WO2015075758A1 - 周波数制御方法、周波数制御装置、及び、蓄電池システム - Google Patents

周波数制御方法、周波数制御装置、及び、蓄電池システム Download PDF

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WO2015075758A1
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frequency
base point
charge
remaining capacity
storage battery
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PCT/JP2013/006783
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加治　充
渡辺　健一
ホーデイ スターンズ
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
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Definitions

  • the present invention relates to a frequency control method, a frequency control device, and a storage battery system that perform control for bringing the frequency of a power system close to a reference frequency.
  • Patent Literature a technique has been disclosed in which charge / discharge control for charging power to a storage battery connected to the power system or discharging power from the storage battery is performed so that the frequency of the power system maintains a reference frequency (Patent Literature). 1). According to the technology disclosed in Patent Document 1, charge / discharge control of a storage battery is performed so that the frequency of the power system is maintained within a predetermined range and the remaining capacity of the storage battery is within a predetermined range.
  • the present invention provides a frequency control method that enables frequency control of a power system over a longer time.
  • a frequency control method is a frequency control method for performing control to bring the frequency of an electric power system closer to a reference frequency, and acquires a frequency detection step of detecting the frequency and a remaining capacity of the storage battery. An amount corresponding to a frequency deviation that is a difference between the capacity acquisition step, a base point determination step for determining a base point indicating a reference value of power to be charged or discharged to the storage battery, and the detected frequency.
  • a command value determining step for determining a charge / discharge command value that is a value changed from the base point, and a charge / discharge control step for charging or discharging the storage battery based on the charge / discharge command value
  • the point determination step the larger the acquired remaining capacity is, the more the storage battery is discharged or The base point is determined so that the storage battery is charged to a minimum, and the average change rate of the base point with respect to the remaining capacity when the acquired remaining capacity is within a first range that is a range smaller than a first threshold value Is the first rate of change, and an average rate of change of the base point with respect to the remaining capacity is obtained when the acquired remaining capacity is within a second range that is greater than the second threshold and greater than the second threshold.
  • the rate of change is a second rate of change
  • an average rate of change of the base point with respect to the remaining capacity when the acquired remaining capacity is within a third range that is greater than or equal to the first threshold and less than or equal to the second threshold.
  • the three change rates are smaller than both the first change rate and the second change rate.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a power network including a frequency control device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the frequency control device according to the first embodiment.
  • FIG. 3A is an explanatory diagram of the remaining capacity of the storage battery in the first embodiment.
  • FIG. 3B is an explanatory diagram of control of the charge / discharge amount of the storage battery using the base point in the first embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a base point determination method in the related art.
  • FIG. 5A is an explanatory diagram of a first base point determination method according to Embodiment 1.
  • FIG. 5B is an explanatory diagram of a second base point determination method according to Embodiment 1.
  • FIG. 5A is an explanatory diagram of a first base point determination method according to Embodiment 1.
  • FIG. 5C is an explanatory diagram of a third base point determination method according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a method for determining a charge / discharge command value in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart of the frequency control method in the first embodiment.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of a first example of the frequency and the charge / discharge amount according to the frequency control method in the first embodiment.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of a second example of the frequency and the charge / discharge amount controlled by the frequency control method according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a configuration diagram of a power network including the frequency control device according to the second embodiment.
  • FR Frequency Adjust
  • a technique for performing charge / discharge control in which a frequency control device charges a storage battery with power or discharges power from the storage battery so that the frequency of the power system maintains a reference frequency.
  • the charge / discharge control is appropriately performed by a power company operating the power system monitoring the frequency of the power system and the remaining capacity of the storage battery and charging / discharging the storage battery. Further, when the charge / discharge amount is averaged over a relatively long time (for example, several hours), the charge amount and the discharge amount are controlled to be balanced. If the control is performed as described above, it can be considered that, in principle, it is possible to continuously perform the frequency control without time limitation.
  • the present invention provides a frequency control method that enables frequency control of a power system over a longer time.
  • a frequency control method is a frequency control method that performs control for bringing the frequency of an electric power system closer to a reference frequency, and the frequency detection method detects the frequency.
  • a capacity acquisition step for acquiring a remaining capacity of the storage battery, a base point determination step for determining a base point indicating a reference value of power to be charged or discharged to the storage battery, the reference frequency, and the detected frequency
  • a command value determining step for determining a charge / discharge command value that is a value changed from the base point by an amount corresponding to a frequency deviation that is a difference between the charge and discharge, and charging or discharging the storage battery based on the charge / discharge command value
  • Charge / discharge control step and in the base point determination step, the larger the acquired remaining capacity, the more The base point is determined so that the storage battery is discharged or less charged, and the remaining capacity when the acquired remaining capacity is within a first range that is less than a first threshold
  • the acquired remaining capacity is in the third range that is not less than the first threshold and not more than the second threshold.
  • a third change rate which is an average change rate of the base points, is smaller than both the first change rate and the second change rate.
  • the frequency control apparatus can perform frequency control of the power system over a long time.
  • the base point change width with respect to the change in the remaining capacity is the same in the first range, the second range, and the third range. In that case, even if the remaining capacity is in the vicinity of the predetermined value (third range), the base point changes as the remaining capacity changes.
  • a correction is made to appropriately maintain the remaining capacity of the storage battery with respect to the charge / discharge amount to be charged / discharged to the power system for frequency control, but the charge or discharge to the power system is reversed by the correction.
  • the frequency control is not properly performed.
  • the change width when the remaining capacity is in the third range is reduced, and the inversion of the charge or discharge is suppressed.
  • the frequency control device can control the frequency of the power system by the storage battery while appropriately maintaining the remaining capacity of the storage battery.
  • the base point may be a value indicating the power to charge or discharge the storage battery when the acquired frequency matches the reference frequency.
  • the frequency control device is based on a value indicating power to be charged or discharged to the storage battery when the frequency of the power system matches the reference frequency, and is a value changed from the reference by an amount corresponding to the frequency deviation. Can be determined as the charge / discharge amount of the storage battery.
  • the base point may be determined to be zero when the acquired remaining capacity is within the third range.
  • the first threshold value may be greater than zero percent and less than 50% of the total capacity of the storage battery
  • the second threshold value may be greater than 50% and less than 100% of the total capacity of the storage battery
  • frequency control can be performed so that the remaining capacity of the storage battery is maintained within the third range by setting the remaining capacity range including 50% to the third range.
  • the reference frequency may be a moving average value of a plurality of frequencies detected within a predetermined period in the past.
  • the frequency control device can suppress fluctuations in the frequency of a relatively short period.
  • the reference frequency may be a standard frequency of the power system.
  • the frequency control device can suppress the deviation of the frequency of the power system from the standard frequency.
  • the frequency control method further includes a charge / discharge variable width determination step for determining a charge / discharge variable width indicating a maximum width for increasing the charge amount or increasing the discharge amount with reference to the base point,
  • a value obtained by adding the charge / discharge variable width to the base point is set as a discharge maximum value
  • a value obtained by subtracting the charge / discharge variable width from the base point is set as a charge maximum value.
  • the charge / discharge command value is determined to be closer to the maximum charge value as the absolute value of the frequency deviation is larger, and when the frequency deviation is smaller than zero.
  • the charge / discharge command value may be determined to a value closer to the maximum discharge value as the absolute value of the frequency deviation increases.
  • the frequency control device can determine the charge / discharge amount of the storage battery according to the frequency deviation within the charge / discharge variable width.
  • the base point may be updated by determining a new base point each time the charge / discharge command value is generated.
  • the frequency control device can determine the base point and the charge / discharge command value every time the frequency of the power system is acquired, and can perform the frequency control continuously.
  • the remaining capacity is acquired a plurality of times at a predetermined timing
  • the remaining capacity acquired in the capacity acquisition step is the remaining acquired last time in the capacity acquisition step.
  • the base point may be updated by newly determining the base point.
  • the frequency control device can newly determine the base point only when the remaining capacity of the storage battery changes relatively large. Since the frequency control device does not update the base point when the change in the remaining capacity of the battery is small, the processing load on the frequency control device is reduced.
  • a ratio of the remaining capacity occupying a part of the total capacity of the storage battery may be detected as the remaining capacity.
  • the frequency control device can charge / discharge the storage battery while avoiding the range of the remaining capacity where the deterioration of the storage battery is accelerated. Therefore, deterioration of the storage battery can be suppressed.
  • the frequency control device is a frequency control device that performs control for bringing the frequency of the power system closer to the reference frequency, and includes a frequency detection unit that detects the frequency and a remaining capacity of the storage battery. Corresponds to a frequency deviation that is a difference between the detected frequency and a capacity acquisition unit to be acquired, a base point determination unit that determines a base point indicating a reference value of power to be charged or discharged to the storage battery, and the reference frequency
  • a command value determining unit that determines a charge / discharge command value that is a value changed from the base point, and a charge / discharge control unit that charges or discharges the storage battery based on the charge / discharge command value, In the base point determination unit, the larger the acquired remaining capacity is, the more the storage battery is discharged, or the less the storage battery is charged.
  • the base point is determined, and an average rate of change of the remaining capacity with respect to the base point when the acquired remaining capacity is within a first range that is a range smaller than a first threshold is defined as a first rate of change.
  • the average rate of change of the remaining capacity with respect to the base point is defined as a second rate of change.
  • a third rate of change which is an average rate of change of the remaining capacity with respect to the base point when the acquired remaining capacity is in a third range that is greater than or equal to the first threshold and less than or equal to the second threshold, It is smaller than both the first change rate and the second change rate.
  • a storage battery system includes the frequency control device described above and the storage battery.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a power network including a frequency control device according to the present embodiment.
  • the power network includes a distribution transformer 11, a distribution line 12, a load 13, and a storage battery system 14.
  • the distribution transformer 11 is a transformer that is connected to an electric power system provided by an electric power system operator and converts electric power supplied from the electric power system into a voltage suitable for supplying to the load 13.
  • the distribution line 12 is a power line for electrically connecting the distribution transformer 11 and the load 13 and supplying the load 13 with the power supplied by the distribution transformer 11.
  • the load 13 is a load that consumes power supplied from the power system.
  • the load 13 is, for example, a household electric device.
  • the storage battery system 14 charges power supplied from the power system, or discharges and supplies power to the power system.
  • the storage battery system 14 performs charging or discharging as described above to control the frequency of power supplied from the power system so as to approach the reference frequency.
  • the storage battery system 14 includes a storage battery 141 and a frequency control device 142.
  • the storage battery 141 charges or discharges power according to control by the frequency control device 142.
  • the storage battery 141 includes an inverter that performs AC / DC conversion when charging the storage battery or performs DC / AC conversion when discharging from the storage battery.
  • the frequency control device 142 detects the frequency of the power supplied from the power system, and controls to charge or discharge the storage battery 141 based on the detected frequency so that the power frequency of the power system approaches the reference frequency. To do.
  • distribution transformer 11 and the distribution line 12 may be included in the power system.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the frequency control device according to the present embodiment.
  • the frequency control device 142 includes a remaining capacity acquisition unit 201, a frequency detection unit 202, a base point determination unit 203, a charge / discharge variable width determination unit 204, and a charge / discharge command value determination unit 205. And a charge / discharge control unit 206.
  • the remaining capacity acquisition unit 201 acquires the remaining capacity (SOC (State of Charge)) of the storage battery 141.
  • the remaining capacity of the storage battery 141 is the remaining capacity of electric power in the storage battery 141, and can be said to be the remaining capacity of electric power stored in the storage battery 141.
  • the remaining capacity acquisition unit 201 uses, as an example, the amount of charge with respect to the total capacity of the storage battery 141 as the remaining capacity.
  • the remaining capacity acquisition unit 201 corresponds to a capacity acquisition unit. The remaining capacity will be described in detail later.
  • the frequency detection unit 202 detects the frequency of the power system.
  • the power system supplies alternating-current power having a frequency close to a standard frequency (for example, 50 Hz or 60 Hz. Hereinafter, the case of 50 Hz will be described), and the supplied frequency varies depending on the power supply-demand balance. Specifically, when the demand for electric power is greater than the supply, the frequency of the electric power system decreases, for example, 49.9 Hz or 49.8 Hz. On the other hand, when the power supply is greater than the demand, the frequency of the power system increases, for example, 50.1 Hz or 50.2 Hz.
  • the frequency of the power system is constantly changing as described above, and the frequency detecting unit 202 detects the frequency changing in this way.
  • the frequency detection unit 202 detects a frequency periodically (for example, every 1 second or every 4 seconds).
  • the frequency detection unit 202 calculates a frequency deviation that is a difference between the reference frequency and the detected frequency of the power system.
  • the reference frequency includes (1) a method of setting a moving average value of frequencies measured in the past and (2) a method of setting a standard frequency of the power system.
  • the method (1) it is possible to obtain a relatively short period fluctuation (short period component) of the frequency of the power system. If frequency control in this Embodiment is performed using this, the fluctuation
  • the base point determination unit 203 determines a base point that is a value indicating a reference value of power to be charged or discharged to the storage battery 141. Specifically, the base point determination unit 203 determines the base point such that the larger the remaining capacity acquired by the remaining capacity acquisition unit, the more the storage battery 141 is discharged or the less the storage battery 141 is charged.
  • the average change rate of the remaining capacity with respect to the base point is defined as the first change rate
  • the acquired remaining capacity is When the average rate of change of the remaining capacity with respect to the base point in the second range that is greater than the second threshold and greater than the second threshold is the second rate of change, the acquired remaining capacity is equal to or greater than the first threshold and
  • the third rate of change which is the average rate of change of the remaining capacity with respect to the base point when it is within the third range that is less than or equal to the second threshold, is made smaller than both the first rate of change and the second rate of change.
  • the charge / discharge variable width determination unit 204 determines the charge / discharge variable width that is the maximum change width of the charge / discharge amount of the storage battery 141.
  • the determined charge / discharge variable width is used later when determining the charge / discharge amount of the storage battery 141.
  • A can take an arbitrary constant.
  • the inverter capacity of the storage battery 141 can be taken.
  • the inverter capacity is the capacity of an inverter that converts DC power output from the storage battery into AC power. That is, if the storage battery and the inverter are considered as an integral unit, the inverter capacity can be said to be the maximum value of AC power that can be discharged by the storage battery.
  • the charge / discharge command value determination unit 205 determines a charge / discharge command value indicating the power to charge or discharge the storage battery 141, which is a charge / discharge command value that is changed from the base point by an amount corresponding to the frequency deviation. To do. Further, the charge / discharge command value determination unit 205 sets the value obtained by adding the charge / discharge variable width to the base point as the maximum discharge value, and subtracts the charge / discharge variable width from the base point as the maximum charge value. If the frequency deviation is greater than zero, the charge / discharge command value is determined to be closer to the maximum charge value as the absolute value of the frequency deviation is larger. The charge / discharge command value may be determined to a value closer to the maximum discharge value as the absolute value of is larger. The charge / discharge command value determination unit 205 corresponds to a command value determination unit. The method for determining the charge / discharge command value will be described in detail later.
  • the charge / discharge control unit 206 charges or discharges the storage battery 141 according to the charge / discharge command value determined by the charge / discharge command value determination unit 205.
  • FIG. 3A is an explanatory diagram of the remaining capacity of the storage battery in the present embodiment.
  • the remaining capacity acquisition unit 201 calculates the ratio of the remaining capacity in a partial range (for example, a range from 20% to 80%) of the total capacity of the storage battery 141.
  • the remaining capacity used for frequency control also referred to as a residual capacity for frequency control
  • FIG. 3A (b) the remaining capacity used for frequency control is 0% when the remaining capacity of the storage battery 141 is 20%
  • the remaining capacity for frequency control is 100% when the remaining capacity is 80%.
  • a linear relationship with the remaining frequency control capacity may be provided.
  • the remaining capacity acquisition unit 201 may obtain the remaining capacity for frequency control by (Equation 2).
  • the backup capacity is the lower limit capacity of the range used for frequency control among the remaining capacity of the storage battery 141.
  • the frequency control capacity indicates a range used for frequency control in the remaining capacity of the storage battery 141.
  • the remaining capacity of the storage battery 141 As described above, by using a part of the range of the remaining capacity of the storage battery 141 as the remaining capacity for frequency control, there is an advantage that it is possible to avoid using all of the power charged in the storage battery 141 for frequency control. is there. This is because the power charged in the storage battery 141 is also used to operate the load 13, and therefore it is not desirable to use up all of the power for frequency control. In addition, when operating the load 13 using the electric power charged in the storage battery 141, the storage battery 141 and the load 13 may be disconnected from the power system by a switch or the like (not shown). Note that the remaining capacity when the storage battery 141 uses up all of the charge amount for frequency control is also referred to as backup capacity.
  • the storage battery 141 has a remaining capacity in a range close to 100% (for example, 80% to 100%, or 90% to 100%), or a remaining capacity in a range close to 0% (for example, 0% to 20%, or , 0% to 10%), it is known that the deterioration is accelerated. Therefore, the deterioration of the storage battery 141 can be suppressed by using it while avoiding the remaining capacity range in which the deterioration of the storage battery 141 is accelerated.
  • the center of the range of the remaining capacity for frequency control is matched with the center of the remaining capacity of the storage battery 141, the use in the range where the remaining capacity is close to 100% and the range where the remaining capacity is close to 0% While avoiding, it is desirable that the range of the remaining capacity as much as possible can be used as the remaining capacity for frequency control.
  • FIG. 3B is an explanatory diagram for controlling the charge / discharge amount of the storage battery using the base point in the present embodiment.
  • FIG. 3B shows that the storage battery 141 is charged according to the frequency of the power system detected by the frequency detection unit 202 when the remaining capacity of the storage battery 141 is relatively low, 50%, and relatively high. Or the electric energy which discharges is shown.
  • the positive side of the vertical axis of the graph indicates the discharge amount of the storage battery 141, and the negative side indicates the charge amount of the storage battery 141.
  • a discharge amount smaller than 0 means a charge amount obtained by reversing the sign of the discharge amount, and a charge amount smaller than 0 means a discharge amount obtained by reversing the sign of the charge amount.
  • the base point is also referred to as “BP”.
  • the base point determination unit 203 determines the base point to be 0 kW. In this case, if the frequency detected by the frequency detection unit 202 is 50 Hz, the charge / discharge command value determination unit 205 determines the charge / discharge command value as 0 kW. If the frequency detected by the frequency detection unit 202 is 49.8 Hz or 50.2 Hz, the charge / discharge command value determination unit 205 determines the charge / discharge command value as discharge 15 kW and charge 15 kW, respectively.
  • the base point determination unit 203 determines the base point to a value smaller than 0 kW (for example, ⁇ 5 kW). In this case, if the frequency detected by the frequency detection unit 202 is 50 Hz, the charge / discharge command value determination unit 205 determines the charge / discharge amount as 5 W charge. If the frequency detected by the frequency detection unit 202 is 49.8 Hz or 50.2 Hz, the charge / discharge command value determination unit 205 sets the charge / discharge command value to discharge 10 kW and charge 20 kW, respectively.
  • the base point determination unit 203 determines the base point to a value larger than 0 kW (for example, 5 kW). In this case, if the frequency detected by the frequency detection unit 202 is 50 Hz, the charge / discharge command value determination unit 205 determines the charge / discharge amount as discharge 5 kW. If the frequency detected by the frequency detection unit 202 is 49.8 Hz or 50.2 Hz, the charge / discharge command value determination unit 205 sets the charge / discharge command value to discharge 20 kW and charge 10 kW, respectively.
  • the base point determination unit 203 determines the amount of charge or discharge by the storage battery 141 while avoiding the remaining capacity of the storage battery 141 becoming zero according to the remaining capacity and the frequency of the power system. Can do.
  • the base point determination unit 203 can also determine a base point according to the remaining capacity. Problems in the base point determination method and the charge / discharge amount control method using the base point will be described with reference to FIG.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a base point determination method in the related technology related to the present embodiment.
  • the remaining capacity is shown on the horizontal axis
  • the base point for each value of the remaining capacity is shown on the vertical axis. It is shown that the base point changes linearly with respect to the remaining capacity.
  • the storage battery may charge and discharge against the frequency control of the power system. Specifically, consider a case where the remaining capacity is 30% and the frequency of the power system is 49.95 Hz. In this case, if there is no control by the base point, the charge / discharge command value for frequency control of the power system is 3 kW of discharge (the left diagram of FIG. 4B). However, when control is performed using the base point, the charge / discharge command value is 2 kW for charging (the right diagram in FIG. 4B). That is, the storage battery 141 performs charge and discharge opposite to frequency control. In this case, it cannot be said that the frequency of the power system is controlled so as to approach the reference frequency.
  • charging / discharging by the storage battery 141 which is opposite to the frequency control as described above, can be suppressed.
  • charging / discharging by the storage battery 141, which is opposite to the frequency control may be referred to as “reverse operation”.
  • 5A to 5C are explanatory diagrams of a base point determination method according to the present embodiment.
  • FIG. 5A is an explanatory diagram of a first base point determination method in the present embodiment.
  • FIG. 5A shows the remaining capacity of the storage battery 141 on the horizontal axis and the base point for each value of the remaining capacity on the vertical axis.
  • the remaining capacity is a first range that is a range that is smaller than the first threshold, a second range that is larger than the first threshold, a second threshold that is greater than the first threshold, a first threshold value and a second threshold value. Divided into a third range.
  • the change rates of the remaining capacity with respect to the base point (slopes in the graph) in the first, second, and third ranges correspond to the first, second, and third change rates, respectively.
  • the third change rate is smaller than either the first change rate or the second change rate.
  • FIG. 5B is an explanatory diagram of the second base point determination method in the present embodiment.
  • FIG. 5B shows the remaining capacity of the storage battery 141 on the horizontal axis and the base point for each value of the remaining capacity on the vertical axis.
  • the base point in the third range is zero.
  • the change amount of the base point with respect to the change amount of the remaining capacity when the remaining capacity is relatively close to 50% can be made zero. Further, it is possible to prevent the reverse operation from occurring at all by appropriately setting the first threshold value and the second threshold value.
  • A can take an arbitrary constant. Further, as A, the inverter capacity of the storage battery 141 can be taken.
  • FIG. 5C is an explanatory diagram of a third base point determination method in the present embodiment.
  • FIG. 5C shows the remaining capacity of the storage battery 141 on the horizontal axis and the base point for each value of the remaining capacity on the vertical axis.
  • the base point in the third range is characterized by being zero as in the case of FIG. 5B. Further, in each of the first range and the second range, the base point changes stepwise with respect to the change in the remaining capacity. Even if it does in this way, there exists an effect similar to FIG. 5B.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a method for determining a charge / discharge command value in the present embodiment.
  • FIG. 6 shows the remaining capacity of the storage battery 141 on the horizontal axis and the maximum discharge value and the maximum charge value for each value of the remaining capacity on the vertical axis.
  • the maximum discharge value is the maximum power that the storage battery 141 discharges for frequency control, and is obtained as a value that is larger than the base point by the charge / discharge variable width.
  • the maximum charging value is the maximum power that the storage battery 141 is charged for frequency control, and is obtained as a value smaller than the base point by the charge / discharge variable width.
  • the charge / discharge command value determination unit 205 determines the amount of power to be charged / discharged from the storage battery 141 as the charge / discharge amount command value.
  • the charge / discharge command value determination unit 205 determines the charge / discharge command value according to the remaining capacity of the storage battery 141 and the frequency of the power system detected by the frequency detection unit 202. Specifically, the charging maximum value and the discharging maximum value corresponding to the remaining capacity of the storage battery 141 are acquired from FIG. 6 and determined based on the frequency of the power system between the acquired charging maximum value and discharging maximum value. The determined value is determined as the charge / discharge command value.
  • the charge / discharge command value determination unit 205 determines the charge / discharge command value according to (Equation 6).
  • the frequency deviation is a difference between the frequency detected by the frequency detection unit 202 and the reference frequency.
  • the frequency detected by the frequency detection unit 202 is 50.2 Hz and the reference frequency is 50 Hz
  • the frequency deviation is 0.2 Hz.
  • the frequency appropriate width indicates a range in which the frequency of the power system is determined to be appropriate even if the frequency is increased or decreased from the reference frequency. For example, when the reference frequency is 50 Hz and the frequency between 49.8 Hz and 50.2 Hz is determined to be appropriate, the frequency appropriate width is 0.2.
  • FIG. 7 is a flowchart of the frequency control method in the present embodiment.
  • step S301 the frequency detection unit 202 detects the frequency of the power system.
  • step S302 the frequency detection unit 202 calculates a frequency deviation from the frequency of the power system acquired in step S301.
  • frequency deviation calculation methods There are two types of frequency deviation calculation methods as described in (1) and (2) above.
  • step S311 the remaining capacity acquisition unit 201 detects the remaining capacity of the storage battery 141.
  • step S312 the remaining capacity acquisition unit 201 calculates a remaining capacity (frequency control remaining capacity) to be used for frequency control based on the remaining capacity acquired in step S311.
  • the remaining capacity acquisition unit 201 may use the remaining capacity acquired in step S311 as it is for frequency control. In such a case, it is the same even if step S312 is not performed. That is, step S312 is not essential.
  • step S313 the base point determination unit 203 determines a base point that is a value indicating a reference value of power to be charged or discharged to the storage battery 141.
  • step S314 the charge / discharge variable width determination unit 204 determines the charge / discharge variable width that is the maximum change width of the charge / discharge amount of the storage battery 141.
  • step S321 the charge / discharge command value determination unit 205 determines the amount of power to be charged / discharged from the storage battery 141 as the charge / discharge amount command value.
  • step S322 the charge / discharge control unit 206 charges or discharges the storage battery 141 according to the charge / discharge command value determined by the charge / discharge command value determination unit 205.
  • the processing in steps S307 to S308 may be performed after both the processing in steps S301 to S302 and the processing in steps S303 to S306 are completed (as described in FIG. 7).
  • the processing of steps S307 to S308 may be performed when one of the processing of S301 to S302 and the processing of steps S303 to S306 is completed.
  • the latest value at the time of processing among the previously calculated values (that is, the value determined in the previous step) may be used.
  • steps S301 to S302 are performed each time the frequency detection unit 202 detects the frequency of the power system.
  • the period is, for example, 1 second.
  • steps S303 to S306 are performed every time the remaining capacity acquisition unit 201 detects the remaining capacity of the storage battery 141.
  • the period is, for example, 1 minute.
  • the processing of steps S307 to S308 may be performed every time the processing of steps S301 to S302 is completed every second.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of a first example of the frequency and the charge / discharge amount according to the frequency control method in the first embodiment.
  • FIG. 8 shows the time change of the frequency of the power system.
  • the standard frequency is 50 Hz.
  • FIG. 8B shows the change over time in the charge / discharge amount when the frequency control according to the present embodiment is performed on the frequency shown in FIG.
  • FIG. 8B shows a case where the frequency detector 202 calculates the frequency deviation by the calculation method (1).
  • the charge amount and the discharge amount are controlled to be balanced over a relatively long time.
  • the area of the graphic indicating the discharge amount is substantially equal to the area of the graphic indicating the charge amount.
  • the charge / discharge amount of the storage battery 141 can be balanced over a relatively long time by the frequency control using the frequency deviation calculated by the calculation method (1) of the frequency detection unit 202.
  • a generator for example, a thermal power generator
  • Charging / discharging of storage batteries is characterized by a faster response speed than charging / discharging of generators. Therefore, frequency control of the power system using both the storage battery and the generator in a manner that suppresses fluctuations in a relatively short cycle by charging and discharging with the storage battery and suppressing deviation from the standard frequency by the thermal power generator. It can be said that the merit of doing is great.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of a second example of the frequency and the charge / discharge amount according to the frequency control method in the first embodiment.
  • FIG. 9 shows the time change of the frequency of the power system.
  • the standard frequency is 50 Hz.
  • FIG. 9B shows the change over time in the amount of charge and discharge when the frequency control according to the present embodiment is performed on the frequency shown in FIG.
  • FIG. 9B shows a case where the frequency detector 202 calculates the frequency deviation by the calculation method (2).
  • the frequency of the power system can be brought close to the standard frequency by frequency control using the frequency deviation calculated by the calculation method (2) of the frequency detection unit 202.
  • the frequency control apparatus can perform frequency control of the power system over a long time.
  • the base point change width with respect to the change in the remaining capacity is the same in the first range, the second range, and the third range. In that case, even if the remaining capacity is in the vicinity of the predetermined value (third range), the base point changes as the remaining capacity changes.
  • a correction is made to appropriately maintain the remaining capacity of the storage battery with respect to the charge / discharge amount to be charged / discharged to the power system for frequency control, but the charge or discharge to the power system is reversed by the correction.
  • the frequency control is not properly performed.
  • the change width when the remaining capacity is in the third range is reduced, and the inversion of the charge or discharge is suppressed.
  • the frequency control device can control the frequency of the power system by the storage battery while appropriately maintaining the remaining capacity of the storage battery.
  • the frequency control device is based on a value indicating the power to be charged or discharged to the storage battery when the frequency of the power system matches the reference frequency, and a value that is changed from the reference by an amount corresponding to the frequency deviation is used.
  • the charge / discharge amount can be determined.
  • the frequency control can be performed so that the remaining capacity of the storage battery is maintained within the third range.
  • the frequency control device can suppress fluctuations in frequency with a relatively short period.
  • the frequency control device can suppress the deviation of the frequency of the power system from the standard frequency.
  • the frequency control device can determine the charge / discharge amount of the storage battery according to the frequency deviation within the charge / discharge variable width.
  • the frequency control device can determine the base point and the charge / discharge command value each time the frequency of the power system is acquired, and perform frequency control continuously.
  • the frequency control device can newly determine the base point only when the remaining capacity of the storage battery changes relatively large. Since the frequency control device does not update the base point when the change in the remaining capacity of the battery is small, the processing load on the frequency control device is reduced.
  • the frequency control device can charge / discharge the storage battery while avoiding the range of the remaining capacity where the deterioration of the storage battery is accelerated. Therefore, deterioration of the storage battery can be suppressed.
  • FIG. 10 is a configuration diagram of a power network including the frequency control device according to the present embodiment.
  • the power network includes a distribution transformer 11, a distribution line 12, a load 13, a communication network 92, a storage battery system 94, a frequency control device 942, and a power sensor 95.
  • the communication network 92 is a communication network that connects the frequency control device 942 and the storage battery system 94 so that they can communicate with each other.
  • the communication network 92 is realized by a wired LAN conforming to the IEEE 802.3 standard, a wireless LAN conforming to the IEEE 802.11a, b, g standard, a public communication line such as a mobile phone line, or the like.
  • the power sensor 95 is a power sensor that detects the frequency of power in the power system.
  • the storage battery system 94 includes a storage battery 941 and a communication unit (not shown).
  • the storage battery 941 charges or discharges power according to control by the frequency control device 142 via the communication network 92.
  • the communication unit is a communication interface that communicates with the frequency control device 142 via the communication network 92.
  • the storage battery system 94 is different from the storage battery system 14 in that it is controlled via the communication network 92. The other points are the same as the storage battery system 14.
  • the frequency control device 942 detects the frequency of the power supplied from the power system by the power sensor 95, and charges or discharges the storage battery 141 so that the power frequency of the power system approaches the reference frequency based on the detected frequency. Control is performed via the communication network 92. Further, the frequency control device 942 includes a communication unit (not shown) that is a communication interface that communicates with the frequency control device 142 via the communication network 92. The frequency control device 942 is different from the frequency control device 142 in that the storage battery system 94 is controlled via the communication network 92. Further, the frequency control device 942 controls one or more storage battery systems. The other points are the same as the storage battery system 94.
  • the frequency control device 942 transmits a charge / discharge command value to each of the one or more storage battery systems in order to control charge / discharge of the one or more storage battery systems.
  • the charge / discharge command value transmitted to each storage battery system is obtained by distributing the charge / discharge amount as a whole to each storage battery system.
  • the storage battery system 94 transmits the inverter capacity of the storage battery system 94 to the frequency control device 942 via the communication network 92.
  • the frequency control device 942 receives the inverter capacity sent from the storage battery system 94. Then, the frequency control device 942 determines the charge / discharge amount of each storage battery system so as to be proportional to the received inverter capacity, and transmits the determined charge / discharge amount to each storage battery system 94 as a charge / discharge command value.
  • ( ⁇ I) is a total value of inverter capacities of N storage battery systems.
  • the frequency control device can control a plurality of storage battery systems via a network.
  • each component may be configured by dedicated hardware or may be realized by executing a software program suitable for each component.
  • Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
  • the software that realizes the frequency control device of each of the above embodiments is a program as follows.
  • the program is a frequency control method for controlling the computer to bring the frequency of the power system closer to the reference frequency, a frequency detection step for detecting the frequency, and a capacity acquisition step for acquiring the remaining capacity of the storage battery.
  • a base point determination step for determining a base point indicating a reference value of power to be charged or discharged to the storage battery, and an amount corresponding to a frequency deviation which is a difference between the reference frequency and the detected frequency,
  • the base point determination step includes a command value determination step for determining a charge / discharge command value that is a value changed from a base point, and a charge / discharge control step for charging or discharging the storage battery based on the charge / discharge command value.
  • the larger the acquired remaining capacity, the more the storage battery is discharged Determining the base point to charge the storage battery to a lesser extent and averaging the base point with respect to the remaining capacity when the acquired remaining capacity is within a first range that is less than a first threshold
  • the rate of change is the first rate of change
  • the average rate of change of the base point with respect to the remaining capacity when the acquired remaining capacity is within a second range that is greater than the second threshold and greater than the second threshold.
  • the second rate of change the average rate of change of the base point with respect to the remaining capacity when the acquired remaining capacity is within a third range that is greater than or equal to the first threshold and less than or equal to the second threshold.
  • the frequency control device according to one or a plurality of aspects has been described based on the embodiment, but the present invention is not limited to this embodiment. Unless it deviates from the gist of the present invention, various modifications conceived by those skilled in the art have been made in this embodiment, and forms constructed by combining components in different embodiments are also within the scope of one or more aspects. May be included.
  • the present invention can be used for a frequency control device that performs control for bringing the frequency of the power system close to the reference frequency.
  • the present invention can be used for a frequency control device that controls the frequency of a power system operated and managed by an electric power company.

Abstract

　電力系統の周波数を基準周波数へ近づけるための制御を行う周波数制御方法は、周波数検出ステップ（Ｓ３０１）と、蓄電池の残存容量を取得する容量取得ステップ（Ｓ３１１）と、蓄電池に充放電させる電力のベースポイントを決定する決定ステップ（Ｓ３１３）と、基準周波数と、検出された周波数との差分である周波数偏差に対応する量だけ、ベースポイントから変化させた指令値を決定する指令値決定ステップ（Ｓ３２１）と、指令値に基づいて蓄電池を充放電させる充放電制御ステップ（Ｓ３２２）とを含み、決定ステップでは、残存容量が第一範囲内にある場合のベースポイントに対する残存容量の平均変化率を第一変化率とし、残存容量が第二範囲内にある場合の平均変化率を第二変化率とする場合、残存容量が第三範囲内にある場合の平均変化率である第三変化率が、第一変化率及び第二変化率のいずれよりも小さい。

Description

周波数制御方法、周波数制御装置、及び、蓄電池システム
　本発明は、電力系統の周波数を基準周波数へ近づけるための制御を行う周波数制御方法、周波数制御装置、及び、蓄電池システムに関する。
　従来、電力系統の周波数が基準周波数を維持するように、電力系統に接続された蓄電池に電力を充電し、又は、蓄電池から電力を放電する充放電制御を行う技術が開示されている（特許文献１参照）。特許文献１が開示する技術によれば、電力系統の周波数を所定範囲内に維持し、かつ、蓄電池の残存容量が所定範囲内になるように蓄電池の充放電制御が行われる。
特開２０１２－１６０７７号公報
　しかしながら、電力系統の周波数が所定範囲から逸脱する時間が長時間になると、周波数制御を継続できなくなるという問題がある。
　そこで、本発明は、より長い時間に渡る電力系統の周波数制御を可能とする周波数制御方法を提供する。
　本発明の一態様に係る周波数制御方法は、電力系統の周波数を基準周波数へ近づけるための制御を行う周波数制御方法であって、前記周波数を検出する周波数検出ステップと、蓄電池の残存容量を取得する容量取得ステップと、前記蓄電池に充電又は放電させる電力の基準値を示すベースポイントを決定するベースポイント決定ステップと、前記基準周波数と、検出された前記周波数との差分である周波数偏差に対応する量だけ、前記ベースポイントから変化させた値である充放電指令値を決定する指令値決定ステップと、前記充放電指令値に基づいて前記蓄電池を充電又は放電させる充放電制御ステップとを含み、前記ベースポイント決定ステップでは、取得された前記残存容量が大きいほど、より多く前記蓄電池に放電させ、又は、より少なく前記蓄電池に充電させるように前記ベースポイントを決定し、取得された前記残存容量が、第一閾値より小さい範囲である第一範囲内にある場合の前記残存容量に対する前記ベースポイントの平均変化率を第一変化率とし、取得された前記残存容量が、前記第一閾値より大きい第二閾値より大きい範囲である第二範囲内にある場合の前記残存容量に対する前記ベースポイントの平均変化率を第二変化率とする場合、取得された前記残存容量が、前記第一閾値以上かつ前記第二閾値以下である第三範囲内にある場合の前記残存容量に対する前記ベースポイントの平均変化率である第三変化率が、前記第一変化率及び前記第二変化率のいずれよりも小さい。
　なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
　本発明の周波数制御方法によれば、より長い時間に渡る電力系統の周波数制御を行うことができる。
図１は、実施の形態１における周波数制御装置を含む電力ネットワークの構成図である。 図２は、実施の形態１における周波数制御装置の機能ブロック図である。 図３Ａは、実施の形態１における蓄電池の残存容量の説明図である。 図３Ｂは、実施の形態１におけるベースポイントを用いた蓄電池の充放電量の制御についての説明図である。 図４は、関連技術におけるベースポイントの決定方法の説明図である。 図５Ａは、実施の形態１におけるベースポイントの第一の決定方法の説明図である。 図５Ｂは、実施の形態１におけるベースポイントの第二の決定方法の説明図である。 図５Ｃは、実施の形態１におけるベースポイントの第三の決定方法の説明図である。 図６は、実施の形態１における充放電指令値の決定方法の説明図である。 図７は、実施の形態１における周波数制御方法のフローチャートである。 図８は、実施の形態１における周波数制御方法に係る周波数と充放電量との第一例の説明図である。 図９は、実施の形態１における周波数制御方法により制御される周波数と充放電量との第二例の説明図である。 図１０は、実施の形態２における周波数制御装置を含む電力ネットワークの構成図である。
（本発明の基礎となった知見）
　本発明者は、「背景技術」の欄において記載した、周波数制御方法に関し、以下の問題が生じることを見出した。
　電力系統の周波数を基準周波数に維持する制御である周波数調整（ＦＲ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ））が行われている。
　電力系統の周波数が、基準周波数を維持するように、周波数制御装置が蓄電池に電力を充電させ、又は、蓄電池から電力を放電させる充放電制御を行う技術が開示されている。通常、上記の充放電制御は、電力系統を運用する電力会社が、電力系統の周波数と蓄電池の残存容量とを監視し、蓄電池を充放電させることで、適切に行われる。また、比較的長い時間（例えば、数時間）に渡って充放電量を平均すると、充電量と放電量とがバランスするように制御される。上記の通りに制御が行われれば、原理上、時間的に無制限に周波数制御を継続して行うことが可能とも考えられる。
　しかし、現実には、電力系統の周波数が所定範囲から逸脱する時間が長時間になると、周波数制御を継続できなくなるという問題がある。すなわち、蓄電池を充電する際のＡＣ／ＤＣ変換、若しくは、蓄電池から放電する際のＤＣ／ＡＣ変換における変換ロス、又は、その他の配電線及び電気回路上の電力ロスによって、充電量と放電量とのバランスが崩れ、蓄電池の残存容量が次第に減少する。よって、上記のような周波数制御方法を継続して行うことはできず、何らかの方法で、充放電量の補正を行うことが必要である。
　特許文献１に開示される技術によれば、電力系統が所定範囲内に滞在している場合には周波数制御を停止して、蓄電池の残存容量が５０％に近づくように充放電が行われる。これにより、充放電量の補正が行われ、周波数制御方法を継続する時間を長くすることができる。
　しかしながら、特許文献１に開示される技術によっても、電力系統の周波数が所定範囲から逸脱する時間が長時間継続する場合には、周波数制御を継続できないという問題がある。
　そこで、本発明は、より長い時間に渡る電力系統の周波数制御を可能とする周波数制御方法を提供する。
　このような問題を解決するために、本発明の一態様に係る周波数制御方法は、電力系統の周波数を基準周波数へ近づけるための制御を行う周波数制御方法であって、前記周波数を検出する周波数検出ステップと、蓄電池の残存容量を取得する容量取得ステップと、前記蓄電池に充電又は放電させる電力の基準値を示すベースポイントを決定するベースポイント決定ステップと、前記基準周波数と、検出された前記周波数との差分である周波数偏差に対応する量だけ、前記ベースポイントから変化させた値である充放電指令値を決定する指令値決定ステップと、前記充放電指令値に基づいて前記蓄電池を充電又は放電させる充放電制御ステップとを含み、前記ベースポイント決定ステップでは、取得された前記残存容量が大きいほど、より多く前記蓄電池に放電させ、又は、より少なく前記蓄電池に充電させるように前記ベースポイントを決定し、取得された前記残存容量が、第一閾値より小さい範囲である第一範囲内にある場合の前記残存容量に対する前記ベースポイントの平均変化率を第一変化率とし、取得された前記残存容量が、前記第一閾値より大きい第二閾値より大きい範囲である第二範囲内にある場合の前記残存容量に対する前記ベースポイントの平均変化率を第二変化率とする場合、取得された前記残存容量が、前記第一閾値以上かつ前記第二閾値以下である第三範囲内にある場合の前記残存容量に対する前記ベースポイントの平均変化率である第三変化率が、前記第一変化率及び前記第二変化率のいずれよりも小さい。
　これによれば、残存容量が第三範囲にある場合には、第一範囲又は第二範囲にある場合に比べて、残存容量の変化に対するベースポイントの変化幅が小さく抑えられる。よって、周波数制御装置は、長い時間に渡る電力系統の周波数制御を行うことができる。
　従来における関連技術では、第一範囲、第二範囲、及び第三範囲における、残存容量の変化に対するベースポイントの変化幅が同一である。その場合、残存容量が所定値付近（第三範囲）にある場合であっても、残存容量の変化に伴いベースポイントが変化する。周波数制御のために電力系統に充放電させるべき充放電量に対して、蓄電池の残存容量を適切に維持するための補正が行われるが、当該補正により、電力系統への充電又は放電が反転することがある。反転した場合には、適切に周波数制御が行われない結果となる。
　本発明の一態様に係る周波数制御方法では、残存容量が第三範囲内にある場合の変化幅が小さくなり、上記の充電又は放電の反転が起きることが抑制される。その結果、周波数制御装置は、蓄電池の残存容量を適切に維持しながら、当該蓄電池により電力系統の周波数を制御することができるのである。
　例えば、前記ベースポイントは、取得された前記周波数が前記基準周波数に一致する場合に前記蓄電池に充電又は放電させる電力を示す値であるとしてもよい。
　これによれば、周波数制御装置は、電力系統の周波数が基準周波数に一致する場合に蓄電池に充電又は放電させる電力を示す値を基準とし、当該基準から周波数偏差に対応する量だけ変化させた値を蓄電池の充放電量と決定することができる。
　例えば、前記ベースポイント決定ステップでは、取得された前記残存容量が前記第三範囲内にある場合に、前記ベースポイントをゼロと決定するとしてもよい。
　これによれば、残存容量が第三範囲にある場合のベースポイントを、一定値であるゼロにすることで、上記の充電又は放電の反転が起きることをさらに抑制することができる。
　例えば、前記第一閾値は、前記蓄電池の全容量のゼロ％より大きく５０％より小さく、前記第二閾値は、前記蓄電池の全容量の５０％より大きく１００％より小さいとしてもよい。
　これによれば、５０％を含む残存容量の範囲を第三範囲とすることで、蓄電池の残存容量を当該第三範囲内に維持するように、周波数制御を行うことができる。
　例えば、前記基準周波数は、過去の所定期間内に検出された複数の周波数の移動平均値であるとしてもよい。
　これによれば、周波数制御装置は、比較的短い周期の周波数の変動を抑制することができる。
　例えば、前記基準周波数は、前記電力系統の標準周波数であるとしてもよい。
　これによれば、周波数制御装置は、電力系統の周波数の標準周波数からのずれを抑制することができる。
　例えば、前記周波数制御方法は、さらに、前記ベースポイントを基準として、充電量を増加させ、又は、放電量を増加させる最大幅を示す充放電可変幅を決定する充放電可変幅決定ステップを含み、前記指令値決定ステップでは、前記ベースポイントに前記充放電可変幅を加算して得られる値を放電最大値とし、前記ベースポイントから前記充放電可変幅を減算して得られる値を充電最大値とする場合、前記周波数偏差がゼロより大きい場合には、前記周波数偏差の絶対値が大きいほど、より充電最大値に近い値に充放電指令値を決定し、前記周波数偏差がゼロより小さい場合には、前記周波数偏差の絶対値が大きいほど、より放電最大値に近い値に充放電指令値を決定するとしてもよい。
　これによれば、周波数制御装置は、充放電可変幅内において周波数偏差に応じて、蓄電池の充放電量を決定することができる。
　例えば、前記ベースポイント決定ステップでは、前記充放電指令値が生成されるごとに新たにベースポイントを決定することで、前記ベースポイントを更新するとしてもよい。
　これによれば、周波数制御装置は、電力系統の周波数が取得されるごとにベースポイント及び充放電指令値を決定し、継続的に周波数制御を行うことができる。
　例えば、前記容量取得ステップでは、前記残存容量を所定のタイミングで複数回取得し、前記ベースポイント決定ステップでは、前記容量取得ステップで取得された残存容量が、前記容量取得ステップで前回取得された残存容量に対して所定値以上異なる場合に、新たにベースポイントを決定することで、前記ベースポイントを更新するとしてもよい。
　これによれば、周波数制御装置は、蓄電池の残存容量が比較的大きく変化した場合に限りベースポイントを新たに決定することができる。周波数制御装置は、電池の残存容量の変化が小さい場合には、ベースポイントを更新しないので、周波数制御装置の処理負荷が低減される。
　例えば、前記容量検出ステップでは、前記蓄電池の全容量のうちの一部の範囲に占める残存容量の割合を、前記残存容量として検出するとしてもよい。
　これによれば、周波数制御装置は、蓄電池の劣化が早まる残存容量の範囲を避けて、蓄電池の充放電を行わせることができる。よって、蓄電池の劣化を抑えることができる。
　また、本発明の一態様に係る周波数制御装置は、電力系統の周波数を基準周波数へ近づけるための制御を行う周波数制御装置であって、前記周波数を検出する周波数検出部と、蓄電池の残存容量を取得する容量取得部と、前記蓄電池に充電又は放電させる電力の基準値を示すベースポイントを決定するベースポイント決定部と、前記基準周波数と、検出された前記周波数との差分である周波数偏差に対応する量だけ、前記ベースポイントから変化させた値である充放電指令値を決定する指令値決定部と、前記充放電指令値に基づいて前記蓄電池を充電又は放電させる充放電制御部とを含み、前記ベースポイント決定部では、取得された前記残存容量が大きいほど、より多く前記蓄電池に放電させ、又は、より少なく前記蓄電池に充電させるように前記ベースポイントを決定し、取得された前記残存容量が、第一閾値より小さい範囲である第一範囲内にある場合の前記ベースポイントに対する前記残存容量の平均変化率を第一変化率とし、取得された前記残存容量が、前記第一閾値より大きい第二閾値より大きい範囲である第二範囲内にある場合の前記ベースポイントに対する前記残存容量の平均変化率を第二変化率とする場合、取得された前記残存容量が、前記第一閾値以上かつ前記第二閾値以下である第三範囲内にある場合の前記ベースポイントに対する前記残存容量の平均変化率である第三変化率が、前記第一変化率及び前記第二変化率のいずれよりも小さい。
　これにより、上記と同様の効果を奏する。
　また、本発明の一態様に係る蓄電池システムは、上記に記載の周波数制御装置と、前記蓄電池とを備える。
　これにより、上記と同様の効果を奏する。
　なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
　以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
　なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　（実施の形態１）
　本実施の形態において、蓄電池システムを用いて電力系統の周波数を基準周波数に近づける制御を行う周波数制御装置について説明する。
　図１は、本実施の形態における周波数制御装置を含む電力ネットワークの構成図である。
　図１に示されるように、当該電力ネットワークは、配電用変圧器１１と、配電線１２と、負荷１３と、蓄電池システム１４とを備える。
　配電用変圧器１１は、電力系統運用者が提供する電力系統に接続され、電力系統から供給される電力を、負荷１３に供給するのに適切な電圧に変換する変圧器である。
　配電線１２は、配電用変圧器１１と負荷１３とを電気的に接続し、配電用変圧器１１が供給する電力を負荷１３に供給するための電力配線である。
　負荷１３は、電力系統から供給される電力を消費する負荷である。負荷１３は、例えば、家庭用電気機器などである。
　蓄電池システム１４は、電力系統から供給される電力を充電すること、又は、放電して電力系統へ電力を供給することを行う。蓄電池システム１４は、上記のように充電又は放電を行うことで、電力系統から供給される電力の周波数を、基準周波数に近づけるように制御する。
　蓄電池システム１４は、より詳細には、蓄電池１４１と、周波数制御装置１４２とを備える。
　蓄電池１４１は、周波数制御装置１４２による制御に従って、電力を充電又は放電する。なお、蓄電池１４１は、蓄電池を充電する際にＡＣ／ＤＣ変換を行い、若しくは、蓄電池から放電する際にＤＣ／ＡＣ変換を行うインバータを含むものとする。
　周波数制御装置１４２は、電力系統から供給される電力の周波数を検知し、検知した周波数に基づいて、電力系統の電力の周波数を基準周波数に近づけるように、蓄電池１４１を充電又は放電するように制御する。
　なお、配電用変圧器１１と配電線１２とを、電力系統に含めて考えてもよい。
　図２は、本実施の形態における周波数制御装置の機能ブロック図である。
　図２に示されるように、周波数制御装置１４２は、残存容量取得部２０１と、周波数検出部２０２と、ベースポイント決定部２０３と、充放電可変幅決定部２０４と、充放電指令値決定部２０５と、充放電制御部２０６とを備える。
　残存容量取得部２０１は、蓄電池１４１の残存容量（ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ　ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ））を取得する。蓄電池１４１の残存容量とは、蓄電池１４１における電力の残存容量のことであり、蓄電池１４１に蓄電された電力の残存容量ともいえる。残存容量取得部２０１は、一例として、蓄電池１４１の全容量に対する充電量を、上記の残存容量として用いる。なお、残存容量取得部２０１は、容量取得部に相当する。残存容量について、後で詳しく説明する。
　周波数検出部２０２は、電力系統の周波数を検出する。電力系統は、標準周波数（例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ。以降では、５０Ｈｚの場合を説明する）に近い周波数の交流電力を供給しており、供給される周波数は電力の需給バランスによって変動する。具体的には、電力の需要の方が供給より大きい場合には、電力系統の周波数が低下し、例えば、４９．９Ｈｚ又は４９．８Ｈｚなどとなる。反対に、電力の供給の方が需要より大きい場合には、電力系統の周波数が上昇し、例えば、５０．１Ｈｚ又は５０．２Ｈｚなどとなる。電力系統の周波数は上記のように絶えず変化しており、このように変化している周波数を周波数検出部２０２が検出する。継続的に周波数制御を行う場合、周波数検出部２０２は、定期的（例えば、１秒、又は、４秒おきに）周波数を検出する。
　また、周波数検出部２０２は、基準周波数と、検出した電力系統の周波数との差分である周波数偏差を算出する。基準周波数は、（１）過去に測定された周波数の移動平均値とする方法と、（２）電力系統の標準周波数とする方法とがある。
　（１）の方法によれば、電力系統の周波数の比較的短い周期の変動（短周期成分）を得ることができる。これを用いて本実施の形態における周波数制御を行えば、電力系統の周波数の比較的短い周期の変動を抑制することができ、その結果、電力系統の周波数の変化をなめらかにする効果を奏する。
　（２）の方法によれば、電力系統の周波数の標準周波数からのずれを得ることができる。これを用いて本実施の形態における周波数制御を行えば、電力系統の周波数の標準周波数からのずれを抑制することができ、その結果、電力系統の周波数を基準周波数に近づける効果を奏する。
　ベースポイント決定部２０３は、蓄電池１４１に充電又は放電させる電力の基準値を示す値であるベースポイントを決定する。具体的には、ベースポイント決定部２０３は、残存容量取得部が取得した残存容量が大きいほど、より多く蓄電池１４１に放電させ、又は、より少なく蓄電池１４１に充電させるようにベースポイントを決定する。ここで、取得された残存容量が、第一閾値より小さい範囲である第一範囲内にある場合のベースポイントに対する残存容量の平均変化率を第一変化率とし、取得された残存容量が、第一閾値より大きい第二閾値より大きい範囲である第二範囲内にある場合のベースポイントに対する残存容量の平均変化率を第二変化率とする場合、取得された残存容量が、第一閾値以上かつ第二閾値以下である第三範囲内にある場合のベースポイントに対する残存容量の平均変化率である第三変化率が、第一変化率及び前記第二変化率のいずれよりも小さいようにする。なお、上記で「残存容量が大きいほど、より多く蓄電池に放電させ」と記載したが、互いに異なる二つの残存容量（Ａ、Ｂ）のそれぞれに対する蓄電池の放電量（Ａに対してＰＡ、Ｂに対してＰＢ）が同一の値となることを含むものとする。具体的には、残存容量Ａ及びＢ（Ａ＜Ｂ）のそれぞれに対する放電量ＰＡ及びＰＢの関係は、ＰＡ≦ＰＢである。なお、ベースポイントは、周波数が基準周波数に一致する場合に蓄電池に充電又は放電させる電力を示す値とすることができる。ベースポイントの決定方法について、後で詳しく説明する。
　充放電可変幅決定部２０４は、蓄電池１４１の充放電量の最大変化幅である充放電可変幅を決定する。決定した充放電可変幅は、後で、蓄電池１４１の充放電量を決定する際に用いられる。
　より具体的には、充放電可変幅は、（式１）により求められる。
　　（充放電可変幅）＝Ａ－ａｂｓ（ベースポイント）　　（式１）
　ここで、Ａは、任意の定数をとることができる。また、Ａとして、蓄電池１４１のインバータ容量をとることもできる。また、インバータ容量とは、蓄電池が出力する直流電力を、交流電力に変換するインバータの容量である。つまり、蓄電池とインバータとを一体として考えれば、インバータ容量は、蓄電池が放電できるＡＣ電力の最大値であるともいえる。
　充放電指令値決定部２０５は、周波数偏差に対応する量だけ、ベースポイントから変化させた値である充放電指令値であって、蓄電池１４１に充電又は放電させる電力を示す充放電指令値を決定する。さらに、充放電指令値決定部２０５は、ベースポイントに充放電可変幅を加算して得られる値を放電最大値とし、ベースポイントから充放電可変幅を減算して得られる値を充電最大値とする場合、周波数偏差がゼロより大きい場合には、周波数偏差の絶対値が大きいほど、より充電最大値に近い値に充放電指令値を決定し、周波数偏差がゼロより小さい場合には、周波数偏差の絶対値が大きいほど、より放電最大値に近い値に充放電指令値を決定するとしてもよい。充放電指令値決定部２０５は、指令値決定部に相当する。充放電指令値の決定方法については、後で詳細に説明する。
　充放電制御部２０６は、充放電指令値決定部２０５が決定した充放電指令値に従って蓄電池１４１を充電又は放電させる。
　図３Ａ、本実施の形態における蓄電池の残存容量の説明図である。
　図３Ａの（ａ）に示されるように、残存容量取得部２０１は、蓄電池１４１の全容量のうちの一部の範囲（例えば、２０％から８０％までの範囲）に占める残存容量の割合を、本実施の形態において周波数制御のために用いる残存容量（周波数制御用残存容量とも記載する）として用いるようにしてもよい（図３Ａの（ｂ））。つまり、蓄電池１４１の残存容量が２０％である場合に周波数制御用残存容量が０％であるとし、残存容量が８０％である場合に周波数制御用残存容量が１００％であるとし、残存容量と周波数制御用残存容量との間に線形の関係をもたせるようにしてもよい。
　より具体的には、残存容量取得部２０１は、周波数制御用残存容量を（式２）により求めてもよい。
　　（周波数制御用残存容量）
　　＝１００×｛（残存容量）－（バックアップ容量）｝／（周波数制御用容量）　（式２）
　ここで、バックアップ容量とは、蓄電池１４１の残存容量のうち、周波数制御に用いる範囲の下限の容量である。また、周波数制御用容量（ＦＲ用容量）とは、蓄電池１４１の残存容量のうち、周波数制御に用いる範囲を示す。
　上記のように、蓄電池１４１の残存容量の範囲の一部を周波数制御用残存容量として用いることで、蓄電池１４１に充電された電力のすべてを周波数制御用に使い切ることを回避することができるメリットがある。蓄電池１４１に充電された電力は、負荷１３を動作させるためにも用いられるので、周波数制御用にすべてを使い切ることは望ましくないからである。なお、蓄電池１４１に充電された電力を用いて負荷１３を動作させる場合には、電力系統から、蓄電池１４１及び負荷１３を、スイッチ等（不図示）により切り離すようにしてもよい。なお、蓄電池１４１が周波数制御用に充電量のすべてを使い切った場合の残存容量を、バックアップ容量ともよぶ。
　また、上記のように、蓄電池１４１の残存容量の範囲の一部を周波数制御用残存容量として用いることで、蓄電池１４１の劣化を抑えることができるメリットがある。蓄電池１４１は、残存容量が１００％に近い範囲（例えば、８０％～１００％、若しくは、９０％～１００％）、又は、残存容量が０％に近い範囲（例えば、０％～２０％、若しくは、０％～１０％）で使用すると、劣化が早まることが知られている。そこで、蓄電池１４１の劣化が早まる残存容量の範囲を避けて使用することで、蓄電池１４１の劣化を抑えることができる。なお、周波数制御用残存容量の範囲の中心を、蓄電池１４１の残存容量の中心とあわせておけば、残存容量が１００％に近い範囲と、残存容量が０％に近い範囲での使用を均等に回避しながら、できるだけ多くの残存容量の範囲を周波数制御用残存容量として使用することができるので望ましい。
　図３Ｂは、本実施の形態におけるベースポイントを用いた蓄電池の充放電量の制御についての説明図である。図３Ｂは、蓄電池１４１の残存容量が、比較的低いとき、５０％のとき、及び、比較的高いときのそれぞれに、周波数検出部２０２が検出した電力系統の周波数に応じて、蓄電池１４１が充電又は放電する電力量を示している。グラフの縦軸のプラス側が蓄電池１４１の放電量を、マイナス側が蓄電池１４１の充電量を示している。なお、０より小さい放電量は、その放電量の符号を反転させた充電量を意味し、０より小さい充電量は、その充電量の符号を反転させた放電量を意味するものとする。なお、図３Ｂにおいてベースポイントのことを「ＢＰ」とも記載する。
　まず、蓄電池１４１の残存容量が５０％のとき、ベースポイント決定部２０３は、ベースポイントを０ｋＷに決定する。この場合、周波数検出部２０２が検出した周波数が５０Ｈｚであれば、充放電指令値決定部２０５は、充放電指令値を０ｋＷと決定する。また、周波数検出部２０２が検出した周波数が４９．８Ｈｚ又は５０．２Ｈｚであれば、充放電指令値決定部２０５は、充放電指令値をそれぞれ放電１５ｋＷ、充電１５ｋＷと決定する。
　次に、蓄電池１４１の残存容量が比較的低い場合、ベースポイント決定部２０３は、ベースポイントを０ｋＷより小さい値（例えば、－５ｋＷ）に決定する。この場合、周波数検出部２０２が検出した周波数が５０Ｈｚであれば、充放電指令値決定部２０５は、充放電量を充電５Ｗと決定する。また、周波数検出部２０２が検出した周波数が４９．８Ｈｚ又は５０．２Ｈｚであれば、充放電指令値決定部２０５は、充放電指令値をそれぞれ放電１０ｋＷ、充電２０ｋＷとなる。
　次に、蓄電池１４１の残存容量が比較的高い場合、ベースポイント決定部２０３は、ベースポイントを０ｋＷより大きい値（例えば、５ｋＷ）に決定する。この場合、周波数検出部２０２が検出した周波数が５０Ｈｚであれば、充放電指令値決定部２０５は、充放電量を放電５ｋＷと決定する。また、周波数検出部２０２が検出した周波数が４９．８Ｈｚ又は５０．２Ｈｚであれば、充放電指令値決定部２０５は、充放電指令値をそれぞれ放電２０ｋＷ、充電１０ｋＷとなる。
　上記のように、ベースポイント決定部２０３は、残存容量及び電力系統の周波数に応じて、蓄電池１４１の残存容量がゼロになることを回避しながら、蓄電池１４１による充電量又は放電量を決定することができる。
　ベースポイント決定部２０３は、残存容量に応じてベースポイントを決定することもできる。このようなベースポイントの決定方法と、ベースポイントを用いた充放電量の制御方法における問題点について図４を用いて説明する。
　図４は、本実施の形態に関連する関連技術におけるベースポイントの決定方法の説明図である。図４の（ａ）は、残存容量が横軸に示されており、残存容量の各値に対するベースポイントが縦軸に示されている。そして、残存容量に対してベースポイントが線形に変化することが示されている。
　ベースポイントがこのような値をとる場合、蓄電池の残存容量によっては、電力系統の周波数制御に反する充放電を蓄電池が行うことがある。具体的には、残存容量が３０％となり、かつ、電力系統の周波数が４９．９５Ｈｚとなった場合を考える。この場合、ベースポイントによる制御がなければ、電力系統の周波数制御のための充放電指令値は、放電３ｋＷである（図４の（ｂ）の左図）。しかし、ベースポイントによる制御を行うと、充放電指令値は、充電２ｋＷとなる（図４の（ｂ）の右図）。つまり、周波数制御とは反対の充放電を蓄電池１４１が行うことになる。これでは、電力系統の周波数が基準周波数に近づくように制御されるとはいえない。
　本実施の形態によれば、上記のような周波数制御とは反対の、蓄電池１４１による充放電を抑制することができる。なお、周波数制御とは反対の、蓄電池１４１による充放電のことを「リバース動作」とよぶこともある。
　図５Ａ～図５Ｃは、本実施の形態におけるベースポイントの決定方法の説明図である。
　図５Ａは、本実施の形態におけるベースポイントの第一の決定方法の説明図である。
　図５Ａには、蓄電池１４１の残存容量が横軸に、残存容量の各値に対するベースポイントが縦軸に示されている。
　図５Ａに示されるように、残存容量は、第一閾値より小さい範囲である第一範囲と、第一閾値より大きい第二閾値より大きい第二範囲と、第一閾値以上かつ第二閾値以下である第三範囲とに分けられる。そして、上記の第一、第二、及び第三範囲における、ベースポイントに対する残存容量の変化率（グラフにおける傾き）が、それぞれ、第一、第二、及び第三変化率に相当する。
　ここで、第三変化率が、第一変化率及び第二変化率のいずれより小さいことが特徴である。このように第三変化率を定めることで、残存容量が５０％に比較的近い場合における、残存容量の変化量に対するベースポイントの変化量を、その他の残存容量の場合に比べて小さくすることができる。これにより、ベースポイントによる制御を行う場合にリバース動作が生じうる周波数範囲及び残存容量の範囲を小さくすることができ、その結果、リバース動作の発生を抑制することができる。
　図５Ｂは、本実施の形態におけるベースポイントの第二の決定方法の説明図である。図５Ｂには、蓄電池１４１の残存容量が横軸に、残存容量の各値に対するベースポイントが縦軸に示されている。
　図５Ｂに示されるように、第三範囲におけるベースポイントがゼロになっていることが特徴である。このように第三変化率を定めることで、残存容量が５０％に比較的近い場合における、残存容量の変化量に対するベースポイントの変化量をゼロとすることができる。また、第一閾値及び第二閾値を適切に設定することで、リバース動作を全く生じさせないようにすることも可能である。
　ベースポイント決定部２０３が図５Ｂのようにベースポイントを決定するには、第一範囲、第二範囲、及び第三範囲のそれぞれにおいて、（式３）、（式４）、及び（式５）を用いればよい。
　（ベースポイント）
　＝Ａ×｛（残存容量）－（第一閾値）｝／［１００－｛（第二閾値）－（第一閾値）｝］　　（式３）
　（ベースポイント）
　＝Ａ×｛（残存容量）－（第二閾値）｝／［１００－｛（第二閾値）－（第一閾値）｝］　　（式４）
　（ベースポイント）＝０　　（式５）
　ここで、Ａは、任意の定数をとることができる。また、Ａとして、蓄電池１４１のインバータ容量をとることもできる。
　図５Ｃは、本実施の形態におけるベースポイントの第三の決定方法の説明図である。図５Ｃには、蓄電池１４１の残存容量が横軸に、残存容量の各値に対するベースポイントが縦軸に示されている。
　図５Ｃに示されるように、第三範囲におけるベースポイントが、図５Ｂの場合と同様にゼロになっていることが特徴である。また、第一範囲と第二範囲とのそれぞれでは、残存容量の変化に対して段階的にベースポイントが変化する。このようにしても、図５Ｂと同様の効果を奏する。
　図６は、本実施の形態における充放電指令値の決定方法の説明図である。
　図６には、蓄電池１４１の残存容量が横軸に、残存容量の各値に対する放電最大値及び充電最大値が縦軸に示されている。放電最大値は、蓄電池１４１に周波数制御のために放電させる最大電力のことであり、ベースポイントより充放電可変幅だけ大きい値として得られる。また、充電最大値は、蓄電池１４１に周波数制御のために充電させる最大電力のことであり、ベースポイントより充放電可変幅だけ小さい値として得られる。
　充放電指令値決定部２０５は、蓄電池１４１に充放電させる電力量を、充放電量指令値として決定する。充放電指令値決定部２０５は、蓄電池１４１の残存容量と、周波数検出部２０２が検出した電力系統の周波数とに応じて、充放電指令値を決定する。具体的には、図６より蓄電池１４１の残存容量に対応する充電最大値及び放電最大値を取得し、取得した充電最大値及び放電最大値の間の間において、電力系統の周波数に基づいて決定した値を、充放電指令値として決定する。
　より具体的には、充放電指令値決定部２０５は、（式６）に従って充放電指令値を決定する。
　　（充放電指令値）
　　＝（ベースポイント）－（充放電可変幅）×（周波数偏差）／（周波数適正幅）　（式６）
　ここで、周波数偏差とは、周波数検出部２０２が検出した周波数と、基準周波数との差分である。例えば、周波数検出部２０２が検出した周波数が５０．２Ｈｚ、基準周波数が５０Ｈｚである場合、周波数偏差とは、０．２Ｈｚである。また、周波数適正幅とは、電力系統の周波数が、基準周波数から増減しても適正と判断される範囲を示す。例えば、基準周波数が５０Ｈｚであり、４９．８Ｈｚから５０．２Ｈｚまでの間の周波数が適正と判断させる場合、周波数適正幅は、０．２となる。
　図７は、本実施の形態における周波数制御方法のフローチャートである。
　ステップＳ３０１において、周波数検出部２０２は、電力系統の周波数を検出する。
　ステップＳ３０２において、周波数検出部２０２は、ステップＳ３０１で取得した電力系統の周波数から周波数偏差を算出する。周波数偏差の算出方法は、上記（１）及び（２）のとおりの２種類がある。
　ステップＳ３１１において、残存容量取得部２０１は、蓄電池１４１の残存容量を検出する。
　ステップＳ３１２において、残存容量取得部２０１は、ステップＳ３１１で取得した残存容量に基づいて、周波数制御に用いるための残存容量（周波数制御用残存容量）を算出する。なお、残存容量取得部２０１は、ステップＳ３１１で取得した残存容量をそのまま周波数制御に用いることとしてもよい。そのような場合、ステップＳ３１２を行わないとしても同じことである。つまり、ステップＳ３１２は必須ではない。
　ステップＳ３１３において、ベースポイント決定部２０３は、蓄電池１４１に充電又は放電させる電力の基準値を示す値であるベースポイントを決定する。
　ステップＳ３１４において、充放電可変幅決定部２０４は、蓄電池１４１の充放電量の最大変化幅である充放電可変幅を決定する。
　ステップＳ３２１において、充放電指令値決定部２０５は、蓄電池１４１に充放電させる電力量を、充放電量指令値として決定する。
　ステップＳ３２２において、充放電制御部２０６は、充放電指令値決定部２０５が決定した充放電指令値に従って蓄電池１４１を充電又は放電させる。
　なお、上記の処理において、ステップＳ３０１～Ｓ３０２の処理とステップＳ３０３～Ｓ３０６の処理との両方が完了してからステップＳ３０７～Ｓ３０８の処理を行うとしてもよい（図７に記載のとおり）し、ステップＳ３０１～Ｓ３０２の処理とステップＳ３０３～Ｓ３０６の処理とのいずれか一方が完了した時点でステップＳ３０７～Ｓ３０８の処理を行うようにしてもよい。
　後者の場合、他方により決定されるべき数値などは、過去に算出されたもののうち処理時点での最新の値（つまり、前回の当該ステップにおいて決定された値）を用いるようにすればよい。
　後者のようにする場合の、処理の周期などの一例を示す。ステップＳ３０１～Ｓ３０２の処理は、周波数検出部２０２が電力系統の周波数を検出するごとに行われるようにする。その周期は、例えば、１秒である。また、ステップＳ３０３～Ｓ３０６の処理は、残存容量取得部２０１が蓄電池１４１の残存容量を検出するごとに行われるようにする。その周期は、例えば、１分である。この場合、ステップＳ３０１～Ｓ３０２の処理が１秒ごとに完了するごとに、ステップＳ３０７～Ｓ３０８の処理を行えばよい。
　図８は、実施の形態１における周波数制御方法に係る周波数と充放電量との第一例の説明図である。
　図８の（ａ）は、電力系統の周波数の時間変化を示している。ここで、標準周波数は５０Ｈｚである。図８の（ｂ）は、図８の（ａ）に示される周波数に対して本実施の形態に係る周波数制御を行った場合の充放電量の時間変化を示している。また、図８の（ｂ）は、周波数検出部２０２が、算出方法（１）によって周波数偏差を算出した場合を示している。
　図８の（ｂ）に示されるように、算出方法（１）により周波数偏差を算出する場合、比較的長い時間に渡り、充電量と放電量とがバランスするように制御されている。言い換えれば、グラフ上において、放電量を示す図形の面積と、充電量を示す図形の面積とが実質的に等しくなる。
　以上のように、周波数検出部２０２の算出方法（１）で算出される周波数偏差を用いた周波数制御によって、蓄電池１４１の充放電量を比較的長時間に渡ってバランスさせることができる。
　なお、この場合、電力系統の周波数の比較的短い周期の変動が抑制されるだけで、電力系統の周波数が標準周波数に近づく効果は、必ずしも奏しない。そのような場合、配電線１２に発電機（例えば、火力発電機）（不図示）を接続し、発電機により電力系統の周波数を標準周波数に近づけることができる。蓄電池の充放電は、発電機の充放電に比べて応答速度が速いことが特徴である。よって、比較的短い周期の変動を蓄電池による充放電により抑制し、かつ、標準周波数からのずれを火力発電機により抑制するというふうにして、蓄電池と発電機とを併用して電力系統の周波数制御を行うメリットは大きいといえる。
　図９は、実施の形態１における周波数制御方法に係る周波数と充放電量との第二例の説明図である。
　図９の（ａ）は、電力系統の周波数の時間変化を示している。ここで、標準周波数は５０Ｈｚである。図９の（ｂ）は、図９の（ａ）に示される周波数に対して本実施の形態に係る周波数制御を行った場合の充放電量の時間変化を示している。また、図９の（ｂ）は、周波数検出部２０２が、算出方法（２）によって周波数偏差を算出した場合を示している。
　図９の（ｂ）に示されるように、算出方法（２）により周波数偏差を算出する場合、電力系統の周波数と基準周波数との差分を打ち消すように、蓄電池１４１による充放電が制御されている。言い換えれば、グラフ上において、電力系統の周波数（図９の（ａ））の変化の上下を反対にしたのと同様の変化を、充放電量がしている。
　以上のように、周波数検出部２０２の算出方法（２）で算出される周波数偏差を用いた周波数制御によって、電力系統の周波数を標準周波数に近づけることができる。
　以上のように、本実施の形態に係る周波数制御方法によれば、残存容量が第三範囲にある場合には、第一範囲又は第二範囲にある場合に比べて、残存容量の変化に対するベースポイントの変化幅が小さく抑えられる。よって、周波数制御装置は、長い時間に渡る電力系統の周波数制御を行うことができる。
　従来における関連技術では、第一範囲、第二範囲、及び第三範囲における、残存容量の変化に対するベースポイントの変化幅が同一である。その場合、残存容量が所定値付近（第三範囲）にある場合であっても、残存容量の変化に伴いベースポイントが変化する。周波数制御のために電力系統に充放電させるべき充放電量に対して、蓄電池の残存容量を適切に維持するための補正が行われるが、当該補正により、電力系統への充電又は放電が反転することがある。反転した場合には、適切に周波数制御が行われない結果となる。
　本発明の一態様に係る周波数制御方法では、残存容量が第三範囲内にある場合の変化幅が小さくなり、上記の充電又は放電の反転が起きることが抑制される。その結果、周波数制御装置は、蓄電池の残存容量を適切に維持しながら、当該蓄電池により電力系統の周波数を制御することができるのである。
　また、周波数制御装置は、電力系統の周波数が基準周波数に一致する場合に蓄電池に充電又は放電させる電力を示す値を基準とし、当該基準から周波数偏差に対応する量だけ変化させた値を蓄電池の充放電量と決定することができる。
　また、残存容量が第三範囲にある場合のベースポイントを、一定値であるゼロにすることで、上記の充電又は放電の反転が起きることをさらに抑制することができる。
　また、５０％を含む残存容量の範囲を第三範囲とすることで、蓄電池の残存容量を当該第三範囲内に維持するように、周波数制御を行うことができる。
　また、周波数制御装置は、比較的短い周期の周波数の変動を抑制することができる。
　また、周波数制御装置は、電力系統の周波数の標準周波数からのずれを抑制することができる。
　また、周波数制御装置は、充放電可変幅内において周波数偏差に応じて、蓄電池の充放電量を決定することができる。
　また、周波数制御装置は、電力系統の周波数が取得されるごとにベースポイント及び充放電指令値を決定し、継続的に周波数制御を行うことができる。
　また、周波数制御装置は、蓄電池の残存容量が比較的大きく変化した場合に限りベースポイントを新たに決定することができる。周波数制御装置は、電池の残存容量の変化が小さい場合には、ベースポイントを更新しないので、周波数制御装置の処理負荷が低減される。
　また、周波数制御装置は、蓄電池の劣化が早まる残存容量の範囲を避けて、蓄電池の充放電を行わせることができる。よって、蓄電池の劣化を抑えることができる。
　（実施の形態２）
　本実施の形態において、蓄電池システムを用いて電力系統の周波数を基準周波数に近づける制御を、ネットワークを介して行う周波数制御装置について説明する。なお、既に説明した実施の形態と同様の構成要素については、同様の符号を付し、詳細な説明を省略することがある。
　図１０は、本実施の形態における周波数制御装置を含む電力ネットワークの構成図である。
　図１０に示されるように、当該電力ネットワークは、配電用変圧器１１と、配電線１２と、負荷１３と、通信ネットワーク９２と、蓄電池システム９４と、周波数制御装置９４２と、電力センサ９５とを備える。
　通信ネットワーク９２は、周波数制御装置９４２と蓄電池システム９４とが通信できるように接続する通信ネットワークである。通信ネットワーク９２は、ＩＥＥＥ８０２．３規格等に適合する有線ＬＡＮ、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ規格等に適合する無線ＬＡＮ、携帯電話回線等のような公衆通信回線などにより実現される。
　電力センサ９５は、電力系統における電力の周波数を検知する電力センサである。
　蓄電池システム９４は、蓄電池９４１と通信部（不図示）とを備える。蓄電池９４１は、通信ネットワーク９２を介した周波数制御装置１４２による制御に従って、電力を充電又は放電する。また、通信部は、通信ネットワーク９２を介して周波数制御装置１４２と通信する通信インタフェースである。蓄電池システム９４は、通信ネットワーク９２を介した制御をされる点で蓄電池システム１４と異なる。それ以外の点は、蓄電池システム１４と同じである。
　周波数制御装置９４２は、電力系統から供給される電力の周波数を電力センサ９５により検知し、検知した周波数に基づいて、電力系統の電力の周波数を基準周波数に近づけるように、蓄電池１４１を充電又は放電するように通信ネットワーク９２を介して制御する。また、周波数制御装置９４２は、通信ネットワーク９２を介して周波数制御装置１４２と通信する通信インタフェースである通信部（不図示）を有する。周波数制御装置９４２は、通信ネットワーク９２を介して蓄電池システム９４を制御する点で周波数制御装置１４２と異なる。また、周波数制御装置９４２は、１以上の蓄電池システムを制御する。それ以外の点は、蓄電池システム９４と同じである。
　具体的には、周波数制御装置９４２は、１以上の蓄電池システムの充放電を制御するために、１以上の蓄電池システムのそれぞれに対して充放電指令値を送信する。各蓄電池システムに送信する充放電指令値は、全体としての充放電量を各蓄電池システムに分配したものとなる。
　例えば、蓄電池システム９４が通信ネットワーク９２を介して、蓄電池システム９４のインバータ容量を周波数制御装置９４２に送信する。周波数制御装置９４２は、蓄電池システム９４から送られてくるインバータ容量を受信する。そして、周波数制御装置９４２は、受信したインバータ容量に比例するように各蓄電池システムの充放電量を決定し、決定した充放電量を充放電指令値として各蓄電池システム９４に送信する。
　具体的には、Ｎ個の蓄電池システム（蓄電池システムＡ（インバータ容量ＩＡ）、Ｂ（ＩＢ）、・・・）がある場合、蓄電池システムＸに送信する充放電指令値は、（式７）で算出される。
　　（Ｘに送信する充放電指令値）
　　＝（全体としての充放電量）×ＩＸ／（ΣＩ）　　（式７）
　ここで、（ΣＩ）は、Ｎ個の蓄電池システムのインバータ容量の合計値である。
　このようにすることで、蓄電池システムのインバータ容量に応じた充放電量で、各蓄電池システムの充放電を制御することができる。
　以上のように本実施の形態に係る周波数制御方法によれば、周波数制御装置が、ネットワークを介して複数の蓄電池システムを制御することができる。
　なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態の周波数制御装置などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。
　すなわち、このプログラムは、コンピュータに、電力系統の周波数を基準周波数へ近づけるための制御を行う周波数制御方法であって、前記周波数を検出する周波数検出ステップと、蓄電池の残存容量を取得する容量取得ステップと、前記蓄電池に充電又は放電させる電力の基準値を示すベースポイントを決定するベースポイント決定ステップと、前記基準周波数と、検出された前記周波数との差分である周波数偏差に対応する量だけ、前記ベースポイントから変化させた値である充放電指令値を決定する指令値決定ステップと、前記充放電指令値に基づいて前記蓄電池を充電又は放電させる充放電制御ステップとを含み、前記ベースポイント決定ステップでは、取得された前記残存容量が大きいほど、より多く前記蓄電池に放電させ、又は、より少なく前記蓄電池に充電させるように前記ベースポイントを決定し、取得された前記残存容量が、第一閾値より小さい範囲である第一範囲内にある場合の前記残存容量に対する前記ベースポイントの平均変化率を第一変化率とし、取得された前記残存容量が、前記第一閾値より大きい第二閾値より大きい範囲である第二範囲内にある場合の前記残存容量に対する前記ベースポイントの平均変化率を第二変化率とする場合、取得された前記残存容量が、前記第一閾値以上かつ前記第二閾値以下である第三範囲内にある場合の前記残存容量に対する前記ベースポイントの平均変化率である第三変化率が、前記第一変化率及び前記第二変化率のいずれよりも小さい周波数制御方法を実行させる。
　以上、一つまたは複数の態様に係る周波数制御装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
　本発明は、電力系統の周波数を基準周波数へ近づけるための制御を行う周波数制御装置に利用可能である。具体的には、電力会社が運用及び管理する電力系統の周波数の制御を行う周波数制御装置に利用可能である。
　　１１　　配電用変圧器
　　１２　　配電線
　　１３　　負荷
　　１４、９４　　蓄電池システム
　　９２　　通信ネットワーク
　　９５　　電力センサ
　　１４１、９４１　　蓄電池
　　１４２、９４２　　周波数制御装置
　　２０１　　残存容量取得部
　　２０２　　周波数検出部
　　２０３　　ベースポイント決定部
　　２０４　　充放電可変幅決定部
　　２０５　　充放電指令値決定部
　　２０６　　充放電制御部

Claims (12)

  1. 　電力系統の周波数を基準周波数へ近づけるための制御を行う周波数制御方法であって、
    　前記周波数を検出する周波数検出ステップと、
    　蓄電池の残存容量を取得する容量取得ステップと、
    　前記蓄電池に充電又は放電させる電力の基準値を示すベースポイントを決定するベースポイント決定ステップと、
    　前記基準周波数と、検出された前記周波数との差分である周波数偏差に対応する量だけ、前記ベースポイントから変化させた値である充放電指令値を決定する指令値決定ステップと、
    　前記充放電指令値に基づいて前記蓄電池を充電又は放電させる充放電制御ステップとを含み、
    　前記ベースポイント決定ステップでは、
    　取得された前記残存容量が大きいほど、より多く前記蓄電池に放電させ、又は、より少なく前記蓄電池に充電させるように前記ベースポイントを決定し、
    　取得された前記残存容量が、第一閾値より小さい範囲である第一範囲内にある場合の前記残存容量に対する前記ベースポイントの平均変化率を第一変化率とし、取得された前記残存容量が、前記第一閾値より大きい第二閾値より大きい範囲である第二範囲内にある場合の前記残存容量に対する前記ベースポイントの平均変化率を第二変化率とする場合、
    　取得された前記残存容量が、前記第一閾値以上かつ前記第二閾値以下である第三範囲内にある場合の前記残存容量に対する前記ベースポイントの平均変化率である第三変化率が、前記第一変化率及び前記第二変化率のいずれよりも小さい
    　周波数制御方法。
  2. 　前記ベースポイントは、取得された前記周波数が前記基準周波数に一致する場合に前記蓄電池に充電又は放電させる電力を示す値である
    　請求項１に記載の周波数制御方法。
  3. 　前記ベースポイント決定ステップでは、
    　取得された前記残存容量が前記第三範囲内にある場合に、前記ベースポイントをゼロと決定する
    　請求項２に記載の周波数制御方法。
  4. 　前記第一閾値は、前記蓄電池の全容量のゼロ％より大きく５０％より小さく、
    　前記第二閾値は、前記蓄電池の全容量の５０％より大きく１００％より小さい
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の周波数制御方法。
  5. 　前記基準周波数は、過去の所定期間内に検出された複数の周波数の移動平均値である
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の周波数制御方法。
  6. 　前記基準周波数は、前記電力系統の標準周波数である
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の周波数制御方法。
  7. 　前記周波数制御方法は、さらに、
    　前記ベースポイントを基準として、充電量を増加させ、又は、放電量を増加させる最大幅を示す充放電可変幅を決定する充放電可変幅決定ステップを含み、
    　前記指令値決定ステップでは、
    　前記ベースポイントに前記充放電可変幅を加算して得られる値を放電最大値とし、前記ベースポイントから前記充放電可変幅を減算して得られる値を充電最大値とする場合、
    　前記周波数偏差がゼロより大きい場合には、前記周波数偏差の絶対値が大きいほど、より充電最大値に近い値に充放電指令値を決定し、
    　前記周波数偏差がゼロより小さい場合には、前記周波数偏差の絶対値が大きいほど、より放電最大値に近い値に充放電指令値を決定する
    　請求項５または６に記載の周波数制御方法。
  8. 　前記ベースポイント決定ステップでは、
    　前記充放電指令値が生成されるごとに新たにベースポイントを決定することで、前記ベースポイントを更新する
    　請求項１～７のいずれか１項に記載の周波数制御方法。
  9. 　前記容量取得ステップでは、
    　前記残存容量を所定のタイミングで複数回取得し、
    　前記ベースポイント決定ステップでは、
    　前記容量取得ステップで取得された残存容量が、前記容量取得ステップで前回取得された残存容量に対して所定値以上異なる場合に、新たにベースポイントを決定することで、前記ベースポイントを更新する
    　請求項１～８のいずれか１項に記載の周波数制御方法。
  10. 　前記容量取得ステップでは、
    　前記蓄電池の全容量のうちの一部の範囲に占める残存容量の割合を、前記残存容量として検出する
    　請求項１～９のいずれか１項に記載の周波数制御方法。
  11. 　電力系統の周波数を基準周波数へ近づけるための制御を行う周波数制御装置であって、
    　前記周波数を検出する周波数検出部と、
    　蓄電池の残存容量を取得する容量取得部と、
    　前記蓄電池に充電又は放電させる電力の基準値を示すベースポイントを決定するベースポイント決定部と、
    　前記基準周波数と、検出された前記周波数との差分である周波数偏差に対応する量だけ、前記ベースポイントから変化させた値である充放電指令値を決定する指令値決定部と、
    　前記充放電指令値に基づいて前記蓄電池を充電又は放電させる充放電制御部とを含み、
    　前記ベースポイント決定部では、
    　取得された前記残存容量が大きいほど、より多く前記蓄電池に放電させ、又は、より少なく前記蓄電池に充電させるように前記ベースポイントを決定し、
    　取得された前記残存容量が、第一閾値より小さい範囲である第一範囲内にある場合の前記ベースポイントに対する前記残存容量の平均変化率を第一変化率とし、取得された前記残存容量が、前記第一閾値より大きい第二閾値より大きい範囲である第二範囲内にある場合の前記ベースポイントに対する前記残存容量の平均変化率を第二変化率とする場合、
    　取得された前記残存容量が、前記第一閾値以上かつ前記第二閾値以下である第三範囲内にある場合の前記ベースポイントに対する前記残存容量の平均変化率である第三変化率が、前記第一変化率及び前記第二変化率のいずれよりも小さい
    　周波数制御装置。
  12. 　請求項１１に記載の周波数制御装置と、
    　前記蓄電池とを備える
    　蓄電システム。
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