＰＣＳ５０に向けて送信する。

ステップＳ１６において、ＰＣＳ５０は、ステップＳ１５にて受信した命令信号に含まれる制御条件（結果的に、制約条件）を満たすように、蓄電部５６の充放電制御を実行する。ステップＳ１７において、ＰＣＳ５０は、ステップＳ１６でのＰＣＳ５０による制御状態（直流側又は交流側の電圧・電流・電力を含む）を、自身のステータス情報と併せてＥＭＳ６０に通知する。

このように、蓄電システム１６は、運転状態が「正常」である場合、定期的又は不定期的にステップＳ１１〜Ｓ１７を順次繰り返す。続いて、運転状態が「正常」である最中にＢＭＵ６２側で何らかの「異常」を検出した際の、蓄電システム１６の動作について説明する。

ステップＳ２１において、ＢＭＵ６２は、アラームの識別情報及び異常レベルを含む異常メッセージをＥＭＳ６０に対して通知する。ステップＳ２２において、ＥＭＳ６０は、ステップＳ２１にて異常メッセージを受信した旨をＢＭＵ６２に対して応答通知をする。

ステップＳ２３において、ＥＭＳ６０は、ステップＳ２１にて取得した異常レベルに応じて蓄電部５６の制御条件を算出する。例えば、ＥＭＳ６０は、運転状態が「正常」の場合と比べて小さい制御量、或いは、充放電制御を実質的に停止させる制御値を、制御条件として算出してもよい。これとは別に、ＥＭＳ６０は、開閉器５４に対して開動作を指示する信号を出力することで、充放電制御を停止させてもよい。

ステップＳ２４において、ＥＭＳ６０は、ＰＣＳ５０に対して蓄電部５６の制御命令を行う。ステップＳ２５において、ＰＣＳ５０は、受信した命令信号に基づいて蓄電部５６の充放電制御を実行する。ステップＳ２６において、ＰＣＳ５０は、ＰＣＳ５０自身の制御状態及びステータス情報をＥＭＳ６０に通知する。

このように、ＢＭＵ６２は、蓄電部５６の作動範囲を制約する制約条件を決定及び送信し、ＥＭＳ６０の制御条件算出部７８は、この制約条件に収まるように制御条件を算出する。蓄電部５６の状態を反映させた作動範囲内にて運転を行うことで、蓄電システム１６全体の高効率化が一層図られる。

＜保守運転＞
続いて、運転属性が「保守運転」である蓄電システム１６の動作について、図５〜図７のシーケンス図を参照しながら説明する。「保守運転」には、例えば、蓄電部５６を満充電状態にする「回復充電」、蓄電部５６の満充電容量を測定する「容量試験」等が挙げられる。

図５のステップＳ３０において、ＥＭＳ６０（情報収集部７７）は、運転属性の変更に伴い、蓄電部５６の制御条件を算出するための各種情報（運転計画情報９０を含む）を収集する。

ステップＳ３１において、ＥＭＳ６０は、ＢＭＵ６２に対して「保守運転」へ移行した旨を通知する。ステップＳ３２において、ＢＭＵ６２は、ステップＳ３１にて移行通知を受信した旨をＥＭＳ６０に対して応答通知をする。これにより、ＥＭＳ６０及びＢＭＵ６２は、蓄電システム１６の運転属性が「保守運転」に移行した旨を共有する。

ステップＳ３３において、ＥＭＳ６０及びＢＭＵ６２は、「保守運転」におけるフェーズの進捗管理を開始する。例えば「回復充電」の場合、［１］ＣＣ（Constant-Current）充電、［２］ＣＶ（Constant-Voltage）充電、［３］停止、の３つのフェーズからなる保守動作シーケンスを実行する。このとき、ＥＭＳ６０は、最初のフェーズ番号（＝１）を記憶しておく。

ステップＳ３４において、ＥＭＳ６０は、ＰＣＳ５０に対して蓄電部５６の制御命令を行う。次いで、ステップＳ３５において、ＰＣＳ５０は、受信した命令信号に基づいて蓄電部５６の充放電制御を実行する。次いで、ステップＳ３６において、ＰＣＳ５０は、ＰＣＳ５０自身の制御状態及びステータス情報をＥＭＳ６０に通知する。

ステップＳ４１において、ＥＭＳ６０は、ＢＭＵ６２に対して第１情報セットを送信することで、第３情報セットの送信要求を行う。この第１情報セットには、ステップＳ１１（図４）で述べた各種情報の他、上記のフェーズ番号（＝１）が含まれる。

ステップＳ４２において、ＢＭＵ６２（充放電条件決定部８０）は、ステップＳ４１にて受信した第１情報セットを用いて、運転属性及び／又はフェーズ番号に応じた蓄電部５６の充放電条件を決定する。この決定に先立ち、データ収集器７４は、ステップＳ１２（図４）の場合と同様に、蓄電部５６の状態に相関する物理量を出力する。

充放電条件決定部８０は、運転属性が「保守運転」である旨及び測定部６４からの物理量に基づいて、蓄電部５６の保守動作シーケンスに関わる制御パラメータの集合である充放電推奨条件（単に「推奨条件」という）を含む充放電条件を算出し、決定する。「推奨条件」とは、例えば、ＣＶ電圧値、ＣＣ電流値、充電時間、放電時間、停止時間、開閉器５４のオン・オフ状態である。

ステップＳ４３において、ＢＭＵ６２は、ステップＳ４２で決定された推奨条件を含む第３情報セットをＥＭＳ６０に向けて送信する。第３情報セットには、上記した推奨条件の他、第２情報セットと同様の情報が含まれてもよい。

ステップＳ４４において、ＥＭＳ６０の制御条件算出部７８は、ステップＳ４３にて受信した第３情報セットに基づいて、蓄電部５６の制御条件を算出する。制御条件算出部７８は、図４のステップＳ１４の場合と同様に、情報記憶部７６から読み出した運転計画情報９０、並びに、ＢＭＵ６２から受信した蓄電部５６の状態及び制約条件を用いて制御条件を算出する。この算出処理の際に、電源情報、電力使用情報、電力供給情報及び温度情報のうち少なくとも１つの情報を併せて用いてもよい。

ステップＳ４５において、ＥＭＳ６０は、ＰＣＳ５０に対して蓄電部５６の制御命令を行う。具体的には、ＥＭＳ６０は、ステップＳ４４で算出された制御条件を含む命令信号をＰＣＳ５０に向けて送信する。

ステップＳ４６において、ＰＣＳ５０は、ステップＳ４５にて受信した命令信号に含まれる制御条件（結果的に、制約条件及び推奨条件）を満たすように、蓄電部５６の充放電制御を実行する。ステップＳ４７において、ＰＣＳ５０は、ステップＳ４６でのＰＣＳ５０による制御状態を、自身のステータス情報と併せてＥＭＳ６０に通知する。このように、蓄電システム１６は、定期的又は不定期的にステップＳ４１〜Ｓ４７を順次繰り返すことで、保守動作シーケンスの第１フェーズを実行する。

図６のステップＳ５１において、ＥＭＳ６０は、次のフェーズに移行可能か否かを判断する。移行可能であると判断された場合、次のステップ（Ｓ５２）に進む。

ステップＳ５２において、ＥＭＳ６０は、ＢＭＵ６２に対して第１情報セットを送信することで、第３情報セットの送信要求を行う。ここで、第１情報セットに含まれるフェーズ番号が更新前の値（＝１）である点に留意する。

ステップＳ５３において、ＢＭＵ６２の充放電条件決定部８０は、運転属性及び／又はフェーズ番号に応じた推奨条件を決定する。ステップＳ５４において、ＢＭＵ６２は、推奨条件を含む第３情報セットをＥＭＳ６０に向けて送信する。これにより、ＥＭＳ６０は、フェーズ移行前における蓄電部５６の推奨条件を取得する。

ステップＳ５５において、ＥＭＳ６０は、ＢＭＵ６２に対して第１情報セットを送信することで、第３情報セットの送信要求を行う。ここで、第１情報セットに含まれるフェーズ番号が更新後の値（＝２）である点に留意する。

ステップＳ５６において、ＢＭＵ６２の充放電条件決定部８０は、運転属性及び／又はフェーズ番号に応じた推奨条件を決定する。ステップＳ５７において、ＢＭＵ６２は、推奨条件を含む第３情報セットをＥＭＳ６０に向けて送信する。これにより、ＥＭＳ６０は、フェーズ移行後における蓄電部５６の推奨条件を取得する。

ステップＳ５８において、ＥＭＳ６０の制御条件算出部７８は、受信した第３情報セットに基づいて蓄電部５６の制御条件を算出する。ステップＳ５９において、ＥＭＳ６０は、算出した制御条件を含む命令信号をＰＣＳ５０に向けて送信する。ステップＳ６０において、ＰＣＳ５０は、受信した命令信号に含まれる制御条件を満たすように、蓄電部５６の充放電制御を実行する。ステップＳ６１において、ＰＣＳ５０は、ＰＣＳ５０自身の制御状態及びステータス情報をＥＭＳ６０に通知する。

このように、蓄電システム１６は、定期的又は不定期的にステップＳ５５〜Ｓ６１を順次繰り返すことで、保守動作シーケンスの第２フェーズを実行する。ところで、ＢＭＵ６２は、特定の移行条件を満たす場合に、次のフェーズに移行させることができる。

図７のステップＳ７１において、ＢＭＵ６２は、次のフェーズに移行可能か否かを判断する。移行可能であると判断された場合、次のステップ（Ｓ７２）に進む。

ステップＳ７２において、ＢＭＵ６２は、ＥＭＳ６０に対してフェーズの移行要求を行う。ステップＳ７３において、ＥＭＳ６０は、ステップＳ７２にてフェーズの移行要求を受信した旨をＢＭＵ６２に対して応答通知をする。

以下、ステップＳ７４〜Ｓ８０において、蓄電システム１６は、図６のステップＳ５５〜Ｓ６１の場合と同様にして、保守動作シーケンスの第３フェーズを実行する。

ステップＳ９０において、ＥＭＳ６０及びＢＭＵ６２は、現在実行中の保守動作シーケンスが完了したことを条件に、「保守運転」におけるフェーズの進捗管理を終了する。ステップＳ９１において、ＥＭＳ６０は、「保守運転」を終了すると共に、次に選択された運転計画に従って動作する。

このように、ＢＭＵ６２は、運転属性が「保守運転」である場合、蓄電部５６の保守動作シーケンスに関わる制御パラメータの推奨条件を更に含む充放電条件を決定及び送信し、ＥＭＳ６０の制御条件算出部７８は、この推奨条件に従うように制御条件を算出する。蓄電部５６の状態を反映させた推奨条件にて保守運転を行うことで、蓄電システム１６の長寿命化が一層図られる。

＜蓄電システム１６の拡張性＞
ところで、この蓄電システム１６は、蓄電部５６とは別の分散型電源１８を増設可能に構成されている。以下、増設前後における蓄電システム１６の動作について説明する。

図２に戻って、増設前の蓄電システム１６には、拡張用ＰＣＳ５２が設置されていないと想定する。この場合、ＥＭＳ６０は、蓄電部５６の電源情報（以下、第１電源情報）を情報記憶部７６から読み出した後、この第１電源情報を更に用いて命令信号を生成及び送信することで、ＰＣＳ５０に充放電制御を実行させる。これにより、蓄電部５６の特性に適した充放電制御を実行できる。

その一方、増設後の蓄電システム１６には、拡張用ＰＣＳ５２が追加的に設置されている。このとき、ＥＭＳ６０は、拡張用ＰＣＳ５２との間で相互に通信することで、分散型電源１８との接続有無及び種別を認識する。そして、ＥＭＳ６０は、分散型電源１８の電源情報（以下、第２電源情報）を情報記憶部７６から読み出した後、蓄電部５６の場合と同様に上記した手法を用いて、分散型電源１８の制御条件を決定する。

つまり、ＥＭＳ６０は、この第２電源情報を用いて生成した命令信号を拡張用ＰＣＳ５２に向けて送信することで、蓄電部５６の充放電制御と併せて又はこれとは別に、分散型電源１８の電力制御を実行させる。これにより、他の構成要素（ＰＣＳ５０、ＥＭＳ６０及びＢＭＵ６２）に影響を与えることなく、拡張電源装置としての分散型電源１８を容易に増設可能となり、しかも分散型電源１８との連携を図ることで買電電力量を一層抑制できる。

また、分散型電源１８を増設することで、蓄電部５６からの給電量を可能な限り抑制した蓄電システム１６の運用を遂行できる。つまり、分散型電源１８からの給電量を相対的に増やすと共に蓄電部５６からの給電量を相対的に減らすことで、蓄電部５６の充電動作に起因する電力損失を小さくできる利点がある。これに加えて、蓄電部５６による累積放電量を抑制可能となるので、蓄電部５６の劣化が進み難くなるという利点もある。

［蓄電システム１６による効果］
以上のように、蓄電システム１６は、［１］電力を充放電可能に構成された蓄電部５６と、［２］蓄電部５６の充放電制御を実行するＰＣＳ５０と、［３］ＰＣＳ５０に対して命令信号を送信することでＰＣＳ５０に充放電制御を実行させるＥＭＳ６０と、［４］蓄電部５６の状態に相関する物理量を測定する測定部６４と、［５］ＥＭＳ６０との間で相互に通信可能であり、且つ、測定部６４により測定された物理量に基づいて蓄電部５６の状態を診断するＢＭＵ６２を備える。

ＥＭＳ６０は、蓄電部５６の運転計画を示す運転計画情報９０を記憶する情報記憶部７６と、命令信号に含まれる蓄電部５６の制御条件を算出する制御条件算出部７８を有する。ＢＭＵ６２は、ＥＭＳ６０から受信した運転計画情報９０及び測定部６４から取得した物理量に基づき、運転計画に応じた蓄電部５６の充放電条件を決定すると共に、蓄電部５６の状態及び充放電条件をＥＭＳ６０に向けて送信する。そして、制御条件算出部７８は、情報記憶部７６から読み出した運転計画情報９０、並びに、ＢＭＵ６２から受信した蓄電部５６の状態及び充放電条件を用いて制御条件を算出する。

図４〜図７のシーケンス図によれば、ＥＭＳ６０は、蓄電部５６の運転計画を示す運転計画情報９０を記憶する（Ｓ０１）。ＢＭＵ６２は、ＥＭＳ６０から受信した運転計画情報９０（情報セット８１）及び測定部６４から取得した物理量に基づいて、運転計画に応じた蓄電部５６の充放電条件を決定し（Ｓ１２、Ｓ４２、Ｓ５３、Ｓ５６、Ｓ７５）、蓄電部５６の状態及び充放電条件（情報セット８２、８３）をＥＭＳ６０に向けて送信する（Ｓ１３、Ｓ４３、Ｓ５４、Ｓ５７、Ｓ７６）。そして、ＥＭＳ６０は、運転計画情報９０、蓄電部５６の状態及び充放電条件を用いて制御条件を算出する（Ｓ１４、Ｓ２３、Ｓ４４、Ｓ５８、Ｓ７７）。

このように、ＥＭＳ６０は、蓄電部５６の運転計画を示す運転計画情報９０を記憶し、この運転計画情報９０をＢＭＵ６２に送信するので、ＥＭＳ６０及びＢＭＵ６２は、別異の装置を介在させることなく蓄電部５６の運転計画を自動的に共有できる。また、ＢＭＵ６２は、運転計画に応じた蓄電部５６の充放電条件を決定すると共に、蓄電部５６の状態と併せてこの充放電条件をＥＭＳ６０に向けて送信するので、ＥＭＳ６０は、蓄電部５６の運転計画及び状態を同時に考慮した制御条件を算出可能である。これにより、蓄電部５６の運転計画及び状態の組み合わせに適したきめ細かな充放電制御を実行できる。

また、ＥＭＳ６０は、建物１６内における電力の使用に関する電力使用情報、及び、系統電源１２からの電力の供給に関する電力供給情報を収集する情報収集部７７を有し、制御条件算出部７８は、収集された電力使用情報及び電力供給情報を更に用いて蓄電部５６の制御条件を算出してもよい。これにより、建物１４内での電力使用状況及び電力供給状況を併せて考慮した、最適な充放電制御を実行できる。

また、情報記憶部７６は、運転時間帯毎の運転計画を示す運転計画情報９０を記憶し、ＥＭＳ６０及びＢＭＵ６２は、現在時刻が属する運転時間帯での運転計画情報９０が示す運転計画に従って動作（協働）してもよい。これにより、運転計画の時系列に従った高度な充放電制御を実行できる。

［変形例］
続いて、変形例に係る蓄電システム１００について、図８を参照しながら説明する。なお、本実施形態と同様の構成要素については、同一の参照符号を付すると共にその説明を省略する。

図８に示すように、蓄電システム１００は、ＥＭＳ６０及びＢＭＵ６２に代わって、一体型ＥＭＳ１０２を備える点で本実施形態（図２）と異なる。一体型ＥＭＳ１０２は、ＣＰＵ、ＲＡＭを含んで構成され、記憶されたプログラムを読み出し実行することで、ＥＭＳ機能１０４及びＢＭＵ機能１０６を実現可能である。

ＥＭＳ機能１０４及びＢＭＵ機能１０６はソフトウェアモジュールからなり、両者間にて内部通信を行うことで本実施形態と同等の動作を実行できる。このように、電力管理手段及び状態診断手段を一体の装置（一体型ＥＭＳ１０２）として構成することで、設備コストの低減のみならず、蓄電システム１００における装置構成の簡素化、維持管理工数の削減、或いは故障リスクの低減が図られる。

［備考］
なお、この発明は、上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

本実施形態では、ＥＭＳ６０は、運転計画情報９０のうち「運転属性」のみをＢＭＵ６２に向けて送信しているが、これ以外の一部の情報、或いは全ての情報を送信・共有してもよい。

本実施形態では、分散型電源１８は、ＰＣＳ５０と異なる拡張用ＰＣＳ５２に接続可能であるが、これと同一の電力変換器（すなわちＰＣＳ５０）に接続してもよい。この接続形態の場合、ＥＭＳ６０は、ＰＣＳ５０に対して制御信号を送信することで、分散型電源１８の電力制御を実行する。

本実施形態では、電力管理システム１０に１つの蓄電システム１６が配されているが、２つ以上の蓄電システム１６が並列的に配されてもよい。この場合、２つ以上のＥＭＳ６０間にて互いに通信可能であれば、２つ以上の蓄電部５６の組み合わせに適したきめ細かい充放電制御を実行可能となり、システム全体で最適化された電力管理が可能になる。

１０‥電力管理システム １２‥系統電源
１４‥建物（電力サービスエリア） １６、１００‥蓄電システム
１８‥分散型電源 ２８、３０‥一般負荷
３２‥重要負荷 ３４‥電力量取得部
３６‥温度計 ４０‥管理用端末
５０‥ＰＣＳ（電力変換器） ５２‥拡張用ＰＣＳ
５４‥開閉器 ５６‥蓄電部
５８‥セル電池 ６０‥ＥＭＳ（電力管理手段）
６２‥ＢＭＵ（状態診断手段） ６４‥測定部
７０‥組電池センサ ７２‥セルセンサ
７４‥データ収集器 ７６‥情報記憶部
７７‥情報収集部 ７８‥制御条件算出部
７９‥状態診断部 ８０‥充放電条件決定部
８１〜８３‥情報セット ９０‥運転計画情報
１０２‥一体型ＥＭＳ １０４‥ＥＭＳ機能部（電力管理手段）
１０６‥ＢＭＵ機能部（状態診断手段）

Claims (8)

1. 電力を充放電可能に構成された蓄電部と、
   前記蓄電部の充放電制御を実行する電力変換器と、
   前記電力変換器に対して命令信号を送信することで前記電力変換器に前記充放電制御を実行させる電力管理手段と、
   前記蓄電部の状態に相関する物理量を測定する測定部と、
   前記電力管理手段との間で相互に通信可能であり、且つ、前記測定部により測定された前記物理量に基づいて前記蓄電部の状態を診断する状態診断手段と
   を備え、
   前記電力管理手段は、
   前記蓄電部の運転計画を示す運転計画情報を記憶する情報記憶部と、
   前記命令信号に含まれる前記蓄電部の制御条件を算出する制御条件算出部と
   を有し、
   前記状態診断手段は、前記電力管理手段から受信した前記運転計画情報及び前記測定部から取得した前記物理量に基づき、前記運転計画に応じた前記蓄電部の充放電条件を決定すると共に、前記蓄電部の状態及び前記充放電条件を前記電力管理手段に向けて送信し、
   前記制御条件算出部は、前記情報記憶部から読み出した前記運転計画情報、並びに、前記状態診断手段から受信した前記蓄電部の状態及び前記充放電条件を用いて前記制御条件を算出し、
   前記運転計画における運転属性が複数のフェーズを含む保守運転である場合に、前記状態診断手段は、前記蓄電部の保守動作シーケンスに関わる制御パラメータの充放電推奨条件を更に含む前記充放電条件を決定及び送信する第１処理を実行し、
   前記制御条件算出部は、前記第１処理で決定および送信された前記充放電推奨条件に従うように前記制御条件を算出する第２処理を実行し、
   それぞれの前記フェーズにおいて、前記第１処理と前記第２処理とが繰り返し実行され、
   前記状態診断手段は、前記第１処理において、前記測定部から取得した前記物理量に基づいて、そのときの前記フェーズに応じた前記充放電条件を決定する
   ことを特徴とする蓄電システム。
2. 前記電力変換器は、電力サービスエリア内の電力設備を介して系統電源に接続され、
   前記電力管理手段は、前記電力サービスエリア内における電力の使用に関する電力使用情報、及び、前記系統電源からの電力の供給に関する電力供給情報を収集する情報収集部を更に有し、
   前記制御条件算出部は、前記情報収集部により収集された前記電力使用情報及び前記電力供給情報を更に用いて前記制御条件を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
3. 前記情報記憶部は、運転時間帯毎の運転計画を示す前記運転計画情報を記憶し、
   前記電力管理手段及び前記状態診断手段は、現在時刻が属する前記運転時間帯での前記運転計画情報が示す前記運転計画に従って動作する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電システム。
4. 前記状態診断手段は、前記蓄電部の作動範囲を制約する充放電制約条件を含む前記充放電条件を決定及び送信し、
   前記制御条件算出部は、前記充放電制約条件に収まるように前記制御条件を算出する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電システム。
5. 前記情報記憶部は、前記蓄電部の電源特性に関する第１電源情報を更に記憶し、
   前記電力管理手段は、前記情報記憶部から読み出した前記第１電源情報を更に用いて命令信号を生成及び送信することで、前記電力変換器に前記充放電制御を実行させる
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電システム。
6. 前記電力変換器と同一の又は異なる電力変換器は、前記蓄電部とは別の分散型電源と接続可能であり、
   前記情報記憶部は、前記分散型電源の電源特性に関する第２電源情報を更に記憶し、
   前記電力管理手段は、前記情報記憶部から読み出した前記第２電源情報を用いて命令信号を生成及び送信することで、前記同一の又は異なる電力変換器に前記分散型電源の電力制御を実行させる
   ことを特徴とする請求項５に記載の蓄電システム。
7. 前記電力管理手段及び前記状態診断手段は、一体の装置として構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の蓄電システム。
8. 電力を充放電可能に構成された蓄電部と、
   前記蓄電部の充放電制御を実行する電力変換器と、
   前記電力変換器に対して命令信号を送信することで前記電力変換器に前記充放電制御を実行させる電力管理手段と、
   前記蓄電部の状態に相関する物理量を測定する測定部と、
   前記電力管理手段との間で相互に通信可能であり、且つ、前記測定部により測定された前記物理量に基づいて前記蓄電部の状態を診断する状態診断手段と
   を備える蓄電システムの制御方法であって、
   前記蓄電部の運転計画を示す運転計画情報を記憶する記憶ステップと、
   前記命令信号に含まれる前記蓄電部の制御条件を算出する算出ステップと
   を前記電力管理手段に実行させ、
   前記電力管理手段から受信した前記運転計画及び前記測定部から取得した前記物理量に基づき、前記運転計画に応じた前記蓄電部の充放電条件を決定する決定ステップと、
   前記蓄電部の状態及び決定された前記充放電条件を前記電力管理手段に向けて送信する送信ステップと
   を前記状態診断手段に実行させ、
   前記算出ステップでは、読み出した前記運転計画情報、並びに、受信した前記蓄電部の状態及び前記充放電条件を用いて前記制御条件を算出し、
   前記運転計画における運転属性が複数のフェーズを含む保守運転である場合に、前記蓄電部の保守動作シーケンスに関わる制御パラメータの充放電推奨条件を更に含む前記充放電条件を決定及び送信する第１処理ステップを前記状態診断手段に実行させ、
   前記第１処理ステップで決定および送信された前記充放電推奨条件に従うように前記制御条件を算出する第２処理ステップを、前記電力管理手段に実行させ、
   それぞれの前記フェーズにおいて、前記第１処理ステップと前記第２処理ステップとが繰り返し実行され、
   前記第１処理ステップは、前記測定部から取得した前記物理量に基づいて、そのときの前記フェーズに応じた前記充放電条件を決定させる処理を含む
   ことを特徴とする蓄電システムの制御方法。

Images