WO2011052314A1 - 二次電池の制御方法および電力貯蔵装置 - Google Patents

二次電池の制御方法および電力貯蔵装置 Download PDF

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WO2011052314A1
WO2011052314A1 PCT/JP2010/066566 JP2010066566W WO2011052314A1 WO 2011052314 A1 WO2011052314 A1 WO 2011052314A1 JP 2010066566 W JP2010066566 W JP 2010066566W WO 2011052314 A1 WO2011052314 A1 WO 2011052314A1
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WO
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power
correction
discharge
charge
secondary battery
Prior art date
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PCT/JP2010/066566
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English (en)
French (fr)
Inventor
阿部　浩幸
哲也 八田
Original Assignee
日本碍子株式会社
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Publication date
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Priority to JP2011538303A priority patent/JP5519692B2/ja
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Priority to US13/433,894 priority patent/US8963502B2/en

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
    • H01M10/3909—Sodium-sulfur cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery control method and a power storage device.
  • sodium-sulfur batteries (referred to below) have been used to equalize power consumption with large disparities, such as day and night, or to compensate for output that fluctuates every moment, such as natural energy generators. , which are also referred to as NaS batteries) and the like, and power storage devices having a secondary battery as a main constituent device have been used.
  • the remaining capacity of the NaS battery can be obtained and managed by taking the current value required for charging / discharging from the initially set remaining capacity into a control device such as a sequencer and integrating the current value.
  • the remaining capacity management value when a NaS battery is used for a long period of time, a deviation occurs between the actual remaining capacity and the remaining capacity to be managed (hereinafter also referred to as the remaining capacity management value). Furthermore, the degree of deviation of the remaining capacity management value varies among the NaS batteries. Therefore, in order to accurately manage the remaining capacity of the NaS battery, it is necessary to correct or reset the remaining capacity management value.
  • Patent Document 1 discloses a method of correcting the remaining capacity management value near the end of charging or near the end of discharging.
  • the remaining capacity management value is corrected by using either the end-of-charge correction or end-of-discharge correction preset in the control device. . That is, the remaining capacity management value is corrected using a preset correction method regardless of the operating state of the NaS battery, the natural environment, or the like. Further, in such a NaS battery, until the correction of the remaining capacity management value is completed, or until the predetermined storage amount set according to the purpose of use of the power storage device is reached after the correction is completed, The remaining capacity management value may be corrected by restricting the NaS battery to be charged or discharged with priority.
  • the time required for the above-described correction-related processing may be shortened by using the other method that is not set, rather than using the previously set method. It was.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and a secondary battery control method for correcting the remaining capacity management value using an optimal correction method according to the operating state of the secondary battery, the natural environment, or the like. It is intended to provide.
  • 1st aspect of this invention is the control method of the secondary battery which correct
  • a second aspect of the present invention is a method for controlling a secondary battery according to the first aspect of the invention, and reaches a predetermined charged amount set according to the purpose of use of the secondary battery from the vicinity of the end of charging.
  • a second power amount calculating step for calculating a power amount required for charging / discharging up to and a power amount required for charging / discharging from near the end of discharge until reaching the predetermined power storage amount,
  • the time prediction step includes the power amount calculated in the first power amount calculation step, the power amount predicted in the power amount prediction step, the power amount calculated in the second power amount calculation step, From the time required to complete the correction of the remaining capacity management value in the vicinity of the end of charging and to reach the predetermined amount of storage, and the correction of the remaining capacity management value in the vicinity of the end of discharge to complete the predetermined amount of storage Estimate how long it will take to reach
  • 3rd aspect of this invention is the control method of the secondary battery of invention of 1st or 2nd aspect, Comprising: The said electric energy prediction process WHEREIN: The charge electric energy and discharge which the said secondary battery can obtain Let the amount of power be the same amount of power.
  • the power amount prediction step includes the second correction target.
  • the charge / discharge energy that can be obtained by the secondary battery subject to the previous period correction The secondary battery to be corrected in the previous period is obtained when the secondary battery to be corrected is preferentially discharged and the secondary battery other than the secondary battery to be corrected is preferentially charged.
  • the amount of charge / discharge power that can be generated is predicted.
  • a fifth aspect of the present invention is a power storage device including a secondary battery, wherein a bidirectional converter that controls charging and discharging of the secondary battery, and correction of a remaining capacity management value of the secondary battery.
  • a control unit that controls the bidirectional converter so as to be near the end of charging or near the end of discharging, and the control unit is configured to correct the remaining capacity management value in the secondary battery.
  • a first power amount calculation unit that calculates an amount of power required to charge from the capacity management value to the vicinity of the end of charging and an amount of power required to discharge from the remaining capacity management value to the vicinity of the end of discharge;
  • the power amount prediction unit that predicts the charge / discharge power amount that can be obtained by the secondary battery to be corrected, the power amount calculated by the first power amount calculation unit, and the power amount prediction unit that are predicted From the amount of power, the remaining capacity tube near the end of the charge
  • a correction time prediction unit that predicts a time required to complete the correction of the value and a time required to complete the correction of the remaining capacity management value near the end of the discharge, and is predicted by the correction time prediction unit.
  • a correction method selection unit that selects a correction method having a short predicted time out of the calculated time, and the bidirectional conversion so as to correct the remaining capacity management value of the secondary battery to be corrected using the selected correction method.
  • a charge / discharge command unit for controlling the device.
  • 6th aspect of this invention is the electric power storage apparatus of invention of 5th aspect, Comprising: Charging / discharging until it reaches the predetermined electrical storage amount set according to the intended purpose of the said secondary battery from the said charge end vicinity
  • a correction time prediction unit further comprising: a second power amount calculation unit that calculates the amount of power required to perform charging and the amount of power required to charge and discharge from the vicinity of the end of discharge until reaching the predetermined amount of power storage Is calculated from the power amount calculated by the first power amount calculation unit, the power amount predicted by the power amount prediction unit, and the power amount calculated by the second power amount calculation unit.
  • the 7th aspect of this invention is the electric power storage apparatus of invention of 5th or 6th aspect, Comprising:
  • the said electric energy estimation part is charge electric energy and discharge which the secondary battery of the correction
  • An eighth aspect of the present invention is the power storage device according to the fifth or sixth aspect of the invention, wherein when the secondary battery includes a plurality of the secondary batteries, the power amount predicting unit is included in the secondary battery to be corrected.
  • the amount of electric power is predicted.
  • the remaining capacity management value can be corrected using an optimal correction method according to the application and the operating state of the power storage device.
  • the time required for the processing relating to correction can be further shortened.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of the interconnection system 10.
  • the interconnection system 10 includes a power storage device 1 and a power generation device 2 whose output fluctuates, and each is connected to the power system 3.
  • FIG. 1 illustrates a case where the power generation device 2 is a wind power generation device that generates power using wind power, other natural energy power generation devices (for example, a solar power generation device) may be used. .
  • the power storage device 1 includes a secondary battery 11 that stores power, a connection line 12 that connects the power system 3 and the secondary battery 11, and power supplied from the secondary battery 11 to the power system 3 from direct current to alternating current.
  • a transformer 14 that steps down the power supplied to the secondary battery 11 and a control unit 15 that controls the power storage device 1 are mainly provided.
  • connection line 12 The connection line 12, the bidirectional converter 13, and the transformer 14 are provided one by one corresponding to each of the secondary batteries 11, and the bidirectional converter 13 and the transformer 14 are inserted into the connection line 12.
  • FIG. 1 shows four secondary batteries 11, but the number of secondary batteries 11 is increased or decreased according to the specifications of the power storage device 1.
  • the power storage device 1 including one secondary battery 11 may be used.
  • the secondary battery 11 is a sodium-sulfur battery (hereinafter also referred to as NaS battery 11) will be described as an example.
  • the hybrid system 10 (power P N which is input to or NaS cells 11) Power P N which is output from the NaS battery 11 by charging and discharging of the NaS battery 11, power fluctuations P W outputted from the power generator 2 To compensate.
  • various problems that may occur due to a deviation between the actual remaining capacity and the management value hereinafter also referred to as the remaining capacity management value (hereinafter also referred to as the remaining capacity management value) (for example, sudden discharge ends and discharge can be continued).
  • the remaining capacity management value is managed by correcting it periodically or at the timing of a correction request.
  • control unit 15 is employed to correct the remaining capacity management value using an optimal correction method.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of the module 210 of the NaS battery 11.
  • the module 210 is a serial connection body in which blocks 211 are connected in series
  • the block 211 is a parallel connection body in which strings 212 are connected in parallel
  • the string 212 is a series connection in which cells 213 are connected in series. It is a connected body.
  • the number of blocks 211 connected in series, the number of strings 212 connected in parallel, and the number of cells 213 connected in series are increased or decreased according to the specifications of the module 210.
  • Each of the plurality of NaS batteries 11 includes one or more modules 210 and is charged and discharged independently from the other NaS batteries 11.
  • the number of modules 210 is increased or decreased according to the specifications of the NaS battery 11.
  • Bidirectional converter 13 controls charging / discharging of NaS battery 11 in accordance with a charging / discharging command so that the remaining capacity management value of NaS battery 11 becomes a target value.
  • the bidirectional converter 13 is also called “PCS (Power Conversion System)”, “orthogonal converter”, or the like.
  • PCS Power Conversion System
  • orthogonal converter or the like.
  • Mutual conversion between direct current and alternating current in the bidirectional converter 13 is performed by a PWM (Pulse Width Modulation) inverter or the like.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of the control unit 15.
  • Each of the blocks in FIG. 3 may be realized by causing an embedded computer including at least a CPU and a memory to execute a control program, or may be realized by hardware.
  • the control unit 15 includes a correction request detection unit 16 that detects a request for correcting the remaining capacity management value for any NaS battery 11 and an optimum method for correcting the remaining capacity management value that is performed on the NaS battery 11 to be corrected.
  • a first correction method determination unit 17 for determining, a charge / discharge command unit 18 for instructing the bidirectional converter 13 to charge / discharge the NaS battery 11 so as to correct the remaining capacity management value using the determined correction method; .
  • the first correction method determination unit 17 uses the amount of power required for charging from the current remaining capacity management value to the vicinity of the end of charging in the NaS battery 11 subjected to correction, and the vicinity of the discharge from the current remaining capacity management value.
  • a first charge / discharge power amount calculation unit 171 that calculates the amount of power required to discharge the battery, and a charge / discharge power amount prediction unit 172 that predicts a charge / discharge power amount that the NaS battery to be corrected can obtain in the future,
  • charging end correction To correct the remaining capacity management value near the end of charging (hereinafter also referred to as charging end correction) and to correct the remaining capacity management value near the end of discharging (hereinafter also referred to as discharging end correction)
  • a first correction time prediction unit 173 that predicts the time required, and a correction method selection unit 174 that selects a correction method for a short time among the times predicted by the first correction time prediction unit 173.
  • control unit 15 Processing of control unit 15> Next, processing of the control unit 15 will be described.
  • the correction request detection unit 16 detects a correction request for the remaining capacity management value for any NaS battery 11.
  • Various methods are known as a method for determining the NaS battery 11 to be corrected for the remaining capacity management value, and any method may be used.
  • the remaining capacity management value may be corrected by specifying the NaS batteries 11 one by one at a predetermined timing. Further, the remaining time of each of the plurality of NaS batteries 11 is determined based on the time elapsed since the previous correction, the time when charge / discharge was performed, the charge / discharge power, the magnitude / steepness / number of fluctuations of the charge / discharge power, and the like. An estimation error of the capacity management value may be obtained, and the NaS battery 11 whose estimation error has exceeded the threshold may be a correction target.
  • the first charge / discharge power amount calculation unit 171 calculates the amount of power required to charge / discharge the NaS battery 11 until the remaining capacity becomes the remaining capacity when the current remaining capacity management value is corrected. To do.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the remaining battery capacity ratio of the NaS battery 11 and the voltage.
  • the battery remaining capacity ratio is the ratio (%) of the dischargeable capacity to the rated capacity of the NaS battery 11.
  • sodium sulfur (Na 2 S 5 ) and elemental sulfur (S) are in the vicinity of the end of charging in the two-phase region where the positive electrode active material is present (approximately 95% or more)
  • the voltage of the NaS battery 11 is increased. Increases as the remaining battery capacity ratio increases.
  • the voltage is generally constant regardless of the remaining battery capacity ratio.
  • a one-phase region approximately 40% or less
  • only sodium sulfur (Na2Sx) is present as the positive electrode active material, the voltage decreases as the remaining battery capacity ratio decreases.
  • the remaining capacity management value is corrected in a state in which the NaS battery 1004 is charged to the vicinity of the end of charging, or in a one-phase region (end of discharge). This is performed in a state where the NaS battery 1004 is discharged until the vicinity).
  • the first charge / discharge power amount calculation unit 171 charges until the remaining capacity of the battery to be corrected becomes near the end of charging from the current remaining capacity management value (for example, the remaining battery capacity ratio is 95%).
  • the amount of electric power required for the discharge and the amount of electric power required for discharging until the end of discharge are calculated from the current remaining capacity management value.
  • the charge / discharge power amount prediction unit 172 predicts the charge / discharge power amount (hereinafter also referred to as the predicted charge / discharge power amount) that can be obtained by the NaS battery 11 to be corrected in the future.
  • the predicted charge / discharge power amount is the power P W predicted to be generated and output from the power generation device 2 in the future, and the input / output of the NaS battery 11 to be uncorrected by adjusting the charge / discharge of the NaS battery 11 to be uncorrected.
  • the power P W predicted to be generated and output from the power generation device 2 in the future can be predicted from, for example, past power generation results and weather forecasts.
  • the power generation device 2 predicts the power generation amount at each time that the power generation device 2 will output in the future based on the past power generation results and wind prediction, and the predicted power generation amount, past load results, and Based on the remaining capacity management value of the other NaS battery 11, the charge / discharge power that can be exchanged in the future by the correction target battery is predicted.
  • the power generation device 2 is a solar power generator
  • the power generation amount at each time that the power generation device 2 will output in the future is predicted based on past power generation results and weather prediction.
  • the power transfer plan between the interconnection system 10 (or the power storage device) and the power system 3 is, for example, a set output when the operation is performed so that the output power PT of the interconnection system 10 becomes a constant value.
  • the charge / discharge power amount prediction unit 172 can preferentially charge the NaS battery 11 to be corrected and assign it to the correction target NaS battery 11 when the non-correction target NaS battery 11 is discharged with priority.
  • the correction target It is preferable to predict the charge / discharge power amount (predicted charge / discharge power amount B) that can be assigned to the NaS battery 11. Thereby, it is possible to predict the charge / discharge power amount when the power storage device 1 is controlled so that the remaining capacity management value is corrected in a short time.
  • the predicted charge / discharge power amount is obtained by integrating the predicted charge / discharge power with the discharge power being positive and the charge power being negative.
  • the method of preferentially charging or discharging the correction target NaS battery 11 adjusts the power P W predicted to be generated and output in the future by the power generation device 2 and the charge / discharge of the non-correction target NaS battery 11.
  • the power P N n that can be input / output to / from the NaS battery 11 to be uncorrected, the power transfer plan between the interconnection system 10 (or the power storage device) and the power system 3 are adjusted.
  • the adjustment of the power P W that is predicted to be generated and output in the future by the power generation device 2 is performed in order to preferentially charge or discharge the NaS battery 11 to be corrected. This is possible by increasing or decreasing the number of facilities and changing the pitch angle (blade angle) of wind power generation facilities. However, since it is usually desirable to maximize the generated power of the natural energy power generation facility, it is preferable to adjust the charge / discharge power amount to the NaS battery 21 to be corrected without performing such adjustment.
  • the adjustment of the power P N n that can be input / output of the non-correction target NaS battery 11 to preferentially charge or discharge the correction target NaS battery 11 is performed by adjusting the input / output power P N of the entire NaS battery. This is performed by adjusting the input / output power P N n of the non-correction target NaS battery 11 so as to be preferentially assigned to charging or discharging of the correction target NaS battery 11. Specifically, when the correction target NaS battery 11 is charged and end-of-charge correction is performed, charging power is preferentially assigned to the correction target battery and discharge power is assigned in a lower priority order. Further, when the discharge target NaS battery 11 is discharged and discharge end correction is performed, a process opposite to the process described above is performed.
  • the adjustment of the power transfer plan between the interconnection system 10 (or the power storage device) and the power system 3 that is performed in order to preferentially charge or discharge the NaS battery 11 to be corrected is the supply and demand of the power system 3. This is done by controlling the input / output power between the interconnection system 10 and the power system 3 so that the balance and frequency fluctuations are appropriately maintained.
  • This input / output power control differs depending on the control required by the power system 3. For example, when controlling the power output from the interconnection system 10 to the power system 3, the output power value, the fluctuation rate of the output power, etc. This is done by adjusting the output power so that it is within the allowable range.
  • the interconnection system 10 when the interconnection system 10 receives the supply of electrodes from the electrode system 3, it is performed by adjusting the received power so that the received power value, the received power fluctuation rate, and the like are within an allowable range.
  • the permissible range of the output power value is such that a permissible output power range for each time zone is determined or a power purchase price is set for each time zone so that power corresponding to supply and demand is output from the interconnection system 10. To be determined.
  • the correction target NaS battery 11 when the correction target NaS battery 11 is preferentially charged, the correction target NaS battery is reduced by reducing the output power of the interconnection system 10 within the allowable power fluctuation rate without departing from the allowable power value range. 11 can be increased. Further, when the NaS battery 11 to be corrected is discharged preferentially, the correction target NaS battery is increased by increasing the output power of the interconnection system 10 within the allowable power fluctuation rate without departing from the allowable output power range. 11 can be increased.
  • the charge / discharge power amount prediction unit 172 can predict in advance the charge / discharge power amount that can be assigned to the NaS battery 11 to be corrected.
  • the charge / discharge power amount prediction unit 172 calculates a predicted charge / discharge power amount by causing the control unit 15 to store a standard daily power generation pattern in advance.
  • the predicted charging power and the predicted discharging power may be set as the same power. Thereby, when predicting the time required for correcting the remaining capacity management value in the subsequent processing, it is possible to easily predict the approximate time.
  • the standard power generation pattern may be changed every certain period (for example, 1 day, 1 month, etc.).
  • the first correction time prediction unit 173 uses the first charge / discharge power amount calculation unit 171 to calculate the amount of power required for charging to the vicinity of the end of charging and the amount of power required to discharge to the vicinity of the end of discharge.
  • the correction request detection unit 16 detects a correction request from the predicted charge / discharge power amount predicted by the charge / discharge power amount prediction unit 172 and the loss in the bidirectional converter or NaS battery during charge / discharge. The time required for the correction target NaS battery 11 to complete the end-of-charge correction and the time required to complete the end-of-discharge correction are predicted.
  • the first correction time prediction unit 173 predicts the time required for the remaining capacity management value to be corrected in a short time by using the predicted charge / discharge power amount A and the predicted charge / discharge power amount B described above. can do. That is, the time required for correction may be predicted using the predicted charge / discharge power amount A when charging the NaS battery 11 to be corrected for correction, and the predicted charge / discharge power amount B when discharging.
  • the estimated time required to complete the end-of-discharge correction is the sum of the estimated time required to discharge to the vicinity of the end of discharge and the predetermined charge / discharge stop time.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a method for calculating an estimated time required to complete the end-of-charge correction.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a method of calculating the predicted time required to complete the end of discharge correction.
  • SOC (t) shown in FIG. 5 and FIG. 6 is a remaining capacity management value after time t.
  • DC (t + ⁇ t) is the amount of electric power predicted to be able to charge / discharge the NaS battery 11 to be corrected between time t and time t + ⁇ t when the correction target NaS battery 11 is given priority for discharge.
  • CH (t + ⁇ t) is the amount of power that is predicted to be able to be charged and discharged from the correction target NaS battery 11 between time t and time t + ⁇ t when the correction target NaS battery 11 is prioritized for charging.
  • the discharge direction is set to a positive value for both DC and CH. Needless to say, when DC and CH are predicted, losses in the bidirectional converter 13 and the NaS battery 11 during charging and discharging are taken into consideration. The same applies to FIGS. 13 and 14 described later.
  • the current remaining capacity management value is combined with the amount of power that is predicted to be able to charge / discharge the correction target NaS battery 11 when the correction target NaS battery 11 is preferentially charged.
  • the time (t1) that is the sum of the amount of time until the amount of power reaches the remaining capacity near the end of charging and the predetermined charge / discharge stop time is the time that is expected to be required to complete the end of charge correction.
  • the time (t2) which is the sum of the time until the combined amount of power reaches the remaining capacity near the end of discharge and the predetermined charge / discharge stop time, is estimated to be required to complete the end of discharge correction.
  • the correction target NaS battery 11 and the non-correction target NaS until the correction target NaS battery 11 reaches a correctable remaining capacity.
  • the bidirectional converter 13 is controlled so that the battery 11 is charged and discharged.
  • the output power of the interconnection system 10 is reduced within an allowable range, the generated power of the power generation device 2 is increased, or the charging of the correction target NaS battery 11 is prioritized. Priority is given to discharging to the NaS battery 11 that is not the correction target, and control is performed so that the charge / discharge power amount of the correction target NaS battery 11 is on the charging side within a possible range.
  • the output power of the interconnection system 10 is increased within an allowable range, the generated power of the power generation device 2 is decreased, or the discharge to the correction target NaS battery 11 is prioritized and corrected. Priority is given to the charging of the non-target NaS battery 11, and the charge / discharge power amount of the correction target NaS battery 11 is controlled to be on the discharge side as much as possible.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example in which the output power PT of the interconnection system 10 is set so that the charge power amount and the discharge power amount within a unit time are equal.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating the generated power of the power generation device 2 and the output power of the interconnection system 10 within a unit time.
  • P W indicates the generated power of the power generation device 2 in the interconnection system 10
  • PT indicates the output power of the interconnection system 10.
  • FIG.7 (b) is the figure which showed the charging / discharging electric power to the NaS battery 11 in unit time.
  • FIG. 7B the charge power amount and the discharge power amount of the NaS battery 11 are substantially equal within the illustrated time range.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example in which the output power PT of the interconnection system 10 is set so that the charging power amount within the unit time is larger than the discharging power amount. As shown in FIG. 8B, the charging power amount is larger than the discharging power amount within the illustrated time range.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example in which the output power PT of the interconnection system 10 is set so that the amount of charging power within a unit time is smaller than the amount of discharging power. As shown in FIG. 9 (b), the charge power amount is smaller than the discharge power amount within the illustrated time range.
  • the correction method selection unit 174 compares the predicted time t1 required for completion of charge end correction predicted by the first correction time prediction unit 173 with the predicted time t2 required for completion of discharge end correction. Instead, the electric power required to charge the remaining capacity of the battery that is the correction target calculated by the first charge / discharge power amount calculation unit 171 from the current remaining capacity management value to the vicinity of the end of charging. The amount of power and the amount of power required to discharge the current remaining capacity management value from the current remaining capacity management value to near the end of the discharge may be compared, and a correction method that requires less power may be selected.
  • correction request detection unit 16 detects a correction request
  • the correction target battery has a battery remaining capacity rate that can be corrected near the end of charging
  • the correction near the end of charging is selected.
  • the remaining battery capacity ratio can be corrected near the end of discharge
  • correction near the end of discharge may be selected.
  • the correction request detection unit 16 detects a correction request, if the correction target battery is in a one-phase region, the correction near the end of the discharge is selected. Also good.
  • the power storage device 1 displays an estimated time predicted to be required to complete the correction when each correction method is used (not shown). And an input of the correction method selected by the operator is received by an operation unit (not shown). The correction method input from the operation unit is sent to the charge / discharge command unit 18. Then, using the correction method input by the operation unit by the charge / discharge command unit 18, the correction target NaS battery 11 and the non-correction target NaS battery 11 are charged until the correction target NaS battery 11 reaches a correctable remaining capacity.
  • the bidirectional converter 13 is controlled so as to discharge.
  • the operator of the power storage device 1 refers to each correction method displayed on the display unit and considers the current and future situation of the grid system 10 including the power storage device 1. Then, the selected correction method is input from the operation unit. Items to be considered by the operator include weather prediction, generator failure, maintenance schedule, and the like.
  • the time required to complete the correction of the remaining capacity management value is predicted in advance, and the correction method with a short predicted time is selected and corrected.
  • the remaining capacity management value can be corrected using an optimal correction method according to the application and operating state of the power storage device 1.
  • Simulation results> 10 and 11 are diagrams showing a predicted time t1 required for end-of-charge correction predicted by the first correction time predicting unit 173 and a predicted time t2 required for end-of-discharge correction, obtained by simulation. .
  • FIG. 10 is a diagram simulating the predicted time required for correcting the remaining capacity management value in the interconnection system 10 in which the NaS battery 11 is provided in the power generation apparatus 2 such as a wind power generator for the purpose of smoothing the power fluctuations in a short cycle. It is.
  • the current remaining capacity management value of the correction target NaS battery 11 is 70% of the rated capacity.
  • the simulation is performed by stopping power smoothing and performing charge / discharge for correction by exchanging power with the power system 3. Further, when the power storage device 1 is composed of a plurality of NaS batteries 11, control is performed preferentially so that the amount of charge (or amount of discharge) of the correction target battery is increased, and the purpose of the system can be achieved (power smoothing). The simulation is performed by controlling the charge / discharge amount of the other NaS battery 11.
  • the solid line shown in FIG. 10 shows the change over time of the predicted storage amount that combines the current remaining capacity management value and the predicted charge / discharge power amount when the correction target NaS battery 11 is controlled to be charged preferentially. Yes.
  • the dotted line shows the change over time of the predicted stored electricity amount that combines the current remaining capacity management value and the predicted charge / discharge power amount when the correction target NaS battery 11 is controlled to be discharged preferentially.
  • the predicted charge / discharge electric energy that is predicted to be charged and when the NaS battery 11 to be corrected is discharged preferentially can be discharged.
  • the correction method selection unit 174 selects end-of-charge correction.
  • the correction method selection unit 174 selects discharge end correction.
  • FIG. 11 is a diagram simulating the time required for correcting the remaining capacity management value when the NaS battery 11 is used in a microgrid having a solar power generator as a main power generation device 2.
  • the NaS battery 11 used in such a microgrid is operated to increase the charging power during the day and increase the discharging power at night in order to smooth the power fluctuation with a period of one day.
  • Predicted charging / discharging electric energy is predicted from past power generation results, past load results, weather forecasts (sunny weather rate), remaining capacity management values of other NaS batteries 11, and the like.
  • the solid line shown in FIG. 11 shows the change over time of the predicted stored electricity amount that combines the current remaining capacity management value and the predicted charge / discharge power amount when the correction target NaS battery 11 is controlled to be charged preferentially. Yes.
  • a dotted line indicates a change with time of the predicted power storage amount obtained by combining the current remaining capacity management value and the predicted charge / discharge power amount when the correction target NaS battery 11 is controlled to be discharged preferentially.
  • the current remaining capacity management value of the correction target NaS battery 11 is 70% of the rated capacity, and the current time is 0:00. As shown in FIG. 11A, it is predicted that the correction of the remaining capacity management value is completed in a shorter time when the end-of-discharge correction is performed than when the end-of-charge correction is performed. Therefore, in this case, the correction method selection unit 174 selects discharge end correction.
  • the current remaining capacity management value of the correction target NaS battery 11 is 50% of the rated capacity, and the current time is 8:00.
  • the correction method selection unit 174 selects end-of-charge correction.
  • the optimum method for correcting the remaining capacity management value differs depending on the application and operating state of the power storage apparatus 1, but the power storage apparatus can be predicted by predicting in advance the time required for correcting the remaining capacity management value. It is possible to select an optimal remaining capacity management value correction method according to the one application and operating state.
  • the power storage device 1 can correct the remaining capacity management value by using an optimal correction method according to the application and operating state of the power storage device 1.
  • the electric power storage apparatus 1 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated.
  • the structure of the control part 25 different from the structure of the control part 15 of the electric power storage apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment is demonstrated.
  • the same reference number is attached
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing the configuration of the control unit 25.
  • the control unit 25 includes a correction request detection unit 16, a second correction method determination unit 27 that determines an optimal correction method for the remaining capacity management value performed on the NaS battery 11 to be corrected, and a charge / discharge command unit 18. .
  • a correction time prediction unit 273 and a correction method selection unit 174 are provided.
  • the control unit 25 according to the present embodiment is employed to correct the remaining capacity management value of the NaS battery 11 using an optimal correction method, as will be described later.
  • the correction request detection unit 16 detects a request for correction of the remaining capacity management value for any NaS battery 11.
  • the first charge / discharge power amount calculation unit 171 calculates the amount of power required to charge / discharge the NaS battery 11 until the remaining capacity becomes the remaining capacity when the current remaining capacity management value is corrected. To do.
  • the charge / discharge power amount prediction unit 172 predicts a predicted charge / discharge power amount that can be obtained by the NaS battery 11 to be corrected in the future.
  • the second charge / discharge power calculation unit 271 calculates the amount of power required to charge / discharge from the vicinity of the charge to the target remaining capacity and the amount of power required to charge / discharge from the vicinity of the discharge to the target remaining capacity. .
  • the target remaining capacity is the optimum remaining capacity of the NaS battery to achieve the purpose of use of the power storage device 1. After the correction is completed at the end of charging and discharging, further charging or discharging is restricted. Therefore, after completing the correction, it is preferable to charge / discharge the NaS battery 11 to be corrected so that the remaining capacity (target remaining capacity) suitable for the purpose of use of the power storage device 1 is obtained.
  • the target remaining capacity is set to approximately 50% of the rated capacity when, for example, it is attached to a microgrid or the like and only aims to absorb fluctuations in generated power and load power. In the case of driving for the purpose of making it easier, it is set to 10% of the rated capacity during the day and 90% of the rated capacity at night.
  • the second correction time prediction unit 273 completes the time required for the end of charge correction to reach the target remaining capacity after the correction request detection unit 16 detects the correction request and the end of discharge correction. To predict the time required to reach the target remaining capacity.
  • the time predicted by the second correction time prediction unit 273 is required to discharge to the vicinity of the end of charge and the amount of power required for charging to the vicinity of the end of charge calculated by the first charge / discharge power amount calculation unit 171.
  • the amount of power, the amount of power required to charge / discharge from the vicinity of the charge to the target remaining capacity calculated by the second charge / discharge power amount calculation unit 271 and the power required to charge / discharge from the vicinity of the discharge to the target remaining capacity The prediction is based on the amount, the predicted charge / discharge power amount predicted by the charge / discharge power amount prediction unit 172, and the loss in the bidirectional converter or the NaS battery during charge / discharge.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a method for calculating the estimated time required to reach the target remaining capacity after the end of charge correction is started.
  • the charge end correction predicted in FIG. 5 is completed (t1) and the discharge of the NaS battery 11 to be corrected is prioritized, the remaining capacity becomes the target remaining capacity from the vicinity of the charge end.
  • the time (t3) that is the sum of the time until the time is the estimated time required to reach the target remaining capacity after the end of charge correction is started.
  • FIG. 14 is a flowchart showing a method for calculating the predicted time required to reach the target remaining capacity after the end of discharge correction is started.
  • the discharge end correction predicted in FIG. 6 is completed (t2) and charging of the NaS battery 11 to be corrected is prioritized, the remaining capacity becomes the target remaining capacity from the vicinity of the discharge end.
  • the time (t4) that is the sum of the time until the time is the estimated time required to reach the target remaining capacity after the end of discharge correction is started.
  • the estimated time (t3) required from the start of the end-of-charge correction to reaching the target remaining capacity predicted by the second correction time predicting unit 273 by the correction method selection unit 174, and the end-of-discharge correction are performed.
  • the prediction time (t4) required to reach the target remaining capacity after the start is compared, and a correction method with a short prediction time is selected.
  • the bidirectional converter 13 is controlled so that 11 performs charging / discharging.
  • the time required to reach the target remaining capacity after the start of charge / discharge end correction is predicted in advance, and the correction method with a short prediction time is selected and corrected.
  • FIG. 15 shows a simulation result obtained by starting the end-of-charge correction predicted by the second correction time predicting unit 273 and starting from the estimated time t3 required to reach the target remaining capacity and the end-of-discharge correction. It is the figure which showed the estimated time t4 required until it reaches
  • FIG. 15 is a diagram simulating the predicted time required to reach the target remaining capacity after starting the charge / discharge end correction in the same interconnection system 10 as in FIG.
  • the current remaining capacity management value of the correction target NaS battery 11 is 70% of the rated capacity.
  • the target remaining capacity is 45% to 55% of the rated capacity.
  • the solid line shown in FIG. 15 shows a case where the correction target NaS battery 11 is preferentially charged until end-of-charge correction is performed, and is discharged preferentially until reaching the target remaining capacity from the end of charge.
  • 4 shows the change over time in the predicted amount of electricity stored by combining the current remaining capacity management value and the predicted amount of charge / discharge power.
  • the dotted line indicates the current state when the control target NaS battery 11 is controlled to discharge preferentially until end-of-discharge correction and preferentially charge until reaching the target remaining capacity from the end of discharge.
  • 2 shows the change with time of the predicted amount of stored electricity combining the remaining capacity management value and the predicted charge / discharge power amount.
  • the predicted charge / discharge power amount predicted to be charged and when the correction target NaS battery 11 is preferentially discharged can be discharged.
  • the predicted charging / discharging power amount is assumed to be equal power.
  • the correction method selection unit 174 selects end-of-charge correction.
  • the correction method selection unit 174 selects discharge end correction.
  • the optimum method for correcting the remaining capacity management value differs depending on the application and operating state of the power storage device 1, but it is necessary to reach the target remaining capacity after starting the correction of the remaining capacity management value. By predicting the time in advance, it is possible to provide an optimum method for correcting the remaining capacity management value according to the application and operating state of the power storage device 1.
  • the power storage device 1 can use an optimum method for correcting the remaining capacity management value according to the application and operating state of the power storage device 1.
  • the third embodiment relates to a microgrid 300 including the power storage device 1 according to the first embodiment.
  • the power storage device 1 according to the second embodiment may be adopted instead of the power storage device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram showing a configuration of the microgrid 300 according to the present embodiment.
  • FIG. 16 shows an example of the configuration of the microgrid 300, and other configurations may be used.
  • a microgrid is a small-scale power supply network in which a distributed power source is installed in a place where power is demanded, and is also called a distributed energy system or the like.
  • a distributed power source 301 As shown in FIG. 16, in the microgrid 300, a distributed power source 301, a distributed power source 302 whose output can be adjusted, a load 303, and the power storage device 1 are connected to the power system 310.
  • the power system 310 is connected to an external power system 330 to which a nuclear power plant 331, a thermal power plant 332, and the like are connected.
  • the operation of the distributed power source 301, the output-adjustable distributed power source 302, the load 303 and the power storage device 1 is controlled by the microgrid control system 320.
  • Examples of the distributed power source 301 include a wind power generator, a solar power generator, and a fuel cell. Further, as the distributed power source 302 whose output can be adjusted, for example, there is a diesel generator. Examples of the load 303 include a factory, an office, and a general household.
  • a distributed power source 302 that can adjust the output, the power storage device 1, and the like.
  • the main advantage of using the power storage device 1 as a means for compensating for fluctuations in power supply and demand is that a power generation facility with adjustable output can be operated with high power generation efficiency. Specifically, by compensating for power fluctuations in the power storage device 1, it is possible to suppress fluctuations in the output of the power generation facility whose output can be adjusted, so that the power generation facility has a high output power (generally rated output). Therefore, the power generation facility can be operated with high power generation efficiency.
  • Another advantage is that CO 2 emissions can be reduced. The combined use of a natural energy power generation facility and a power storage device can ultimately reduce CO 2 emissions to zero.
  • the predicted charge / discharge power amount that can be obtained by the NaS battery 11 to be corrected is the distributed power source 301 and the distributed type.
  • the method of preferentially charging / discharging the NaS battery 11 to be corrected can be performed by adjusting the power generation plan of the distributed power source 302 whose output can be adjusted in addition to the method described above.
  • the adjustment of the power generation plan of the distributed power source 302 with adjustable output performed to charge / discharge the NaS battery 11 to be corrected preferentially maintains the power supply / demand balance of the output of the distributed power source 302.
  • Adjust by adjusting as much as possible For example, the output of the distributed power supply 302 is changed as much as possible within a range where the power supply balance can be maintained, or the decrease in power generation efficiency due to the output adjustment of the distributed power supply 302 is within a predetermined allowable range. As described above, the operation of the distributed power source 302 is adjusted.
  • the power storage device 1 can obtain the same effects as those of the first embodiment and the second embodiment described above. it can.
  • the end-of-charge correction is performed by charging the NaS battery 11 to be corrected with a constant charging power.
  • the present invention is not limited to this, and charging is performed by reducing the charging power. You may employ
  • correction at the end of charging can be performed at the end of each auxiliary charge, when correcting in the steps after the second stage in which the charging power is set to be lower than that in the first stage, the "upper limit value of charging power by auxiliary charging" Then, based on the smaller value of “charged power expected to be charged when the correction target battery is preferentially charged in the future”, the end-of-charge correction completion time may be calculated.
  • the charge / discharge power amount is not predicted and correction cannot be completed at the predicted time, it may be determined which correction is performed again at that time.
  • a mode in which the operator is notified from the operation screen or the like may be used.
  • the power storage device 1 is used for the purpose of smoothing the power of a long cycle day and night, and as much as possible, the charged state of the NaS battery 11 is such that the amount of electricity stored in the NaS battery 11 is discharged at daytime and charged at night.
  • the first correction method determination unit 17 and the second correction method determination unit 27 perform the end-of-charge correction at night and the daytime according to the time when the correction request detection unit 16 detects the correction request. If it exists, the aspect which employ

Abstract

　二次電池の運転状態や自然環境等に応じた最適な補正方法を用いて残存容量管理値を補正する二次電池の制御方法を提供する。残存容量管理値から充電末近傍まで充電するのに要する電力量と残存容量管理値から放電末近傍まで放電するのに要する電力量とを算出する第１の電力量算出工程と、二次電池１１が得ることのできる充放電電力量を予測する電力量予測工程と、算出された電力量と予測された電力量とから充電末近傍で補正を完了するまでに要する時間と放電末近傍で補正を完了するまでに要する時間とを予測する補正時間予測工程と、補正時間予測工程で予測された時間のうち予測時間の短い補正方法を選択する補正方法選択工程と、選択された補正方法を用いて二次電池１１の残存容量管理値を補正するように二次電池１１の充電状態を制御する充放電制御工程と、を備える。

Description

二次電池の制御方法および電力貯蔵装置
　本発明は、二次電池の制御方法および電力貯蔵装置に関する。
　従来より、昼夜間などのように格差の大きい電力消費量を平準化するために、あるいは、自然エネルギー発電装置などのように刻一刻と変動する出力を補償するために、ナトリウム－硫黄電池（以下、ＮａＳ電池とも記載する）等の二次電池を主構成機器とする電力貯蔵装置が使用されてきた。
　ＮａＳ電池の残存容量は、初期に設定された残存容量から充放電にかかる電流値をシーケンサ等の制御装置に取り込み加減し積算することにより求め、管理することができる。
　しかし、長期にわたってＮａＳ電池を使用していると、実際の残存容量と、管理する残存容量（以下、残存容量管理値とも記載する）との間にはズレが生じる。さらに、各ＮａＳ電池間において、残存容量管理値のズレの程度にはばらつきが生じる。したがって、ＮａＳ電池の残存容量を精度よく管理するためには、残存容量管理値を補正ないし再設定する必要がある。
　例えば、下記特許文献１には、充電末近傍あるいは放電末近傍で残存容量管理値を補正する方法が開示されている。
特開２００８－８４６７７号公報
　特許文献１に開示されているようなＮａＳ電池においては、残存容量管理値の補正が、制御装置に予め設定された充電末補正あるいは放電末補正のどちらかの方法を用いることで行われていた。すなわち、ＮａＳ電池の運転状態や自然環境等に関係なく、予め設定された補正方法を用いて残存容量管理値の補正が行われていた。また、このようなＮａＳ電池においては、残存容量管理値の補正が完了するまで、あるいは、補正完了後に電力貯蔵装置の使用目的に応じて設定される所定の蓄電量に到達するまで、補正対象のＮａＳ電池を優先的に充電または放電させるように制約することで残存容量管理値の補正が行われることがある。
　しかし、ＮａＳ電池の運転状態や自然環境等によっては、予め設定された方法を用いるよりも、設定されていない他方の方法を用いる方が、上述の補正に関する処理に要する時間が短くなることがあった。
　したがって、特許文献１に開示されているようなＮａＳ電池においては、最適な補正方法が使用されないことで補正に関する処理に要する時間が長引くことにより、残存容量誤差が大きくなり予期しない時に充放電末を迎えて補正対象電池の充電又は放電が継続できなくなるという問題や、使用目的に適した残存容量ではないことから長時間連続した充電または放電に対応できないという問題が生じる可能性が大きくなる。
　そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、二次電池の運転状態や自然環境等に応じた最適な補正方法を用いて残存容量管理値を補正する二次電池の制御方法を提供することを目的としたものである。
　本発明の第１の局面は、残存容量管理値の補正の対象となる二次電池において充電末近傍あるいは放電末近傍で前記残存容量管理値を補正する二次電池の制御方法であって、前記残存容量管理値から前記充電末近傍まで充電するのに要する電力量と、前記残存容量管理値から前記放電末近傍まで放電するのに要する電力量と、を算出する第１の電力量算出工程と、前記二次電池が得ることのできる充放電電力量を予測する電力量予測工程と、前記第１の電力量算出工程で算出された電力量と、前記電力量予測工程で予測された電力量と、から、前記充電末近傍で前記残存容量管理値の補正を完了するまでに要する時間と、前記放電末近傍で前記残存容量管理値の補正を完了するまでに要する時間と、を予測する補正時間予測工程と、前記補正時間予測工程で予測された時間のうち予測時間の短い補正方法を選択する補正方法選択工程と、前記選択された補正方法を用いて前記二次電池の前記残存容量管理値を補正するように前記二次電池の充電状態を制御する充放電制御工程と、を備える。
　本発明の第２の局面は、第１の局面の発明の二次電池の制御方法であって、前記充電末近傍から前記二次電池の使用目的に応じて設定される所定の蓄電量に達するまで充放電するのに要する電力量と、前記放電末近傍から前記所定の蓄電量に達するまで充放電するのに要する電力量と、を算出する第２の電力量算出工程をさらに備え、前記補正時間予測工程は、前記第１の電力量算出工程で算出された電力量と、前記電力量予測工程で予測された電力量と、前記第２の電力量算出工程で算出された電力量と、から、前記充電末近傍で前記残存容量管理値の補正を完了し前記所定の蓄電量に達するまでに要する時間と、前記放電末近傍で前記残存容量管理値の補正を完了し前記所定の蓄電量に達するまでに要する時間と、を予測する。
　本発明の第３の局面は、第１または第２の局面の発明の二次電池の制御方法であって、前記電力量予測工程は、前記二次電池が得ることのできる充電電力量と放電電力量とを同じ電力量とする。
　本発明の第４の局面は、第１または第２の局面の発明の二次電池の制御方法であって、二次電池が複数設けられる場合、前記電力量予測工程は、前記補正対象の二次電池に優先的に充電を行い、前期補正対象の二次電池以外の二次電池から優先的に放電を行った場合に、前期補正対象の二次電池が得ることのできる充放電電力量と、前記補正対象の二次電池から優先的に放電を行い、前期補正対象の二次電池以外の二次電池に優先的に充電を行った場合に、前期補正対象の二次電池が得ることのできる充放電電力量と、を予測する。
　本発明の第５の局面は、二次電池を備えた電力貯蔵装置であって、前記二次電池の充放電を制御する双方向変換器と、前記二次電池の残存容量管理値の補正が行われる充電末近傍あるいは放電末近傍になるように前記双方向変換器を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記残存容量管理値の補正対象となる二次電池において、前記残存容量管理値から前記充電末近傍まで充電するのに要する電力量と、前記残存容量管理値から前記放電末近傍まで放電するのに要する電力量と、を算出する第１の電力量算出部と、前記補正対象の二次電池が得ることができる充放電電力量を予測する電力量予測部と、前記第１の電力量算出部で算出された電力量と、前記電力量予測部で予測された電力量と、から、前記充電末近傍で前記残存容量管理値の補正を完了するまでに要する時間と、前記放電末近傍で前記残存容量管理値の補正を完了するまでに要する時間と、を予測する補正時間予測部と、前記補正時間予測部で予測された時間のうち予測時間の短い補正方法を選択する補正方法選択部と、前記選択された補正方法を用いて前記補正対象の二次電池の前記残存容量管理値を補正するように前記双方向変換器を制御する充放電指令部と、を備える。
　本発明の第６の局面は、第５の局面の発明の電力貯蔵装置であって、前記充電末近傍から前記二次電池の使用目的に応じて設定される所定の蓄電量に達するまで充放電するのに要する電力量と、前記放電末近傍から前記所定の蓄電量に達するまで充放電するのに要する電力量と、を算出する第２の電力量算出部をさらに備え、前記補正時間予測部は、前記第１の電力量算出部で算出された電力量と、前記電力量予測部で予測された電力量と、前記第２の電力量算出部で算出された電力量と、から、前記充電末近傍で前記残存容量管理値の補正を完了し前記所定の蓄電量に達するまでに要する時間と、前記放電末近傍で前記残存容量管理値の補正を完了し前記所定の蓄電量に達するまでに要する時間と、を予測する。
　本発明の第７の局面は、第５または第６の局面の発明の電力貯蔵装置であって、前記電力量予測部は、前記補正対象の二次電池が得ることのできる充電電力量と放電電力量とを同じ電力量とする。
　本発明の第８の局面は、第５または第６の局面の発明の電力貯蔵装置であって、前記二次電池を複数備える場合、前記電力量予測部は、前記補正対象の二次電池に優先的に充電を行い、前期補正対象の二次電池以外の二次電池から優先的に放電を行った場合に、前期補正対象の二次電池が得ることのできる充放電電力量と、前記補正対象の二次電池から優先的に放電を行い、前期補正対象の二次電池以外の二次電池に優先的に充電を行った場合に、前期補正対象の二次電池が得ることのできる充放電電力量と、を予測する。
　第１から第８までの局面の発明によれば、用途や電力貯蔵装置の運転状態に応じた最適な補正方法を用いて残存容量管理値の補正を行うことができる。
　第３および第７の局面の発明によれば、残存容量管理値の補正に要する大凡の時間を容易に予測することができる。
　第４および第８の局面の発明によれば、補正に関する処理に要する時間をより短くすることができる。
　これらの及びこれら以外の本発明の目的、特徴、局面及び利点は、添付図面とともに考慮されたときに下記の本発明の詳細な説明によってより明白となる。
本発明の第１の実施の形態に係る電力貯蔵装置を備えた連系システムの構成を概略的に示した図である。 ＮａＳ電池のモジュールの回路図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御部の構成を概略的に示した図である。 ＮａＳ電池の電池残存容量率と電圧との関係を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における、充電末補正を完了するのに要する予測時間の算出方法を示したフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態における、放電末補正を完了するのに要する予測時間の算出方法を示したフローチャートである。 単位時間内の充電電力量と放電電力量とが等しくなるように出力電力を設定したときの例を示した図である。 単位時間内の充電電力量が放電電力量よりも多くなるように出力電力を設定したときの例を示した図である。 単位時間内の充電電力量が放電電力量よりも少なくなるように出力電力を設定したときの例を示した図である。 本発明の第１の実施の形態における、シミュレーションを行って得た、充電末補正に要する予測時間と、放電末補正に要する予測時間とを示した図である。 本発明の第１の実施の形態における、シミュレーションを行って得た、充電末補正に要する予測時間と、放電末補正に要する予測時間とを示した図である。 本発明の第２の実施の形態に係る制御部の構成を概略的に示した図である。 本発明の第２の実施の形態における、目標残存容量に達するまでに要する予測時間の算出方法を示したフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態における、目標残存容量に達するまでに要する予測時間の算出方法を示したフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態における、シミュレーションを行って得た、目標残存容量に達するまでに要する予測時間と、目標残存容量に達するまでに要する予測時間とを示した図である。 本発明の第３の実施の形態における、マイクログリッドの構成を概略的に示した図である。
　　＜１．第１の実施の形態＞
　　＜１－１．連系システムの構成＞
　はじめに、本発明の第１の実施の形態に係る電力貯蔵装置１を備えた連系システム１０の構成について説明する。
　＜１－１－１．連系システムの構成＞
　図１は、連系システム１０の構成を概略的に示した図である。連系システム１０は、電力貯蔵装置１と出力が変動する発電装置２とを備え、それぞれが電力系統３に接続されている。図１では、発電装置２が風の力を利用して発電する風力発電装置である場合を例示しているが、その他の自然エネルギー発電装置（例えば、太陽光発電装置など）であってもよい。
　電力貯蔵装置１は、電力を貯蔵する二次電池１１と、電力系統３と二次電池１１とを接続する接続線１２と、二次電池１１から電力系統３へ供給される電力を直流から交流へ変換し電力系統３から二次電池１１へ供給される電力を交流から直流へ変換する双方向変換器１３と、二次電池１１から電力系統３へ供給される電力を昇圧し電力系統３から二次電池１１へ供給される電力を降圧する変圧器１４と、電力貯蔵装置１を制御する制御部１５と、を主として備える。
　接続線１２、双方向変換器１３および変圧器１４は、二次電池１１の各々に対応して１つずつ設けられ、双方向変換器１３および変圧器１４は、接続線１２に挿入される。
　図１には、４台の二次電池１１が示されているが、二次電池１１の数は電力貯蔵装置１の仕様に応じて増減される。例えば、二次電池１１が１台からなる電力貯蔵装置１であってもよい。
　なお、以下においては、二次電池１１がナトリウム－硫黄電池（以下、ＮａＳ電池１１とも記載する）である場合を例として説明する。
　＜１－１－２．連系システムの出力電力ＰT＞
　次に、連系システム１０から電力系統３へ出力される電力ＰTについて説明する。
　連系システム１０では、ＮａＳ電池１１の充放電によりＮａＳ電池１１から出力される電力ＰN（あるいはＮａＳ電池１１に入力される電力ＰN）が、発電装置２から出力される電力ＰWの変動を補償する。その結果、連系システム１０全体としての合成出力（ＰT）は、ＰT＝ＰW＋ＰN＝目標電力となるように制御される。つまり、ＮａＳ電池１１の充放電を制御することで、連系システム１０の合成出力（ＰT）が目標電力となるように制御されている。ＮａＳ電池１１においては、実際の残存容量と管理値（以下、残存容量管理値とも記載する）との間にズレが生じることにより起こり得る種々の問題（例えば、突然放電末になり放電が継続できなくなるという問題や、突然放電末になり放電が継続できなくなるという問題）を解消するために、残存容量管理値が定期的あるいは補正要求のタイミングで補正されることで管理されている。
　そこで、本実施の形態に係る制御部１５は、後述するように、最適な補正方法を用いて残存容量管理値の補正を行うべく採用されたものである。
　＜１－１－３．電力貯蔵装置の各構成要素＞
　次に、電力貯蔵装置１の各構成要素について説明する。
　（ＮａＳ電池１１）
　図２は、ＮａＳ電池１１のモジュール２１０の回路図である。図２に示すように、モジュール２１０は、ブロック２１１を直列接続した直列接続体であり、ブロック２１１は、ストリング２１２を並列接続した並列接続体であり、ストリング２１２は、セル２１３を直列接続した直列接続体である。ブロック２１１の直列接続数、ストリング２１２の並列接続数およびセル２１３の直列接続数は、モジュール２１０の仕様に応じて増減される。
　複数のＮａＳ電池１１の各々は、１個以上のモジュール２１０を備え、他のＮａＳ電池１１から独立して充放電される。モジュール２１０の数は、ＮａＳ電池１１の仕様に応じて増減される。
　（双方向変換器１３）
　双方向変換器１３は、ＮａＳ電池１１の残存容量管理値が目標値となるように、充放電指令に従ってＮａＳ電池１１の充放電を制御する。双方向変換器１３は、「ＰＣＳ（Power Conversion System）」「直交変換器」等とも呼ばれる。双方向変換器１３における直流と交流との相互変換は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）インバータ等により行われる。
　（制御部１５）
　図３は、制御部１５の構成を概略的に示した図である。図３のブロックの各々は、少なくともＣＰＵおよびメモリを備える組み込みコンピュータに制御プログラムを実行させることにより実現されてもよいし、ハードウエアにより実現されてもよい。
　制御部１５は、いずれかのＮａＳ電池１１に対する残存容量管理値の補正要求を検出する補正要求検出部１６と、補正の対象のＮａＳ電池１１に対して行う最適な残存容量管理値の補正方法を判定する第１の補正方法判定部１７と、判定された補正方法を用いて残存容量管理値を補正するように双方向変換器１３にＮａＳ電池１１の充放電を指令する充放電指令部１８と、を備える。
　第１の補正方法判定部１７は、補正の対象となったＮａＳ電池１１において、現在の残存容量管理値から充電末近傍まで充電するのに要する電力量と現在の残存容量管理値から放電末近傍まで放電するのに要する電力量とを算出する第１の充放電電力量算出部１７１と、補正対象のＮａＳ電池が今後得ることのできる充放電電力量を予測する充放電電力量予測部１７２と、充電末近傍で残存容量管理値を補正（以下、充電末補正とも記載する）するのに要する時間と放電末近傍で残存容量管理値を補正（以下、放電末補正とも記載する）するのに要する時間とを予測する第１の補正時間予測部１７３と、第１の補正時間予測部１７３で予測された時間のうち短い時間の補正方法を選択する補正方法選択部１７４と、を備える。
　　＜１－２．制御部１５の処理＞
　次に、制御部１５の処理について説明する。
　（補正要求を検出）
　まず、補正要求検出部１６により、いずれかのＮａＳ電池１１に対する残存容量管理値の補正要求を検出する。残存容量管理値の補正対象となるＮａＳ電池１１を決定する方法は、様々な方法が知られており、いずれの方法を用いてもよい。例えば、所定のタイミングでＮａＳ電池１１を１つずつ順番に特定して残存容量管理値の補正を行ってもよい。また、前回の補正から現在までに経過した時間、充放電が行われた時間、充放電電力、充放電電力の変動の大きさ・急峻さ・回数等から、複数のＮａＳ電池１１の各々の残存容量管理値の推定誤差を求め、推定誤差が閾値を超えたＮａＳ電池１１を補正の対象としてもよい。
　（充電末近傍および放電末近傍までに要する電力量を算出）
　次に、第１の充放電電力量算出部１７１により、残存容量が現在の残存容量管理値から補正を行うときの残存容量となるまで、ＮａＳ電池１１を充放電するのに要する電力量を算出する。
　図４は、ＮａＳ電池１１の電池残存容量率と電圧との関係を示す図である。電池残存容量率とは、ＮａＳ電池１１の定格容量に対する放電可能な容量の比率（％）のことである。図４に示すように、ナトリウム硫黄物（Ｎａ2Ｓ5）および単体硫黄（Ｓ）が正極活物質として存在する二相域の充電末近傍（概ね９５％以上）になると、ＮａＳ電池１１の電圧は電池残存容量率が大きくなるほど上昇する。充電末以外の二相域（概ね４０％～９０％）においては、電圧は電池残存容量率によらず概ね一定である。ナトリウム硫黄物（Ｎａ2Ｓx）のみが正極活物質として存在する一相域（概ね４０％以下）になると、電圧は電池残存容量率が小さくなるほど低下する。
　このようなＮａＳ電池１１の電圧と電池残存容量率との関係を利用して、残存容量管理値の補正は、充電末近傍までＮａＳ電池１００４が充電された状態、又は、一相域（放電末近傍）までＮａＳ電池１００４が放電された状態で行われる。
　すなわち、第１の充放電電力量算出部１７１は、補正対象となった電池の残存容量が、現在の残存容量管理値から充電末近傍（例えば、電池残存容量率が９５％）になるまで充電するのに要する電力量と、現在の残存容量管理値から放電末近傍（例えば、電池残存容量率が４０％）になるまで放電するのに要する電力量とを算出する。
　（補正対象のＮａＳ電池１１が得ることのできる充放電電力量を予測）
　次に、充放電電力量予測部１７２により、今後補正対象のＮａＳ電池１１が得ることのできる充放電電力量（以下、予測充放電電力量とも記載する）を予測する。
　予測充放電電力量とは、発電装置２が今後発電して出力すると予測される電力ＰW、非補正対象のＮａＳ電池１１の充放電を調整することで非補正対象のＮａＳ電池１１の入出力可能な電力ＰNｎ、連系システム１０（または電力貯蔵装置）と電力系統３との間の電力授受計画、等に基づいて、補正対象のＮａＳ電池１１に割り当てることができると予測される充放電電力量のことである。
　発電装置２が今後発電して出力すると予測される電力ＰWは、例えば、過去の発電実績や天気予報等から予測することができる。例えば、発電装置２が風力発電機である場合、過去の発電実績や風状予測を基に発電装置２が今後出力する各時刻の発電量を予測し、該予測発電量、過去の負荷実績および他のＮａＳ電池１１の残存容量管理値等をもとに今後補正対象電池が授受できる充放電電力を予測する。また、発電装置２が太陽光発電機である場合も同様に、過去の発電実績や天気予測を基に発電装置２が今後出力する各時刻の発電量を予測する。
　連系システム１０（または電力貯蔵装置）と電力系統３との間の電力授受計画とは、例えば、連系システム１０の出力電力ＰTが一定値となるように運転している場合の設定出力電力や、電力平滑運転をしている場合のオフセット分の電力や、負荷平準運転をしている場合の設定出力電力等のことである。
　また、充放電電力量予測部１７２は、補正対象のＮａＳ電池１１を優先的に充電し、非補正対象のＮａＳ電池１１を優先的に放電したときに、補正対象ＮａＳ電池１１に割り当てることができると予測される充放電電力量（予測充放電電電力量Ａ）と、補正対象のＮａＳ電池１１を優先的に放電し、非補正対象のＮａＳ電池１１を優先的に充電させたときに、補正対象ＮａＳ電池１１に割り当てることができると予測される充放電電力量（予測充放電電力量Ｂ）とを予測することが好ましい。これにより、残存容量管理値が短時間で補正されるように電力貯蔵装置１を制御したときの充放電電力量を予測することができる。例えば、予測充放電電力量は、放電電力を正、充電電力を負として、予測される充放電電力を積算することで求める。
　補正対象のＮａＳ電池１１を優先的に充電または放電する方法は、上述した、発電装置２が今後発電して出力すると予測される電力ＰW、非補正対象のＮａＳ電池１１の充放電を調整することで非補正対象のＮａＳ電池１１の入出力可能な電力ＰNｎ、連系システム１０（または電力貯蔵装置）と電力系統３との間の電力授受計画、等を調整することで行う。
　具体的には、補正対象のＮａＳ電池１１を優先的に充電または放電するために行う、発電装置２が今後発電して出力すると予測される電力ＰWの調整は、電力系統３に接続する発電設備の数の増減や、風力発電設備のピッチ角（ブレードの角度）を変えることで可能である。しかし、通常、自然エネルギー発電設備の発電電力は最大限に大きくすることが望ましいので、このような調整を行わずに補正対象のＮａＳ電池２１への充放電電力量を調整することが好ましい。
　また、補正対象のＮａＳ電池１１を優先的に充電または放電するために行う、非補正対象のＮａＳ電池１１の入出力可能な電力ＰNｎの調整は、ＮａＳ電池全体の入出力電力ＰNが補正対象のＮａＳ電池１１への充電または放電へ優先的に割り当てられるように、非補正対象のＮａＳ電池１１の入出力電力ＰNｎを調整することで行う。具体的には、補正対象のＮａＳ電池１１を充電して充電末補正を行う場合、補正対象電池に充電電力を優先的に割り当てるとともに放電電力は下位の優先順位で割り当てることで行う。また、補正対象のＮａＳ電池１１を放電して放電末補正を行う場合は、上述した処理とは逆の処理を行う。
　また、補正対象のＮａＳ電池１１を優先的に充電または放電するために行う、連系システム１０（または電力貯蔵装置）と電力系統３との間の電力授受計画の調整は、電力系統３の需給バランスや周波数変動が適切に維持されるように、連系システム１０と電力系統３との間の入出力電力を制御することで行う。この入出力電力の制御は、電力系統３により求められる制御が異なるが、例えば、連系システム１０から電力系統３へ出力される電力を制御する場合、出力電力値や出力電力の変動率等が許容範囲内となるように出力電力を調整することで行われる。また、連系システム１０が電極系統３から電極の供給を受ける場合も同様に、受電電力値や受電電力変動率等が許容範囲内となるように受電電力を調整することで行われる。例えば、出力電力値の許容範囲は、需給に応じた電力が連系システム１０から出力されるように、時間帯毎の許容出力電力範囲が定められたり時間帯毎に買電価格が設定されたりすることで決定される。
　例えば、補正対象のＮａＳ電池１１を優先的に充電する場合においては、許容電力変動率内で連系システム１０の出力電力を許容電力値範囲を逸脱しない範囲で低下させることにより、補正対象ＮａＳ電池１１に割り当てることができる充電電力量を大きくすることができる。また、補正対象のＮａＳ電池１１を優先的に放電する場合においては、許容電力変動率内で連系システム１０の出力電力を許容出力電力範囲を逸脱しない範囲で上昇させることにより、補正対象ＮａＳ電池１１に割り当てることができる放電電力量を大きくすることができる。
　このように、充放電電力量予測部１７２は、補正対象のＮａＳ電池１１に割り当てることのできる充放電電力量を予め予測することができる。
　また、予測が困難な場合や処理を簡略化したい場合、充放電電力量予測部１７２は、標準的な１日の発電パターンを制御部１５に予め記憶させることで、予測充放電電力量を算出してもよいし、予測充電電力と予測放電電力とを同じ電力として設定してもよい。これにより、後の処理において残存容量管理値の補正に要する時間を予測する際に、大凡の時間を容易に予測することができる。標準的な発電パターンは、ある期間ごとに（例えば、１日、１月など）変更してもよい。
　（残存容量管理値の補正に要する時間を算出）
　次に、第１の補正時間予測部１７３により、第１の充放電電力量算出部１７１で算出された充電末近傍まで充電するのに要する電力量および放電末近傍まで放電するのに要する電力量と、充放電電力量予測部１７２で予測された予測充放電電力量と、充放電時の双方向変換機やＮａＳ電池における損失とから、補正要求検出部１６が補正の要求を検出してから補正対象のＮａＳ電池１１が充電末補正を完了するまでに要する時間および放電末補正を完了するまでに要する時間を予測する。
　なお、第１の補正時間予測部１７３は、上述した予測充放電電力量Ａと予測充放電電力量Ｂとを用いることで、残存容量管理値が短時間で補正されるのに要する時間を予測することができる。つまり、補正のために補正対象のＮａＳ電池１１を充電する場合は予測充放電電力量Ａを、放電する場合は予測充放電電力量Ｂを用いて、補正に要する時間を予測すればよい。
　ここで、ＮａＳ電池１１の放電末補正では、放電末近傍まで放電してから補正を行うまでの間に、出力電圧安定のために所定の充放電停止時間が必要となる。したがって、放電末補正を完了するのに要する予測時間は、放電末近傍まで放電するのに要する予測時間と、所定の充放電停止時間とを合わせた時間となる。
　図５は、充電末補正を完了するのに要する予測時間の算出方法を示したフローチャートである。一方、図６は、放電末補正を完了するのに要する予測時間の算出方法を示したフローチャートである。図５および図６中に示すＳＯＣ（ｔ）は、ｔ時間後の残存容量管理値のことである。ＤＣ（ｔ＋Δｔ）は、補正対象のＮａＳ電池１１を放電優先とした場合に、時刻ｔから時刻ｔ＋Δｔの間に補正対象のＮａＳ電池１１に充放電できると予測される電力量のことである。ＣＨ（ｔ＋Δｔ）は、補正対象のＮａＳ電池１１を充電優先とした場合に、時刻ｔから時刻ｔ＋Δｔの間に補正対象のＮａＳ電池１１に充放電できると予測される電力量のことである。ＤＣ，ＣＨともに放電方向を正の値とする。なお、ＤＣおよびＣＨを予測する際には、充放電時の双方向変換機１３やＮａＳ電池１１等における損失を考慮することは言うまでもない。後述する図１３および図１４も同様とする。
　図５に示すように、現在の残存容量管理値と、補正対象のＮａＳ電池１１の充電を優先的に行った場合に補正対象ＮａＳ電池１１に充放電できると予測される電力量と、を合わせた電力量が充電末近傍の残存容量になるまでの時間と、所定の充放電停止時間とをあわせた時間（ｔ１）が、充電末補正が完了するのに要すると予測される時間となる。
　一方、図６に示すように、現在の残存容量管理値と、補正対象のＮａＳ電池１１の放電を優先的に行った場合に補正対象ＮａＳ電池１１に充放電できると予測される電力量と、を合わせた電力量が放電末近傍の残存容量になるまで時間と、所定の充放電停止時間と、を合わせた時間（ｔ２）が、放電末補正が完了するのに要すると予測される時間となる。
　（補正方法を選択）
　次に、補正方法選択部１７４により、第１の補正時間予測部１７３で予測された、充電末補正が完了するまでに要する予測時間ｔ１と放電末補正が完了するまでに要する予測時間ｔ２とを比較し、予測時間の短い補正方法を選択する。
　そして、充放電指令部１８により、補正方法選択部１７４で選択された補正方法を用いて、補正対象ＮａＳ電池１１が補正可能な残存容量となるまで、補正対象ＮａＳ電池１１および補正対象外のＮａＳ電池１１とが充放電を行うように双方向変換器１３を制御する。
　このとき、充電末補正を選択した場合は、連系システム１０の出力電力を許容範囲内で低下させたり、発電装置２の発電電力を増加させたり、補正対象ＮａＳ電池１１への充電を優先し補正対象外ＮａＳ電池１１への放電を優先したりして、可能な範囲で補正対象ＮａＳ電池１１の充放電電力量が充電側となるように制御する。
　また、放電末補正を選択した場合は、連系システム１０の出力電力を許容範囲内で増加させたり、発電装置２の発電電力を低下させたり、補正対象ＮａＳ電池１１への放電を優先し補正対象外ＮａＳ電池１１への充電を優先したりして、可能な範囲で補正対象ＮａＳ電池１１の充放電電力量が放電側となるように制御する。
　連系システム１０の出力電力を許容範囲内で低下または増加させる例について、図７～図９を用いて説明する。図７は、単位時間内の充電電力量と放電電力量とが等しくなるように、連系システム１０の出力電力ＰＴを設定した例を示した図である。図７（ａ）は、単位時間内の発電装置２の発電電力と連系システム１０の出力電力とを示した図である。ＰWは、連系システム１０内の発電装置２の発電電力を示し、ＰＴは連系システム１０の出力電力を示している。図７（ｂ）は、単位時間内のＮａＳ電池１１への充放電電力を示した図である。図７（ｂ）に示すように、図示した時間範囲内において、ＮａＳ電池１１の充電電力量と放電電力量は、ほぼ等しくなっている。
　一方、図８は、単位時間内の充電電力量が放電電力量よりも多くなるように、連系システム１０の出力電力ＰＴを設定した例を示した図である。図８（ｂ）に示すように、図示した時間範囲内において、充電電力量が放電電力量よりも多くなっている。また、図９は、単位時間内の充電電力量が放電電力量よりも少なくなるように、連系システム１０の出力電力ＰＴを設定した例を示した図である。図９（ｂ）に示すように、図示した時間範囲内において、充電電力量が放電電力量よりも少なくなっている。
　なお、補正方法選択部１７４により、第１の補正時間予測部１７３で予測された、充電末補正が完了するまでに要する予測時間ｔ１と放電末補正が完了するまでに要する予測時間ｔ２とを比較することに代えて、第１の充放電電力量算出部１７１で算出した、補正対象となった電池の残存容量を、現在の残存容量管理値から充電末近傍になるまで充電するのに要する電力量と、現在の残存容量管理値から放電末近傍になるまで放電するのに要する電力量とを比較し、要する電力量が少ない補正方法を選択してもよい。
　また、補正要求検出部１６が補正要求を検出した時点で、補正対象となった電池が、充電末近傍での補正が可能な電池残存容量率である場合は、充電末近傍での補正を選択し、放電末近傍での補正が可能な電池残存容量率である場合は、放電末近傍での補正を選択することとしてもよい。
　さらに、ＮａＳ電池の場合は、補正要求検出部１６が補正要求を検出した時点で、補正対象となった電池が、一相域の状態であれば、放電末近傍での補正を選択することとしてもよい。
　（補正方法の手動選択）
　また、補正方法の選択において、補正対象ＮａＳ電池１１の残存容量管理値を補正する補正方法の自動選択を停止し、残存容量管理値を補正する補正方法を手動で選択させるようにしてもよい。
　このような補正方法の手動選択を可能にするため、電力貯蔵装置１は、各々の補正方法を用いたときに補正を完了するまでに要すると予測される予測時間を表示部（図示せず）に表示し、操作者による選択した補正方法の入力を操作部（図示せず）で受け付ける。操作部から入力された補正方法は充放電司令部１８へ送られる。そして、充放電指令部１８により、操作部で入力された補正方法を用いて、補正対象ＮａＳ電池１１が補正可能な残存容量となるまで補正対象ＮａＳ電池１１および補正対象外のＮａＳ電池１１が充放電を行うように双方向変換器１３を制御する。
　補正方法の選択を手動実行する場合、電力貯蔵装置１の操作者は、表示部に表示された各々の補正方法を参照し、電力貯蔵装置１を含む系統システム１０の現在および将来の状況を考慮し、選択した補正方法を操作部から入力する。操作者が考慮する事項には、天気予測、発電機の故障の有無、メンテナンス予定等がある。
　このように、本実施の形態に係る電力貯蔵装置１では、残存容量管理値の補正を完了するまでに要する時間を予め予測し、予測時間の短い補正方法を選択して補正を行うことで、電力貯蔵装置１の用途や運転状態に応じた最適な補正方法を用いて残存容量管理値の補正を行うことができる。
　　＜１－３．シミュレーション結果＞
　図１０および図１１は、シミュレーションを行って得た、第１の補正時間予測部１７３により予測される充電末補正に要する予測時間ｔ１と放電末補正に要する予測時間ｔ２とを示した図である。
　図１０は、短周期の電力変動平滑を目的として、ＮａＳ電池１１が風力発電機等の発電装置２に併設された連系システム１０において、残存容量管理値の補正に要する予測時間をシミュレーションした図である。補正対象ＮａＳ電池１１の現在の残存容量管理値は、定格容量の７０％とする。
　電力貯蔵装置１が１台のＮａＳ電池１１からなる場合は、電力平滑を中止して、電力系統３との間の電力授受により補正の為の充放電を行うこととしてシミュレーションを行う。また、電力貯蔵装置１が複数のＮａＳ電池１１からなる場合は、補正対象電池の充電量（あるいは放電量）が多くなるように優先的に制御するとともに、システムとして目的が果たせるように（電力平滑ができるように）他のＮａＳ電池１１の充放電量を制御することとしてシミュレーションを行う。
　図１０に示す実線は、補正対象ＮａＳ電池１１を優先的に充電するように制御した場合における、現在の残存容量管理値と予測充放電電力量とを合わせた予測蓄電量の経時変化を示している。一方、点線は、補正対象ＮａＳ電池１１を優先的に放電するように制御した場合における、現在の残存容量管理値と予測充放電電力量とを合わせた予測蓄電量の経時変化を示している。
　図１０（ａ）では、補正対象のＮａＳ電池１１を優先的に充電した場合に充電できると予測される予測充放電電力量と、補正対象のＮａＳ電池１１を優先的に放電した場合に放電できると予測される予測充放電電力量とを等しい電力量とする。
　図１０（ａ）に示すように、放電末補正を行うよりも充電末補正を行う方が短い時間で残存容量管理値の補正を完了すると予測される。したがって、この場合、補正方法選択部１７４は、充電末補正を選択することとなる。
　一方、図１０（ｂ）では、補正対象のＮａＳ電池１１を優先的に充電した場合に充電できると予測される予測充放電電力量が、補正対象のＮａＳ電池１１を優先的に放電した場合に放電できると予測される予測充放電電力量よりも小さい電力量とする。
　図１０（ｂ）に示すように、充電末補正を行うよりも放電末補正を行う方が短い時間で残存容量管理値の補正を完了すると予測される。したがって、この場合、補正方法選択部１７４は、放電末補正を選択することとなる。
　図１１は、太陽光発電機を主要な発電装置２とするマイクログリッドにＮａＳ電池１１を用いたときの、残存容量管理値の補正に要する時間をシミュレーションした図である。このようなマイクログリッドに使用されるＮａＳ電池１１は、１日を周期として電力変動を平滑するために、昼間は充電電力を多くし、夜は放電電力を多くする運転が行われる。
　予測充放電電力量は、過去の発電実績、過去の負荷実績、天気予報（晴天率）、他のＮａＳ電池１１の残存容量管理値等から予測する。
　図１１に示す実線は、補正対象ＮａＳ電池１１を優先的に充電するように制御した場合における、現在の残存容量管理値と予測充放電電力量とを合わせた予測蓄電量の経時変化を示している。点線は、補正対象ＮａＳ電池１１を優先的に放電するように制御した場合における、現在の残存容量管理値と予測充放電電力量とを合わせた予測蓄電量の経時変化を示している。
　図１１（ａ）では、補正対象ＮａＳ電池１１の現在の残存容量管理値が定格容量の７０％とし、現在時刻を０時とする。図１１（ａ）に示すように、充電末補正を行うよりも放電末補正を行う方が短い時間で残存容量管理値の補正を完了すると予測される。したがって、この場合、補正方法選択部１７４は、放電末補正を選択することとなる。
　一方で、図１１（ｂ）では、補正対象ＮａＳ電池１１の現在の残存容量管理値が定格容量の５０％とし、現在時刻を８時とする。図１１（ｂ）に示すように、放電末補正を行うよりも充電末補正を行う方が短い時間で残存容量管理値の補正を完了すると予測される。したがって、この場合、補正方法選択部１７４は、充電末補正を選択することとなる。
　このように、電力貯蔵装置１の用途や運転状態に応じて最適な残存容量管理値の補正方法は異なっているが、残存容量管理値の補正に要する時間を予め予測することで、電力貯蔵装置１の用途や運転状態に応じた最適な残存容量管理値の補正方法を選択することができる。
　以上、説明したように、本実施の形態に係る電力貯蔵装置１は、電力貯蔵装置１の用途や運転状態に応じた最適な補正方法を用いて残存容量管理値の補正を行うことができる。
　　＜２．第２の実施の形態＞
　　＜２－１．制御部２５の構成＞
　次に、本発明の第２の実施の形態に係る電力貯蔵装置１について説明する。以下においては、図１２を参照して、第１の実施の形態に係る電力貯蔵装置１の制御部１５の構成と相違する制御部２５の構成について説明する。なお、第１の実施の形態で説明した制御部１５の構成要素と同様の構成要素は、同じ参照番号を付して説明を省略する。
　図１２は、制御部２５の構成を概略的に示した図である。制御部２５は、補正要求検出部１６と、補正対象のＮａＳ電池１１に対して行う残存容量管理値の最適な補正方法を判定する第２の補正方法判定部２７と、充放電指令部１８と、を備える。
　第２の補正方法判定部２７は、第１の充放電電力量算出部１７１と、充電末近傍からＮａＳ電池の使用目的に応じて設定される所定の残存容量（以下、目標残存容量とも記載する）まで充放電するのに要する電力量と放電末近傍から目標残存容量まで充放電するのに要する電力量とを算出する第２の充放電電力量算出部２７１と、充放電電力量予測部１７２と、補正要求検出部１６で補正要求を検出してから充電末補正完了後に目標残存容量に達するまでに要する時間および放電末補正完了後に目標残存容量に達するまでに要する時間を予測する第２の補正時間予測部２７３と、補正方法選択部１７４と、を備える。
　本実施の形態に係る制御部２５は、後述するように、最適な補正方法を用いてＮａＳ電池１１の残存容量管理値の補正を行うべく採用されたものである。
　　＜２－２．制御部２５の処理＞
　次に、制御部２５の処理について説明する。
　まず、補正要求検出部１６により、いずれかのＮａＳ電池１１に対する残存容量管理値の補正の要求を検出する。次に、第１の充放電電力量算出部１７１により、残存容量が現在の残存容量管理値から補正を行うときの残存容量となるまで、ＮａＳ電池１１を充放電するのに要する電力量を算出する。次に、充放電電力量予測部１７２により、今後補正対象のＮａＳ電池１１が得ることのできる予測充放電電力量を予測する。
　次に、第２の充放電電力算出部２７１により、充電末近傍から目標残存容量まで充放電するのに要する電力量および放電末近傍から目標残存容量まで充放電するのに要する電力量を算出する。
　ここで、目標残存容量とは、電力貯蔵装置１の使用目的を達成するのに最適なＮａＳ電池の残存容量のことである。充電末および放電末で補正を完了した後は、それ以上の充電乃至放電が制約されることとなる。したがって、補正を完了した後は、電力貯蔵装置１の使用目的に適した残存容量（目標残存容量）となるように、補正対象のＮａＳ電池１１に対して充放電を行うことが好ましい。目標残存容量は、例えば、マイクログリッド等に併設され、発電電力および負荷電力の変動吸収のみを目的とする場合は、定格容量の概ね５０％に設定され、変動吸収に加えて昼夜の需要電力平準化を目的として運転する場合は、昼間は定格容量の１０％、夜間は定格容量の９０％に設定される。
　次に、第２の補正時間予測部２７３により、補正要求検出部１６が補正の要求を検出してから充電末補正が完了して目標残存容量に達するまでに要する時間および放電末補正が完了して目標残存容量に達するまでに要する時間を予測する。
　第２の補正時間予測部２７３により予測される時間は、第１の充放電電力量算出部１７１で算出された充電末近傍まで充電するのに要する電力量および放電末近傍まで放電するのに要する電力量と、第２の充放電電力量算出部２７１で算出された充電末近傍から目標残存容量まで充放電するのに要する電力量および放電末近傍から目標残存容量まで充放電するのに要する電力量と、充放電電力量予測部１７２で予測された予測充放電電力量と、充放電時の双方向変換機やＮａＳ電池における損失と、を基に予測する。
　図１３は、充電末補正を開始してから目標残存容量に達するまでに要する予測時間の算出方法を示したフローチャートである。図１３に示すように、図５で予測した充電末補正が完了する時間（ｔ１）と、補正対象のＮａＳ電池１１の放電を優先とした場合に残存容量が充電末近傍から目標残存容量になるまでの時間と、を合わせた時間（ｔ３）が、充電末補正を開始してから目標残存容量に達するまでに要する予測時間となる。
　一方、図１４は、放電末補正を開始してから目標残存容量に達するまでに要する予測時間の算出方法を示したフローチャートである。図１４に示すように、図６で予測した放電末補正が完了する時間（ｔ２）と、補正対象のＮａＳ電池１１の充電を優先とした場合に残存容量が放電末近傍から目標残存容量になるまでの時間と、を合わせた時間（ｔ４）が、放電末補正を開始してから目標残存容量に達するまでに要する予測時間となる。
　次に、補正方法選択部１７４により、第２の補正時間予測部２７３で予測された、充電末補正を開始してから目標残存容量に達するまでに要する予測時間（ｔ３）と、放電末補正を開始してから目標残存容量に達するまでに要する予測時間（ｔ４）とを比較し、予測時間の短い補正方法を選択する。
　そして、充放電指令部１８により、補正方法選択部１７４で選択された補正方法を用いて、補正対象ＮａＳ電池１１が補正可能な残存容量となるまで補正対象ＮａＳ電池１１および補正対象外のＮａＳ電池１１が充放電を行うように双方向変換器１３を制御する。
　このように、本実施の形態に係る電力貯蔵装置１では、充放電末補正を開始してから目標残存容量に達するまでに要する時間を予め予測し、予測時間の短い補正方法を選択して補正を行うことで、電力貯蔵装置１の用途や運転状態に応じた最適な残存容量管理値の補正方法を用いることができる。
　　＜２－３．シミュレーション結果＞
　図１５は、シミュレーションを行って得た、第２の補正時間予測部２７３により予測される充電末補正を開始してから目標残存容量に達するまでに要する予測時間ｔ３と放電末補正を開始してから目標残存容量に達するまでに要する予測時間ｔ４とを示した図である。
　図１５は、図１０と同じ連系システム１０において、充放電末補正を開始してから目標残存容量に達するまでに要する予測時間をシミュレーションした図である。補正対象ＮａＳ電池１１の現在の残存容量管理値は、定格容量の７０％とする。また、目標残存容量は定格容量の４５％～５５％とする。
　図１５に示す実線は、補正対象ＮａＳ電池１１に対して、充電末補正を行うまでは優先的に充電し、充電末から目標残存容量に達するまでは優先的に放電するように制御した場合における、現在の残存容量管理値と予測充放電電力量とを合わせた予測蓄電量の経時変化を示している。一方、点線は、補正対象ＮａＳ電池１１に対して、放電末補正を行うまでは優先的に放電し、放電末から目標残存容量に達するまでは優先的に充電するように制御した場合における、現在の残存容量管理値と予測充放電電力量とを合わせた予測蓄電量の経時変化を示している。
　図１５（ａ）では、補正対象のＮａＳ電池１１を優先的に充電した場合に充電できると予測される予測充放電電力量と、補正対象のＮａＳ電池１１を優先的に放電した場合に放電できると予測される予測充放電電力量とを等しい電力とする。
　図１５（ａ）に示すように、放電末補正を行うよりも充電末補正を行う方が短い時間で目標残存容量に達すると予測される。したがって、この場合、補正方法選択部１７４は、充電末補正を選択することとなる。
　一方、図１５（ｂ）では、補正対象のＮａＳ電池１１を優先的に充電した場合に充電できると予測される予測充放電電力量が、補正対象のＮａＳ電池１１を優先的に放電した場合に放電できると予測される予測充放電電力量よりも小さい電力量とする。
　図１４（ｂ）に示すように、充電末補正を行うよりも放電末補正を行う方が短い時間で目標残存容量に達すると予測される。したがって、この場合、補正方法選択部１７４は、放電末補正を選択することとなる。
　このように、電力貯蔵装置１の用途や運転状態に応じて最適な残存容量管理値の補正方法は異なっているが、残存容量管理値の補正を開始してから目標残存容量に達するまでに要する時間を予め予測することで、電力貯蔵装置１の用途や運転状態に応じた最適な残存容量管理値の補正方法を提供することができる。
　以上、説明したように、本実施の形態に係る電力貯蔵装置１は、電力貯蔵装置１の用途や運転状態に応じた最適な残存容量管理値の補正方法を用いることができる。
　　＜３．第３の実施の形態＞
　第３の実施の形態は、第１の実施の形態に係る電力貯蔵装置１を含むマイクログリッド３００に関する。なお、第１の実施の形態に係る電力貯蔵装置１に代えて、第２の実施の形態に係る電力貯蔵装置１を採用してもよい。
　図１６は、本実施の形態に係るマイクログリッド３００の構成を示した図である。図１６は、マイクログリッド３００の構成の一例を示したものであり、その他の構成であってもよい。マイクログリッドとは、電力の需要地に分散型電源を設置した小規模の電力供給網であり、分散型エネルギーシステム等とも呼ばれる。
　図１６に示すように、マイクログリッド３００においては、分散型電源３０１、出力調整可能な分散型電源３０２、負荷３０３および電力貯蔵装置１が電力系統３１０に接続されている。また、電力系統３１０は、原子力発電所３３１や火力発電所３３２等が接続された外部電力系統３３０と接続されている。分散型電源３０１、出力調整可能な分散型電源３０２、負荷３０３および電力貯蔵装置１の運転は、マイクログリッド制御システム３２０により制御される。
　分散型電源３０１としては、例えば、風力発電機、太陽光発電機および燃料電池などがある。また、出力調整可能な分散型電源３０２としては、例えば、ディーゼル発電機などがある。また、負荷３０３としては、例えば、工場、オフィスおよび一般家庭等がある。
　上述したように、太陽光や風力などの自然エネルギーを利用した発電設備は電力供給が不安定であり、かつ、オフィス、工場および一般家庭などの電力負荷は時間的に変動することから、マイクログリッド３００においても、これらの電力需給の変動を補償する必要がある。
　マイクログリッド３００における電力需給の変動を補償する手段としては、出力調整可能な分散型電源３０２や電力貯蔵装置１などがある。電力貯蔵装置１を電力需給変動の補償手段として利用することによる主な利点は、出力調整可能な発電設備を高い発電効率で運転することができることである。具体的には、電力貯蔵装置１で電力変動を補償することで、出力調整可能な発電施設の出力変動を抑制することができるので、該発電施設を高い出力電力（一般的には定格出力）で一定の出力で運転することができ、すなわち、該発電施設を高い発電効率で運転することができる。また、他の利点としては、ＣＯ2の排出を低減することが可能なことである。自然エネルギー発電設備と電力貯蔵装置とを併用することで、究極的にはＣＯ2の排出をゼロにすることができる。
　マイクログリッドを構成する電力貯蔵装置１においてＮａＳ電池１１の残存容量管理値の補正が行われる場合、補正対象のＮａＳ電池１１が得ることのできる予測充放電電力量は、分散型電源３０１および分散型電源３０２が今後発電して出力すると予測される電力、非補正対象のＮａＳ電池１１の充放電を調整することで非補正対象のＮａＳ電池１１の入出力可能な電力、電力系統３１０（または電力貯蔵装置１）と外部電力系統３３０との間の電力授受計画、出力調整可能な分散型電源３０２の発電計画、等に基づいて予測される。
　また、補正対象のＮａＳ電池１１を優先的に充放電する方法は、上述した方法に加え、出力調整可能な分散型電源３０２の発電計画を調整することでも行うことができる。具体的には、補正対象のＮａＳ電池１１を優先的に充放電するために行う、出力調整可能な分散型電源３０２の発電計画の調整は、該分散型電源３０２の出力を電力需給バランスが維持できる範囲で調整することで行う。例えば、該分散型電源３０２の出力を電力供給バランスが維持できる範囲で最大限に変化させるように、あるいは、該分散型電源３０２の出力調整による発電効率の低下が予め定めた許容範囲内となるように、該分散型電源３０２の運転を調整することで行う。
　このように、電力貯蔵装置１がマイクログリッドに備えられた場合であっても、電力貯蔵装置１は、上述した第１の実施の形態および第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
　　＜変形例＞
　上述の実施の形態においては、充電末補正は、一定の充電電力で補正対象のＮａＳ電池１１を充電させることで行っているが、これに限られるものではなく、充電電力を減少させて充電を行う補充電操作を採用してもよい。充電末補正は各補充電末で行うことが可能だが、充電電力を第１段階よりも少なくして充電する第２段階以降のステップで補正する場合は、「補充電による充電電力の上限値」と、「今後補正対象電池に優先的に充電した場合に充電できると予測される充電電力」の小さい方の値をもとに、充電末補正の完了時刻を計算すればよい。
　また、充放電電力量の予測がはずれ、予測した時刻に補正が完了できない場合は、その時点で、再度どちらの補正を実施するかを判断してもよい。繰り返し予想がはずれて、補正をできない場合は、操作画面などから操作者に知らせる態様であってもよい。
　また、長周期の昼夜の電力平滑を目的として電力貯蔵装置１を使用し、可能な限り、ＮａＳ電池１１の蓄電量が昼間は放電末、夜間は充電末となるようにＮａＳ電池１１の充電状態を制御する場合、第１の補正方法判定部１７および第２の補正方法判定部２７は、補正要求検出部１６により補正要求を検出した時刻に応じて、夜間であれば充電末補正、昼間であれば放電末補正を優先的に採用する態様であってもよい。
　本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての局面において例示であって限定的ではない。しがって、本発明の範囲からはずれることなく無数の修正及び変形が案出されうると解される。特に、一の実施形態の技術的事項と他の実施形態の技術的事項とを組み合わせることは当然に予定されている。

Claims (8)

  1. 　残存容量管理値の補正の対象となる二次電池において充電末近傍あるいは放電末近傍で前記残存容量管理値を補正する二次電池の制御方法であって、
    　前記残存容量管理値から前記充電末近傍まで充電するのに要する電力量と、前記残存容量管理値から前記放電末近傍まで放電するのに要する電力量と、を算出する第１の電力量算出工程と、
    　前記二次電池が得ることのできる充放電電力量を予測する電力量予測工程と、
    　前記第１の電力量算出工程で算出された電力量と、前記電力量予測工程で予測された電力量と、から、前記充電末近傍で前記残存容量管理値の補正を完了するまでに要する時間と、前記放電末近傍で前記残存容量管理値の補正を完了するまでに要する時間と、を予測する補正時間予測工程と、
    　前記補正時間予測工程で予測された時間のうち予測時間の短い補正方法を選択する補正方法選択工程と、
    　前記選択された補正方法を用いて前記二次電池の前記残存容量管理値を補正するように前記二次電池の充電状態を制御する充放電制御工程と、を備える、二次電池の制御方法。
  2. 　前記充電末近傍から前記二次電池の使用目的に応じて設定される所定の蓄電量に達するまで充放電するのに要する電力量と、前記放電末近傍から前記所定の蓄電量に達するまで充放電するのに要する電力量と、を算出する第２の電力量算出工程をさらに備え、
    　前記補正時間予測工程は、前記第１の電力量算出工程で算出された電力量と、前記電力量予測工程で予測された電力量と、前記第２の電力量算出工程で算出された電力量と、から、前記充電末近傍で前記残存容量管理値の補正を完了し前記所定の蓄電量に達するまでに要する時間と、前記放電末近傍で前記残存容量管理値の補正を完了し前記所定の蓄電量に達するまでに要する時間と、を予測する、請求項１に記載の二次電池の制御方法。
  3. 　前記電力量予測工程は、前記二次電池が得ることのできる充電電力量と放電電力量とを同じ電力量とする、請求項１または請求項２に記載の二次電池の制御方法。
  4. 　二次電池が複数設けられる場合、
    　前記電力量予測工程は、
    　前記補正対象の二次電池に優先的に充電を行い、前期補正対象の二次電池以外の二次電池から優先的に放電を行った場合に、前期補正対象の二次電池が得ることのできる充放電電力量と、
    　前記補正対象の二次電池から優先的に放電を行い、前期補正対象の二次電池以外の二次電池に優先的に充電を行った場合に、前期補正対象の二次電池が得ることのできる充放電電力量と、を予測する、請求項１または請求項２に記載の二次電池の制御方法。
  5. 　二次電池を備えた電力貯蔵装置であって、
    　前記二次電池の充放電を制御する双方向変換器と、
    　前記二次電池の残存容量管理値の補正が行われる充電末近傍あるいは放電末近傍になるように前記双方向変換器を制御する制御部と、を備え、
    　前記制御部は、
    　前記残存容量管理値の補正対象となる二次電池において、前記残存容量管理値から前記充電末近傍まで充電するのに要する電力量と、前記残存容量管理値から前記放電末近傍まで放電するのに要する電力量と、を算出する第１の電力量算出部と、
    　前記補正対象の二次電池が得ることができる充放電電力量を予測する電力量予測部と、
    　前記第１の電力量算出部で算出された電力量と、前記電力量予測部で予測された電力量と、から、前記充電末近傍で前記残存容量管理値の補正を完了するまでに要する時間と、前記放電末近傍で前記残存容量管理値の補正を完了するまでに要する時間と、を予測する補正時間予測部と、
    　前記補正時間予測部で予測された時間のうち予測時間の短い補正方法を選択する補正方法選択部と、
    　前記選択された補正方法を用いて前記補正対象の二次電池の前記残存容量管理値を補正するように前記双方向変換器を制御する充放電指令部と、を備える、電力貯蔵装置。
  6. 　前記充電末近傍から前記二次電池の使用目的に応じて設定される所定の蓄電量に達するまで充放電するのに要する電力量と、前記放電末近傍から前記所定の蓄電量に達するまで充放電するのに要する電力量と、を算出する第２の電力量算出部をさらに備え、
    　前記補正時間予測部は、前記第１の電力量算出部で算出された電力量と、前記電力量予測部で予測された電力量と、前記第２の電力量算出部で算出された電力量と、から、前記充電末近傍で前記残存容量管理値の補正を完了し前記所定の蓄電量に達するまでに要する時間と、前記放電末近傍で前記残存容量管理値の補正を完了し前記所定の蓄電量に達するまでに要する時間と、を予測する、請求項５に記載の電力貯蔵装置。
  7. 　前記電力量予測部は、前記補正対象の二次電池が得ることのできる充電電力量と放電電力量とを同じ電力量とする、請求項５または請求項６に記載の電力貯蔵装置。
  8. 　前記二次電池を複数備える場合、
    　前記電力量予測部は、
    　前記補正対象の二次電池に優先的に充電を行い、前期補正対象の二次電池以外の二次電池から優先的に放電を行った場合に、前期補正対象の二次電池が得ることのできる充放電電力量と、
    　前記補正対象の二次電池から優先的に放電を行い、前期補正対象の二次電池以外の二次電池に優先的に充電を行った場合に、前期補正対象の二次電池が得ることのできる充放電電力量と、を予測する、請求項５または請求項６に記載の電力貯蔵装置。
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