JPWO2017033399A1 - 管理装置、充放電制御装置、蓄電システム、及び充放電制御方法 - Google Patents

Abstract

制御部は、蓄電デバイスを第１の目標ＳＯＣまで充電した後、第２の目標ＳＯＣまで放電する充放電制御を指示する。制御部は、蓄電デバイスの次回の充放電サイクル時における予測温度が高くなるにつれて、第１の目標ＳＯＣ及び第２の目標ＳＯＣを低下させる。制御部は、第１の目標ＳＯＣ及び第２の目標ＳＯＣを低下させる際、第１の目標ＳＯＣより、第２の目標ＳＯＣを大きく低下させる充放電制御を指示する。

Description

本発明は、蓄電デバイスを管理する管理装置、充放電制御装置、蓄電システム、及び充放電制御方法に関する。

電力需要は時間帯により変動するため、電力需要の少ない時間帯に蓄電池に充電し、電力需要の多い時間帯に放電するピークカット／ピークシフトが実施されている。蓄電池にはサイクル劣化と保存劣化がある。サイクル劣化は、充放電を繰り返すことにより電池容量が低下していく現象である。保存劣化は、電池の使用・不使用に関わらず時間経過に伴い電池の容量が低下していく現象である。いずれの劣化も、電池内で発生する不可逆な化学反応に起因する。

保存劣化はＳＯＣ(State Of Charge)が高い状態にあるほど進行する。また高温であるほど電池内部の化学反応が促進されるため進行する。そこで蓄電池が高温のとき充電目標のＳＯＣを下げることが考えられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−０３０７５３号公報

ピークカット／ピークシフトに蓄電池を使用する場合、次のピークの時間帯に放電する電力量に見合った電力を予め蓄電池に充電しておく必要がある。電力は電圧と電流の積で規定されるため、ＳＯＣが低い状態（電池電圧が低い状態）ではＳＯＣが高い状態（電池電圧が高い状態）より、同じ電力を供給するのに必要な電流量が増加する。電流量が増加すると充放電サイクルが早く進むことになり、サイクル劣化が進行する。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、放電時に要求される電力供給量を確保しつつ蓄電デバイスの劣化を抑制する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の管理装置は、蓄電デバイスを第１の目標ＳＯＣ(State OfCharge)まで充電した後、第２の目標ＳＯＣまで放電する充放電制御を指示する制御部を備える。前記制御部は、前記蓄電デバイスの次回の充放電サイクル時における予測温度が高くなるにつれて、前記第１の目標ＳＯＣ及び前記第２の目標ＳＯＣを低下させる充放電制御を指示する。

本発明の別の態様は、充放電制御方法である。この方法は、蓄電デバイスの充放電制御方法であって、前記蓄電デバイスを所定の第１のＳＯＣ(State Of Charge)まで充電した後、所定の第２のＳＯＣまで放電する充放電制御を繰り返し、前記蓄電デバイスの予測温度が高くなるにつれて、前記第１のＳＯＣ及び前記第２のＳＯＣが低下するよう前記蓄電デバイスを制御する。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、放電時に要求される電力供給量を確保しつつ蓄電デバイスの劣化を抑制することができる。

図１は本発明の実施の形態に係る蓄電システムを説明するための図である。 図２は図１の電池管理部の構成を示す図である。 図３は明日の電力需要推移、明日の蓄電池から放電すべき放電量、明日の蓄電池の充放電計画の一例を示す図である。 図４は蓄電池の充放電パターンの一例を示す図である。 図５は温度をもとに蓄電池の使用ＳＯＣ範囲を決定する方法を説明するための図である。 図６は本発明の実施の形態に係る電力需要・温度予測装置と電池管理部の動作を説明するためのフローチャートである。

図１は、本発明の実施の形態に係る蓄電システム１を説明するための図である。蓄電システム１は、発電所２で発電された電力を需要家４に送電するための系統３に接続される。蓄電システム１は充放電制御装置１０及び蓄電モジュール２０を含む。

蓄電モジュール２０は蓄電池２１および監視部２２を含む。蓄電池２１には、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、鉛電池セルなどを使用することができる。多数の電池セルを直列接続することにより蓄電池２１の電圧を高くすることができ、多数の電池セルを並列接続することにより蓄電池２１の容量を増大させることができる。以下の説明ではリチウムイオン電池セルを直並列接続して蓄電池２１を構成する例を想定する。

監視部２２は蓄電池２１の状態を監視し、監視データを充放電制御装置１０の電池管理部１４に通信線を介して送信する。監視部２２は温度センサ２２１、電圧センサ２２２、電流センサ２２３を含む。温度センサ２２１は蓄電池２１の温度を検出する。例えば、蓄電池２１の電池セルを収納するスタック内にサーミスタを設置し、サーミスタの両端電圧またはサーミスタに流れる電流から温度を推定する。

電圧センサ２２２は各電池セルの電圧および蓄電池２１全体の電圧を検出する。電流センサ２２３は蓄電池２１の各電流路および蓄電池２１全体に流れる電流を検出する。例えば、各電流路にホール素子またはシャント抵抗を接続し、ホール素子の出力電圧またはシャント抵抗の両端電圧をもとに各電流路の電流を検出する。蓄電池２１全体に流れる電流は、各電流路が合流した後の電流路から直接検出してもよいし、各電流路の検出電流を加算することにより求めてもよい。

監視部２２は検出した温度、電圧、電流を監視データとして定期的に電池管理部１４に送信する。なお電池管理部１４から監視データの取得要求を受信した際は、即座に監視データを電池管理部１４に送信する。

充放電制御装置１０は、双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ１１、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２、コンバータ制御部１３及び電池管理部１４を備える。双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ１１は蓄電池２１の充電時、系統３から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電池２１に供給し、蓄電池２１の放電時、蓄電池２１から供給される直流電力を交流電力に変換して系統３に供給する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１２は、蓄電池２１と双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ１１との間に接続され、蓄電池２１の充電時、電池電圧を系統電圧まで昇圧し、蓄電池２１の放電時に系統電圧を電池電圧に降圧する。

双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ１１は例えば、インバータ回路とフィルタ回路を含む。当該インバータ回路は４つのスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ）をブリッジ接続して構成される。なお三相交流の場合は、６つのスイッチング素子をブリッジ接続して構成される。フィルタ回路はインダクタとコンデンサを含み、蓄電池２１の放電時、インバータ回路から出力される交流電圧および交流電流の波形を正弦波に近づける。コンバータ制御部１３は、双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ１１のインバータ回路を制御する。具体的にはインバータ回路を構成する各スイッチング素子のゲート端子に駆動信号を入力して各スイッチング素子のデューティ比を制御する。

コンバータ制御部１３は蓄電池２１の放電時、設定された力率角に応じて、系統３に出力する交流電流の位相を調整する。コンバータ制御部１３は、双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ１１の入力側の電流、電圧、出力側の電流、電圧の少なくとも１つを監視して、制御対象の電流および／または電圧の検出値と目標値が一致するよう各スイッチング素子のデューティ比を制御する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１２は例えば、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータまたは双方向チョッパで構成される。コンバータ制御部１３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２に含まれる各スイッチング素子のゲート端子に駆動信号を入力して各スイッチング素子のデューティ比を制御する。コンバータ制御部１３は出力側の電流、電圧を監視し、出力側の電流および／または電圧の検出値と目標値が一致するよう各スイッチング素子のデューティ比を制御する。

コンバータ制御部１３は電池管理部１４から充電レート／放電レートを取得し、取得した充電レート／放電レートに応じてＤＣ−ＤＣコンバータ１２の出力電流の目標値を決定する。なおＤＣ−ＤＣコンバータ１２を設けずに双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ１１で直接、充放電制御する構成も可能である。この場合、コンバータ制御部１３は電池管理部１４から取得した充電レート／放電レートに応じて、双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電流の目標値を決定する。なお目標とするＳＯＣへ蓄電池２１を充電または放電できさえすれば、双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ１１、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２を用いる必要はなく、いかなる構成であってもよい。

図１に示すように双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ１１と蓄電池２１の間にＤＣ−ＤＣコンバータ１２を介在させる構成は、直列接続された電池セルのグループを並列接続させる場合においてグループごとにＤＣ−ＤＣコンバータ１２を設置することにより、グループごとの充放電制御を可能とする。

図２は、図１の電池管理部１４の構成を示す図である。電池管理部１４は、蓄電池２１の状態管理と蓄電池２１の充放電制御を担う。電池管理部１４は通信部１４１、制御部１４２を含む。制御部１４２は監視データ取得部１４３、ＳＯＣ推定部１４４、放電指示情報取得部１４５、充放電制御部１４６、及び使用ＳＯＣ範囲決定テーブル１４７を含む。制御部１４２の構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源として、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＦＰＧＡ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。

電池管理部１４と監視部２２間、電池管理部１４とコンバータ制御部１３間は、それぞれ所定のシリアル通信規格に従い通信される。電池管理部１４と電力需要・温度予測装置３０間はインターネットまたは専用線で接続される。通信部１４１は、通信先に応じた通信処理を行う。

監視データ取得部１４３は監視部２２から蓄電池２１の温度、電圧、電流を取得する。ＳＯＣ推定部１４４は蓄電池２１のＳＯＣを推定する。ＳＯＣ推定部１４４は例えば、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）法または電流積算法によりＳＯＣを推定する。ＯＣＶ法は、蓄電池２１が充放電されていない状態において蓄電池２１の開回路電圧を測定し、開回路電圧に応じてＳＯＣを推定する方法である。開回路電圧とＳＯＣとの間には安定した関係があるため、開回路電圧からＳＯＣを推定できる。電流積算法は、蓄電池２１に流れる電流の値を積算することによりＳＯＣを推定する方法である。蓄電池２１の満充電容量に対する電流積算値の割合をもとに充放電により変動したＳＯＣを推定し、充放電前のＳＯＣに加算することにより現在のＳＯＣを推定する。

放電指示情報取得部１４５は、電力需要・温度予測装置３０から放電指示情報を取得する。放電指示情報には、蓄電池２１の明日の放電量と放電時間帯と予測温度が含まれる。予測温度は例えば、明日の予想平均気温であってもよい。充放電制御部１４６は、明日の放電量と放電時間帯をもとに明日の蓄電池２１の充放電計画を作成する。具体的には充放電制御部１４６は、放電指示情報取得部１４５により取得された明日の放電量と予測温度の組み合わせをキーに、使用ＳＯＣ範囲決定テーブル１４７を参照して、蓄電池２１の明日の使用ＳＯＣ範囲を決定する。使用ＳＯＣ範囲の上限が充電目標ＳＯＣとなり、使用ＳＯＣ範囲の下限が放電目標ＳＯＣとなる。

充放電制御部１４６は、特定した充電目標ＳＯＣ、明日の放電開始時刻、及び蓄電池２１の現在のＳＯＣをもとに充電計画を作成し、明日の放電開始時刻と明日の放電終了時刻をもとに放電計画を作成し、明日１日分の充放電計画（充放電パターン）を作成する。充放電制御部１４６は、作成した充放電パターンに従いコンバータ制御部１３に充電指示または放電指示を通知する。

電力需要・温度予測装置３０は、需要家４の負荷で消費される明日の電力需要と温度を予測する。電力需要・温度予測装置３０は例えば、ＥＭＳ（Energy Management System）事業者により管理運営される。電力需要・温度予測装置３０は、天気予報情報を提供しているサーバ（不図示）にアクセスして、蓄電池２１が設置されている地域の明日の予想平均気温を取得する。また電力需要・温度予測装置３０は需要家４の電力使用履歴、明日の気象情報、明日のイベントデータ等のパラメータを需要予測アルゴリズムに入力して、明日の電力需要を予測する。本明細書では需要予測アルゴリズムの中身には注目しない。既存のいずれの需要予測アルゴリズムを用いてもよい。

電力需要・温度予測装置３０は、予測した明日の電力需要推移と、発電所１が発電するピーク電力の目標値をもとに、蓄電池２１から系統３に供給する放電量と放電時間帯を決定する。電力需要・温度予測装置３０は、決定した明日の放電量と放電時間帯を含む放電指示情報を前日に電池管理部１４に通知する。

図３は、明日の電力需要推移、明日の蓄電池２１から放電すべき放電量、明日の蓄電池２１の充放電計画の一例を示す図である。電力需要・温度予測装置３０は、明日の電力需要推移を予測し、予測した電力需要推移に、発電所２が発電するピーク電力の目標値を適用する。図３に示す例では明日の１０：００〜１５：５９の時間帯において、電力需要が目標値を上回っている。電力需要・温度予測装置３０は当該時間帯において、目標値を上回る電力量の積算値を算出し、蓄電池２１から放電すべき放電量を決定する。電力需要・温度予測装置３０は決定した放電量と、蓄電池２１から系統３に放電すべき時間帯を電池管理部１４に通知する。

図４は、蓄電池２１の充放電パターンの一例を示す図である。図４には、同一の電力量を系統３に放電する２つの充放電パターンａ、ｂを示している。図４に示す充放電パターンａ、ｂは４：００から充電を開始して８：００に充電を完了させ、１２：００から放電を開始して１８：００に放電を終了するパターンである。充放電パターンａと充放電パターンｂを比較すると充放電パターンａの方が充放電パターンｂより充電目標ＳＯＣ、放電目標ＳＯＣが高くなっている。即ち充放電パターンａの方が相対的に高いＳＯＣ領域を使用ＳＯＣ範囲としている。なお、充放電パターンは、充放電パターンａ、ｂのような充電や放電が連続される場合に限らず、例えば４：００から充電を開始して２回の休止期間を経て１０：００に充電を完了させ、１２：００から放電を開始して１８：００に放電を終了するパターンであってもよい。

充放電パターンａの方が充放電パターンｂより全体に渡ってＳＯＣが高い状態となるため、充放電パターンａの方が保存劣化が大きくなる。一方、充放電パターンｂの方が充放電パターンａより全体に渡って電池電圧が低い状態となるため、同じ電力を充放電するに必要な充放電電流量が大きくなる。従って充放電パターンｂの方がサイクル劣化が一般的に大きくなる。このようにＳＯＣの高い領域で蓄電池２１を運用するとサイクル劣化が小さくなるが保存劣化が大きくなる。一方、ＳＯＣの低い領域で蓄電池２１を運用すると保存劣化が小さくなるがサイクル劣化が大きくなる。このように両者は一般的にトレードオフの関係にある。以下、使用ＳＯＣ範囲（充電目標ＳＯＣと放電目標ＳＯＣ）の最適動作点を決定することにより、保存劣化とサイクル劣化のトータルの劣化量を最小化する方法を考える。本実施の形態では使用ＳＯＣ範囲の最適動作点を決定するために蓄電池２１の温度を考慮する。

図５は、温度をもとに蓄電池２１の使用ＳＯＣ範囲を決定する方法を説明するための図である。図５では春、夏、秋、冬の典型的な充放電パターンを示している。夏および冬は例えば、冷房または暖房需要の増大により、ピークカット需要が大きくなり、蓄電池２１の充放電電流量が増大する。上段の充放電パターンは、充放電のＳＯＣ中心値を固定（図５では５０％）にしている例である。下段の充放電パターンは、温度に応じて使用ＳＯＣ範囲の動作点を変更して蓄電池２１のトータルの劣化量を最小化する仕組みを導入した場合の例である。

春および秋は冷房および暖房需要が小さくピークカット需要が小さい。従って蓄電池２１の充放電電流量も小さくサイクル劣化も小さい。そこで使用ＳＯＣ範囲を低下させて保存劣化を小さくする。上述のように保存劣化は温度が低いほど小さくなる。図５に示すように使用ＳＯＣ範囲を低下させることにより、充放電電流量が増加してサイクル劣化量が増加するがＳＯＣ低下により保存劣化量が低下する。保存劣化量の低減効果がサイクル劣化量の増加効果を上回るため、使用ＳＯＣ範囲を低下させることにより全体の劣化量が低減される。

夏は気温が高く、冷房需要が大きくピークカット需要も大きい。気温上昇による保存劣化の影響度合いが大きいため、使用ＳＯＣ範囲を低下させて保存劣化を小さくする。図５に示すように使用ＳＯＣ範囲を低下させることにより、充放電電流量が増加してサイクル劣化量が増加するがＳＯＣ低下により保存劣化量が低下する。保存劣化量の低減効果がサイクル劣化量の増加効果を上回るため、使用ＳＯＣ範囲を低下させることにより全体の劣化量が低減される。

冬は気温が低く、暖房需要が大きくピークカット需要も大きい。気温低下により保存劣化量がかなり小さくなっているため、使用ＳＯＣ範囲を上昇させて充放電電流量を減少させ、サイクル劣化を小さくする。図５に示すように使用ＳＯＣ範囲を上昇させることにより、保存劣化量が増加するが、充放電電流量が減少してサイクル劣化量が低下する。サイクル劣化量の低減効果が保存劣化量の増加効果を上回るため、使用ＳＯＣ範囲を上昇させることにより全体の劣化量が低減される。

以上の知見をもとに設計者は実験やシミュレーションにより、蓄電池２１の温度と放電量の組み合わせごとに、蓄電池２１のトータルの劣化量が最小となる使用ＳＯＣ範囲の動作点を導出する。導出した蓄電池２１の温度と放電量の組み合わせごとの使用ＳＯＣ範囲の動作点を使用ＳＯＣ範囲決定テーブル１４７に記述する。充放電制御部１４６は、明日の予測温度と予測放電量の組み合わせをキーに使用ＳＯＣ範囲決定テーブル１４７を参照することにより、使用ＳＯＣ範囲の最適な動作点を決定することができる。

図６は、本発明の実施の形態に係る電力需要・温度予測装置３０と電池管理部１４の動作を説明するためのフローチャートである。電力需要・温度予測装置３０は明日の電力需要と温度を予測する（Ｓ３０）。電力需要・温度予測装置３０は予測した電力需要推移に、発電所２が発電するピーク電力の目標値を適用して、蓄電池２１が放電すべき放電量と放電時間帯を決定する（Ｓ３１）。電力需要・温度予測装置３０は、決定した放電量と放電時間帯と予測温度を電池管理部１４に通知する（Ｓ３２）。

電池管理部１４の監視データ取得部１４３は、監視部２２から定期的に蓄電池２１の監視データを取得する（Ｓ１４０）。ＳＯＣ推定部１４４は、取得された監視データに含まれる電圧および／または電流に基づき蓄電池２１のＳＯＣを推定する（Ｓ１４１）。なお、ＳＯＣさえ推定できれば、必ずしも電圧、電流監視に頼らなくてもよい。放電指示情報取得部１４５は、電力需要・温度予測装置３０から明日の放電量と放電時間帯と予測温度を取得する（Ｓ１４２）。

充放電制御部１４６は、取得された温度と放電量をもとに使用ＳＯＣ範囲決定テーブル１４７を参照して、明日の充電目標ＳＯＣと放電目標ＳＯＣを決定する（Ｓ１４３）。充放電制御部１４６は、推定された蓄電池２１の現在のＳＯＣ、明日の充電目標ＳＯＣ、明日の放電目標ＳＯＣ、明日の充放電時間帯をもとに明日の充放電パターンを作成する（Ｓ１４４）。

具体的には明日の充電目標ＳＯＣと現在のＳＯＣとの差分を算出して、明日の放電開始時刻までに充電することが必要な充電量を決定する。充放電制御部１４６は、放電開始時刻までに蓄電池２１のＳＯＣが充電目標ＳＯＣに到達するよう充電レートおよび充電開始時刻を決定する。充電時の蓄電池２１の温度上昇を抑えるには、できるだけ低い充電レートで時間をかけて充電することが望ましい。また充電途中に充電休止期間を設けて、蓄電池２１の冷却期間を設けてもよい。

放電は、放電終了時刻への到達および放電目標ＳＯＣへの到達のいずれか一方の条件を満たしたとき終了させる。なお後者のみを条件とする場合、電池管理部１４は放電開始以降のスケジュールを作成する必要はない。また電力需要・温度予測装置３０は放電量と放電開始時刻を電池管理部１４に通知すれば足りる。

充放電制御部１４６は、作成した充放電計画に従いコンバータ制御部１３に充電指示または放電指示を通知する（Ｓ１４６）。

以上説明したように本実施の形態によれば、蓄電池２１を用いてピークカット／ピークシフト運用する際、蓄電池２１の温度をもとに最適な使用ＳＯＣ範囲を設定することにより、要求される電力供給量［Ｗｈ］を確保しつつ蓄電池２１の劣化を抑制することができる。即ち、蓄電池２１の保存劣化量とサイクル劣化量を合わせたトータルの劣化量が最小になるように使用ＳＯＣ範囲を決定することにより、蓄電池２１の劣化を遅らせ蓄電池２１の寿命を延ばすことができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

上述の実施の形態では蓄電デバイスとして蓄電池を用いる例を想定したが、キャパシタ（例えば、電気二重層キャパシタ）を用いてもよい。キャパシタにも蓄電池と同様に保存劣化とサイクル劣化があり、蓄電池と同様の考察があてはまる。

上述の実施の形態では１回の充放電サイクルを１日単位とする例を説明したが、充放電サイクルは時間単位であってもよい。例えば、電力需要・温度予測装置３０は１時間後から１時間の間に需要家４の負荷で消費される電力需要を予測する。電池管理部１４は電力需要・温度予測装置３０から当該予測に基づく放電指示情報を取得すると、１時間後までに充電を完了させ、１時間後から放電を開始する。

上述の実施の形態では使用ＳＯＣ範囲の最適動作点を決定する際に使用する温度情報として、電力需要・温度予測装置３０から供給される明日の予想平均気温をそのまま使用する例を想定した。この点、充放電制御部１４６は当該予想平均気温を、蓄電池２１の設置状態に応じて補正してもよい。充放電に伴う電池の発熱あるいは吸熱を考慮して、予測気温を変化させてもよい。また、温度情報は平均気温に限るものではない。例えば１日や充放電時間帯の最大温度等であってもよく、充放電時間帯を３０分や１時間等に細分化した各時間帯の温度を、任意に重み付け合成した温度等であってもよい。さらに、外気温と蓄電モジュール２０内の温度との関係を予め測定し、補正テーブルを作成しておいてもよい。また電力需要・温度予測装置３０から時間帯単位の予想気温が取得できる場合、充放電制御部１４６は放電時間帯の気温の重みを増やした上で、明日の平均気温を算出し直してもよい。

また上述の実施の形態では明日の放電量と放電時間帯と予測温度を電力需要・温度予測装置３０から取得したが、明日の放電量と放電時間帯と、明日の予測温度を別々の装置から取得してもよい。また充放電制御部１４６は、明日の予測温度を外部から取得せずに、温度センサ２２１から取得される温度をもとに予測してもよい。例えば前日に温度センサ２２１から取得された温度推移をもとに前日の平均温度を算出し、明日の予測温度としてもよい。またユーザが温度を入力する仕様でもよい。

上述の実施の形態では使用ＳＯＣ範囲の最適動作点を決定するために蓄電池２１の温度を考慮した。この点、蓄電池２１の温度に加えて蓄電池２１の運用期間を考慮してもよい。蓄電池２１の保存劣化は温度の他に、運用開始からの日数にも依存する。温度条件を一定とした場合、蓄電池２１の保存劣化量は運用時間のルート則に従い変化することが知られている。即ち運用初期の段階では保存劣化量が大きくなり、運用後期の段階では保存劣化量が小さくなる。

充放電制御部１４６は、蓄電池２１の運用開始からの期間が長いほど、充電目標ＳＯＣ及び放電目標ＳＯＣを上昇させる。運用開始からの日数が経るにつれて保存劣化量が小さくなる。使用ＳＯＣ範囲を上昇させると保存劣化量が増加するが、充放電電流の低減によりサイクル劣化量が低下する。サイクル劣化量の低減効果が保存劣化量の増加効果を上回るため、使用ＳＯＣ範囲を上昇させることにより全体の劣化量が低減される。

以上の知見をもとに設計者は実験やシミュレーションにより、蓄電池２１の温度と運用期間と放電量の組み合わせごとに、蓄電池２１のトータルの劣化量が最小となる使用ＳＯＣ範囲の動作点を導出する。導出した蓄電池２１の温度と運用日数と放電量の組み合わせごとの使用ＳＯＣ範囲の動作点を使用ＳＯＣ範囲決定テーブル１４７に記述する。充放電制御部１４６は、温度と運用日数と放電量の組み合わせをキーに使用ＳＯＣ範囲決定テーブル１４７を参照することにより、使用ＳＯＣ範囲の最適な動作点を決定する。

なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。

［項目１］
蓄電デバイス（２１）を第１の目標ＳＯＣ(State Of Charge)まで充電した後、第２の
目標ＳＯＣまで放電する充放電制御を指示する制御部（１４２）と、を備え、
前記制御部（１４２）は、前記蓄電デバイス（２１）の次回の充放電サイクル時における予測温度が高くなるにつれて、前記第１の目標ＳＯＣ及び前記第２の目標ＳＯＣを低下させる充放電制御を指示することを特徴とする管理装置（１４）。
これにより、要求される放電電力量を確保しつつ、蓄電デバイス（２１）の保存劣化を低減させることができる。
［項目２］
前記制御部（１４２）は、前記第１の目標ＳＯＣ及び前記第２の目標ＳＯＣを低下させる際、前記第１の目標ＳＯＣより、前記第２の目標ＳＯＣを大きく低下させることを特徴とする項目１に記載の管理装置（１４）。
これにより、ＳＯＣ低下前に放電可能な電力量と低下後に放電可能な電力量の差を小さくすることができる。
［項目３］
前記制御部（１４２）は、前記第１の目標ＳＯＣから前記第２の目標ＳＯＣまで放電した場合に前記蓄電デバイス（２１）から出力される電力量が一定となるよう、前記第１の目標ＳＯＣ及び前記第２の目標ＳＯＣのそれぞれの低下量を決定することを特徴とする項目１または２に記載の管理装置（１４）。
これにより、ＳＯＣ低下前後で、放電可能な電力量を一致させることができる。
［項目４］
前記制御部は、前記蓄電デバイスの次回の放電開始時刻と放電量と予測温度を取得し、取得された放電量と前記蓄電デバイスの予測温度に応じて、前記第１の目標ＳＯＣ及び前記第２の目標ＳＯＣを決定することを特徴とする項目１から３のいずれかに記載の管理装置（１４）。
温度に応じて最適な第１の目標ＳＯＣ及び第２の目標ＳＯＣを決定することにより、保存劣化量とサイクル劣化量のトータルの劣化量を最小化することができる。
［項目５］
前記制御部（１４２）は、前記放電開始時刻までに、前記第１の目標ＳＯＣまでの充電を完了させることを特徴とする項目４に記載の管理装置（１４）。
これにより、放電開始時刻までに蓄電デバイス（２１）に必要な放電電力量を確保することができる。
［項目６］
前記制御部（１４２）は、前記第１の目標ＳＯＣまでの充電において、少なくとも１回以上充電を休止させることを特徴とする項目１から５のいずれかに記載の管理装置（１４）。
これにより、充電時の蓄電デバイス（２１）の温度上昇を抑えることができる。
［項目７］
前記制御部（１４２）は、前記第２の目標ＳＯＣまでの放電において、少なくとも１回以上放電を休止させることを特徴とする項目１から６のいずれかに記載の管理装置（１４）。
これにより、負荷の電力消費に応じた放電が可能になる。
［項目８］
項目１から７のいずれかに記載の管理装置（１４）と、
前記蓄電デバイス（２１）と系統（３）間に設けられるコンバータ（１１／１２）を、前記管理装置（１４）からの指示に応じて制御するコンバータ制御部（１３）と、
を備えることを特徴とする充放電制御装置（１０）。
［項目９］
蓄電デバイス（２１）と、
前記蓄電デバイス（２１）の充放電を制御する項目８に記載の充放電制御装置（１０）と、
を備えることを特徴とする蓄電システム（１）。
［項目１０］
蓄電デバイス（２１）の充放電制御方法であって、
前記蓄電デバイス（２１）を所定の第１のＳＯＣ(State Of Charge)まで充電した後、所定の第２のＳＯＣまで放電する充放電制御を繰り返し、
前記蓄電デバイス（２１）の予測温度が高くなるにつれて、前記第１のＳＯＣ及び前記第２のＳＯＣが低下するよう前記蓄電デバイス（２１）を制御することを特徴とする充放電制御方法。
これにより、要求される放電電力量を確保しつつ、蓄電デバイス（２１）の保存劣化を低減させることができる。
［項目１１］
温度上昇に伴うＳＯＣの低下量は、前記第１のＳＯＣの低下量よりも前記第２のＳＯＣの低下量のほうが大きいことを特徴とする項目１０に記載の充放電制御方法。
これにより、ＳＯＣ低下前に放電可能な電力量と低下後に放電可能な電力量の差を小さくすることができる。
［項目１２］
前記第１のＳＯＣの低下量および前記第２のＳＯＣの低下量は、前記第１のＳＯＣから前記第２のＳＯＣまで放電した場合に前記蓄電デバイス（２１）から出力される電力供給量が一定となるよう決定されることを特徴とする項目１１に記載の充放電制御方法。
これにより、要求される放電電力量を確保しつつ、蓄電デバイス（２１）の保存劣化を低減させることができる。

１ 蓄電システム、 ２ 発電所、 ３ 系統、 ４ 需要家、 １０ 充放電制御装置、 １１ 双方向ＡＣ−ＤＣコンバータ、 １２ ＤＣ−ＤＣコンバータ、 １３ コンバータ制御部、 １４ 電池管理部、 １４１ 通信部、 １４２ 制御部、 １４３ 監視データ取得部、 １４４ ＳＯＣ推定部、 １４５ 放電指示情報取得部、 １４６ 充放電制御部、 １４７ 使用ＳＯＣ範囲決定テーブル、 ２０ 蓄電モジュール、 ２１ 蓄電池、 ２２ 監視部、 ２２１ 温度センサ、 ２２２ 電圧センサ、 ２２３ 電流センサ、 ３０ 電力需要・温度予測装置。

Claims (12)

1. 蓄電デバイスを第１の目標ＳＯＣ(State Of Charge)まで充電した後、第２の目標ＳＯＣまで放電する充放電制御を指示する制御部を備え、
   前記制御部は、前記蓄電デバイスの次回の充放電サイクル時における予測温度が高くなるにつれて、前記第１の目標ＳＯＣ及び前記第２の目標ＳＯＣを低下させる充放電制御を指示することを特徴とする管理装置。
2. 前記制御部は、前記第１の目標ＳＯＣ及び前記第２の目標ＳＯＣを低下させる際、前記第１の目標ＳＯＣより、前記第２の目標ＳＯＣを大きく低下させることを特徴とする請求項１に記載の管理装置。
3. 前記制御部は、前記第１の目標ＳＯＣから前記第２の目標ＳＯＣまで放電した場合に前記蓄電デバイスから出力される電力量が一定となるよう、前記第１の目標ＳＯＣ及び前記第２の目標ＳＯＣのそれぞれの低下量を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の管理装置。
4. 前記制御部は、前記蓄電デバイスの次回の放電開始時刻と放電量と予測温度を取得し、取得された放電量と前記蓄電デバイスの予測温度に応じて、前記第１の目標ＳＯＣ及び前記第２の目標ＳＯＣを決定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の管理装置。
5. 前記制御部は、前記放電開始時刻までに、前記第１の目標ＳＯＣまでの充電を完了させることを特徴とする請求項４に記載の管理装置。
6. 前記制御部は、前記第１の目標ＳＯＣまでの充電において、少なくとも１回以上充電を休止させることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の管理装置。
7. 前記制御部は、前記第２の目標ＳＯＣまでの放電において、少なくとも１回以上放電を休止させることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の管理装置。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の管理装置と、
   前記蓄電デバイスと系統間に設けられるコンバータを、前記管理装置からの指示に応じて制御するコンバータ制御部と、
   を備えることを特徴とする充放電制御装置。
9. 蓄電デバイスと、
   前記蓄電デバイスの充放電を制御する請求項８に記載の充放電制御装置と、
   を備えることを特徴とする蓄電システム。
10. 蓄電デバイスの充放電制御方法であって、
    前記蓄電デバイスを所定の第１のＳＯＣ(State Of Charge)まで充電した後、所定の第２のＳＯＣまで放電する充放電制御を繰り返し、
    前記蓄電デバイスの予測温度が高くなるにつれて、前記第１のＳＯＣ及び前記第２のＳＯＣが低下するよう前記蓄電デバイスを制御することを特徴とする充放電制御方法。
11. 温度上昇に伴うＳＯＣの低下量は、前記第１のＳＯＣの低下量よりも前記第２のＳＯＣの低下量のほうが大きいことを特徴とする請求項１０に記載の充放電制御方法。
12. 前記第１のＳＯＣの低下量および前記第２のＳＯＣの低下量は、前記第１のＳＯＣから前記第２のＳＯＣまで放電した場合に前記蓄電デバイスから出力される電力供給量が一定となるよう決定されることを特徴とする請求項１１に記載の充放電制御方法。

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