WO2015129032A1

WO2015129032A1 - 蓄電池管理システムおよび蓄電池管理方法

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Publication number: WO2015129032A1
Application number: PCT/JP2014/055099
Authority: WO
Inventors: 石田　隆張; 安藤　慎輔; 弘起佐藤; 小林　秀行; 和也正直
Original assignee: 株式会社日立製作所
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2015-09-03
Also published as: JPWO2015129032A1; JP6106800B2

Abstract

　異なる複数の観点で蓄電池の制御を管理できる蓄電池管理システムを提供すること。蓄電池管理システム１は、各蓄電池の生み出す利益を計算する利益計算部１０３と、各蓄電池の稼働率を計算する稼働率計算部１０４と、各蓄電池の劣化を分析する劣化分析部１０１と、各蓄電池を制御するための制御パラメータを各蓄電池に設定する制御パラメータ設定部１０５を備える。制御パラメータ設定部は、各蓄電池の状態に応じて第１パラメータを計算し、算出した第１パラメータを各蓄電池に設定する第１設定部と、利益と稼働率と劣化度合とに基づいて蓄電池ごとの第２パラメータを計算し、算出した第２パラメータを各蓄電池に設定する第２設定部と、を有する。

Description

蓄電池管理システムおよび蓄電池管理方法

　本発明は、蓄電池管理システムおよび蓄電池管理方法に関する。

　特許文献１には、電力料金上のメリットを得ながら、コスト以外の他の要素でも高い評価を得ることができるようにした技術が開示されている。特許文献２には、蓄電池の劣化を抑制すべく蓄電池の充放電グループを形成し、充放電グループごとに充放電計画を作成する技術が開示されている。さらに、特許文献２には、蓄電池の残存価値を判断し、劣化した蓄電池の二次利用先を推奨することも開示されている。なお、非特許文献１には、電池の劣化を予測する方法が開示されている。

特開２０１３－７８１９３号公報特開２０１２－２９４５１号公報

石田隆張, 嶋津秀昭, 松本宗久："移動体エネルギーストレージシステムの技術動向-　充電ログを用いたリチウムイオン電池劣化のビッグデータ分析"平成２５年電気学会産業応用部門大会，４－Ｓ７－６，　２０１３．

　従来技術には、蓄電池のコストメリットを増加したり、蓄電池の劣化を抑制したりすることが記載されている。蓄電池のコストメリットを目的にする場合、蓄電池の稼働率を高める必要がある。しかし、蓄電池の稼働率が高まると、蓄電池の劣化が進み、寿命が低下する。また、蓄電池のコストメリットを目的にする場合、電力料金の高い時間帯でのみ蓄電池を使用することになり、稼働率が低下する。蓄電池の劣化抑制を目的にする場合、稼働率が低下するため、蓄電池の生み出す利益も低下し、投資コストや維持コストの回収に影響する可能性がある。このように複数の観点から蓄電池の制御を管理するのは難しく、従来技術では考察されていない。

　そこで、本発明の目的は、異なる複数の観点で蓄電池の制御を管理できるようにした蓄電池管理システムおよび蓄電池管理方法を提供することにある。本発明の他の目的は、相反する複数の観点のうち劣化抑制の観点に基づいて各蓄電池の制御を管理し、さらに、蓄電池の生む利益、稼働率および劣化度合とを総合的に考慮して各蓄電池の制御を管理できるようにした蓄電池管理システムおよび蓄電池管理方法を提供することにある。

　上記課題を解決すべく、本発明に従う蓄電池管理システムは、複数の蓄電池の制御を管理する蓄電池管理システムであって、各蓄電池の生み出す利益を計算する利益計算部と、各蓄電池の稼働率を計算する稼働率計算部と、各蓄電池の劣化を分析する劣化分析部と、各蓄電池を制御するための制御パラメータを各蓄電池に設定する制御パラメータ設定部と、を備え、制御パラメータ設定部は、各蓄電池の状態に応じて第１パラメータを計算し、算出した第１パラメータを各蓄電池に設定する第１設定部と、利益計算部にて計算する各利益と、稼働率計算部にて計算する各稼働率と、劣化分析部にて計算する劣化の進行を示す各劣化度合とに基づいて蓄電池ごとの第２パラメータを計算し、算出した第２パラメータを各蓄電池に設定する第２設定部と、を有する。

　第１パラメータおよび第２パラメータは、蓄電池を充電する場合の充電電流値として算出され、第１設定部は、劣化度合が小さくなるように、各蓄電池の電圧に基づいて第１パラメータとしての充電電流値を設定してもよい。

　本発明によれば、最初に第１パラメータを設定して各蓄電池の制御を管理し、次に第２パラメータを設定して各蓄電池の制御を管理することができる。さらに、本発明によれば、各蓄電池の生み出す利益、稼働率および劣化度合を考慮して、各蓄電池の制御を管理することができる。

蓄電池システムの全体構成を示す説明図である。蓄電アグリゲータの機能構成を示す説明図である。蓄電池の充電時の電圧、電流、ＳＯＣの関係を示す特性図である。蓄電池への充電時の様子を示し、（ａ）は劣化した蓄電池と劣化する前の蓄電池との充電電圧の違いを示し、（ｂ）は劣化した蓄電池の充電電圧と劣化する前の蓄電池の充電電圧との差の時間変化を示し、（ｃ）は充電電圧の変化に応じて充電電流を低下させる様子を示す。劣化抑制の観点で蓄電池の充電電流を補正する処理のフローチャート。蓄電池の充放電パターンの一例を示す説明図。利益、稼働率および劣化抑制の観点を総合的に考慮して、蓄電池の充電電流を補正する処理を示すフローチャート。蓄電池の制御を管理する画面の例を示す説明図。第２実施例に係る蓄電池システムの全体構成を示す。充電電流の補正方法を示す説明図。第３実施例に係り、蓄電池の製造開始時点からの経過時間に由来するカレンダー劣化を考慮して蓄電池の充電電流を補正する様子を示す説明図。第４実施例に係る蓄電池システムの全体構成を示す。蓄電池の劣化をリアルタイムで把握する方法の例を示す説明図。

　以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。以下に述べるように、本実施形態では、各蓄電池の生む利益、稼働率、劣化抑制という、相反するおそれのある複数の（３つの）観点で各蓄電池を最適制御する。そのため、本実施形態では、まず劣化抑制の観点から蓄電池の充電電流を補正し、次に利益、稼働率および劣化抑制の３つの観点から総合的に蓄電池の充電電流を補正する。換言すれば、本実施形態では、充電電圧の上昇に伴って充電電流を低下させる個別の制御を各蓄電池においてそれぞれ実施すると共に、利益と稼働率および劣化抑制の観点から蓄電池群全体としての最適化も図るようになっている。本実施形態では、各蓄電池への充電電流の値を、個別最適化と全体最適化の２つの段階で補正する。

　本実施形態では、ひとまとまりの蓄電池を蓄電池３と呼ぶ。ひとまとまりの蓄電池３は、少なくとも一つの蓄電モジュールを含む。系統４に分散して配置される複数の蓄電池３を蓄電池群と呼ぶ。

　以下に述べる実施形態では、蓄電池の稼働率を上げて、トータルコストを低減すべく、蓄電池３の充放電量を設定するための蓄電池充放電量設定装置１０を設ける。蓄電池充放電量設定装置１０は、財産価値計算装置１０３と、稼働率計算装置１０４を有する。

　さらに、蓄電池充放電量設定装置１０は、蓄電池３の劣化を分析するための劣化分析装置１０１を有する。劣化分析装置１０１は、蓄電池３の充放電時の電圧および電流値からなる充電データに基づいて、蓄電池３の劣化をリアルタイムで分析する。

　さらに、蓄電池充放電量設定装置１０は、蓄電池３の充電時に購入する電力の料金、および／または、蓄電池３から放電する電力を電力会社などの放電先が買い取る場合の料金、を取得するための電力料金取得装置１０２を有する。

　蓄電池充放電量設定装置１０の有する最適制御計算装置１０５は、上述した劣化分析装置１０１、電力料金取得装置１０２、財産価値計算装置１０３、稼働率計算装置１０４からそれぞれ出力されるデータに基づいて、各蓄電池３の充放電電力を最適化したり、各蓄電池３の運転スケジュールを最適化したりする。なお、本明細書における「最適化」とは、最も適した状態にするという厳密な意味だけではなく、以前よりも良い状態にするという程度も含む。

　本実施形態では、蓄電池３の交換回数およびメンテナンス回数を低減し、さらに蓄電池３の劣化を抑制することで蓄電池３内での熱損失を低減する。これにより、本実施形態では、蓄電池群を運用するためのトータルコストを削減する。

　図１～図８を用いて第１実施例を説明する。図１は、電力系統４に連系する蓄電池群を制御するシステムの全体構成の例を示す。

　蓄電アグリゲータ１は、「蓄電池管理システム」の一例であり、蓄電池制御装置２を介して各蓄電池３の制御を管理する。蓄電アグリゲータ１は、蓄電池群の充放電管理の効率化などを請け負う業者が運用するコンピュータである。ＩＳＯ（Independent System Operator）５は、日本の場合は、例えば各電力会社の保有する中央給電指令所に相当する。ＩＳＯ５は、電力系統４に連系する蓄電池群全体としての充放電について蓄電アグリゲータ１に指令する。ＩＳＯ５の発する指令は、各制御時刻における、あるいは、スケジュール設定時における、対象とする蓄電池群全体の充放電電力量の総和である。

　蓄電アグリゲータ１は、ＩＳＯ５からの指令を受けて、各蓄電池３の充放電量をそれぞれ決定し、蓄電池制御装置２に指示する。蓄電池制御装置２は、蓄電アグリゲータ１からの指示を受けて、各蓄電池３の動作を制御する。

　蓄電アグリゲータ１は、例えば、蓄電池充放電量設定装置１０、通信装置１１、充電データ記憶部１２、蓄電池基本データ記憶部１３、電力料金情報記憶部１４を備える。蓄電アグリゲータ１は、例えば、演算装置（Central Processing Unit ：CPU）、メモリ、補助記憶装置、通信インターフェース、ユーザインターフェース（いずれも不図示）などの資源を有するコンピュータとして構成することができる。演算装置は、メモリまたは補助記憶装置に格納された所定のコンピュータプログラムを読み込んで実行することで、蓄電池充放電量設定装置１０などの機能を実現する。

　メモリまたは補助記憶装置が提供する記憶領域を用いることで、充電データ記憶部１２、蓄電池基本データ記憶部１３、電力料金情報記憶部１４がそれぞれ実現される。なお、図中では、「充電データ記憶部１２」を「充電データ１２」と示すように、「記憶部」という言葉を割愛している。なお、蓄電アグリゲータ１は、単一のコンピュータとして構成してもよいし、複数のコンピュータを連携させることで構成してもよい。

　蓄電池充放電量設定装置１０は、電力系統４に接続された各蓄電池３の充放電量を決定し、決定した値を蓄電池制御装置２を介して各蓄電池３に設定する。以下、蓄電池充放電量設定装置１０を、設定装置１０と略記する場合がある。設定装置１０の構成は図２で後述する。

　通信部１１は、通信ネットワーク６を介してＩＳＯ５と通信する。通信ネットワーク６は、例えば、専用回線、公衆回線、あるいはインターネットなどでもよい。図１では、図示はしていないが、設定装置１０は通信部１１を介して蓄電池制御装置２と通信する構成としてもよい。または、ＩＳＯ５と通信するための通信部１１と、蓄電池制御装置２と通信するための通信装置とを別々に設けてもよい。

　充電データ記憶部１２は、各蓄電池３について劣化が始まる前の充電データ１２０を記憶する。充電データ１２０は、例えば、測定時刻、測定時刻に測定した電流値および電圧値、ＳＯＣ（State Of Charge）などを対応付けている。劣化開始前の充放電プロファイルを示す充電データ１２０は、例えば、基本充放電プロファイルデータ、基準プロファイルなどと呼ぶことができる。充電データ１２０には、上述したデータ以外のデータを含めてもよい。

　蓄電池基本データ記憶部１３は、各蓄電池３の基本性能（仕様）を示す蓄電池基本データ１３０を記憶する。蓄電池基本データ１３０は、例えば、蓄電池識別子、最大容量、充放電時の最大電流および最大電圧などを対応付けて記憶する。充放電時の最小電流や最小電圧などを含んでもよい。

　電力料金情報記憶部１４は、買電時の電力料金および売電時の電力料金を示す電力料金情報１４０を記憶する。電力料金情報１４０には、例えば、電力系統４の電力を消費する場合の料金（買電時の電力料金）と、電力系統４へ電力を供給する場合の料金（売電時の電気料金）、電力需要の大きい期間でのピーク時料金、電力需要の小さい期間でのオフピーク時料金などがある。さらに、電力料金情報１４０は、例えば、契約内容ごとに、時間帯と料金との関係を記憶することもできる。契約内容は、例えば、利用可能な系統電圧の値などで異なる。電力料金情報１４０は、例えば、電力会社の運営するコンピュータなどから収集する。

　図２は、蓄電池充放電量設定装置１０の詳細を示す。設定装置１０は、例えば、劣化分析装置１０１、電力料金取得装置１０２、財産価値計算装置１０３、稼働率計算装置１０４、最適制御計算装置１０５を含む。

　各装置１０１～１０５の詳細は後述するが、先に簡単に説明する。「劣化分析部」の例である劣化分析装置１０１は、例えば、各蓄電池３への充電時における充電電圧と基準となる電圧との差に基づいて、蓄電池３の劣化を分析する。電力料金取得装置１０２は、電力料金情報記憶部１４から電力料金情報１４０を取得する。「利益計算部」の例である財産価値計算部１０３は、蓄電池３の電力を売却することで得られる利益と、蓄電池３に充電するための電力を買うための費用との差を、蓄電池３の財産価値として算出する。「稼働率計算部」の例である稼働率計算装置１０４は、蓄電池３の充電期間および放電期間が所定の単位期間に占める割合を稼働率として計算する。「制御パラメータ設定部」の例である最適制御計算装置１０５は、複数段階で各蓄電池３の充電電流の値を管理する。第１段階として、最適制御計算装置１０５は、各蓄電池３の劣化に基づいて充電電流を個別に決定する。第２段階として、最適制御計算装置１０５は、蓄電池の財産価値、稼働率、劣化抑制（劣化の逆数）が最大化するように、各蓄電池３の充電電流を決定する。

　劣化分析装置１０１の詳細を説明する。劣化分析装置１０１は、蓄電池３の基本プロファイルである充電データ１２０から、充電時の電圧および電流の値を取得し、それら取得したデータから図３に示す充電モデルを得る。

　図３は、蓄電池３へ充電する際の定電流充電および定電圧充電のモデル図である。図３には、電圧プロファイル３０１と、電流プロファイル３０２と、ＳＯＣのプロファイル３０３とが示されている。

　蓄電池３へは、始めに一定電流で充電され、次に一定電圧で充電される。充電開始から時間Ｔが経過した切替時刻３０４になると、定電流充電から定電圧充電に充電モードが切り替わる。

　図４は、蓄電池３へ充電する場合の電圧変化および電流変化などを示す。図４（ａ）は、劣化した蓄電池と劣化する前の蓄電池との充電電圧の違いを示す。図４（ｂ）は、劣化した蓄電池の充電電圧と劣化する前の蓄電池の充電電圧との差の時間変化を示す。図４（ｃ）は、充電電圧の変化に応じて充電電流を低下させる様子を示す。

　図４（ａ）に示すように、劣化が進行していない蓄電池３へ充電する場合の電圧プロファイル３１０と、ある程度劣化が進行した蓄電池へ充電する場合の電圧プロファイル３１１とは相違する。特に、電圧が一定になるまでの過渡期で、電圧差が発生する。

　蓄電池３の劣化が進行すると、定電流充電時に内部抵抗が増加する。このため、蓄電池３の劣化が進んだ場合（３１０）は、劣化が進んでいない場合（３１１）と比較して、内部抵抗の分だけ電圧が大きくなる。蓄電池３の劣化は、内部抵抗の増加と関係が深いこと、および、充放電電流の積算値に比例することが知られている。

　充放電時の電力は、電圧と電流との積で求めることができる（電力＝電圧＊電流）。従って、蓄電池３の劣化に応じて充電電圧が基準値（劣化前の値）よりも高くなるのであれば、充電電流を基準値（劣化前の値）よりも低く設定したとしても、劣化する前と後とで同じ電力を充放電できる。

　そこで、本実施例では、各蓄電池３の劣化の度合に応じて、充放電時の電流値を指令値よりも低い値に補正することで、期待された電力量の充放電を達成する。さらに、本実施例では、劣化に応じた分だけ充電電流を低い値に補正することで、充電電流の積算値が増大するのを抑制できる。これにより、本実施例では、蓄電池３の劣化の進行を遅らせ、蓄電池３の寿命を延ばすことができる。

　具体的には、図４（ｂ）に示すように、任意の充電時刻ｔにおいて、劣化進行前の電圧プロファイル３１１の電圧Ｖｔと劣化進行後の電圧プロファイル３１２の電圧との差分ΔＶｔを用いて、充電電流の補正値Δｉｔを下記の数１から算出する。

　図４（ｃ）に示すように、劣化前の電流プロファイル３１３から数１で算出した補正値Δｉｔを差し引く。これにより、劣化後の電流プロファイル３１４では、劣化前の電流プロファイル３１３よりも充電電流を低くすることができる。充電電流の値を低く制御することで、充電電流の積算値が増大するのを抑制することができ、この結果、蓄電池３の劣化を遅らせることができる。

　図５は、電圧プロファイルから判断可能な蓄電池３の劣化に基づいて、充電電流の値を個別に制御する充電制御処理を示すフローチャートである。なお、本実施例では、充電制御を中心に説明するが、放電制御の場合も同様である。劣化の前後における放電電圧の差に応じて、放電電流を制御すればよい。従って、本実施例を含む各実施例は、充電制御だけでなく、放電制御にも適用することができる。

　ここでは、動作の主体を設定装置１０であるとして説明する。設定装置１０は、「第１周期」の例である制御周期ごとに、図５に示す処理を実行する。制御周期は、タイマによって管理される。

　設定装置１０は、制御周期用のタイマを初期化し（Ｓ１０）、現在の充電電圧を検出する（Ｓ１１）。蓄電池３の充電電圧の値は、蓄電池制御装置２から取得できる。

　設定装置１０は、現在の充電電圧の値と、充電データ１２０に記録されている劣化前の基準電圧との差である電圧差ΔＶｔを計算する（Ｓ１２）。設定装置１０は、数１に基づいて充電電流の補正値Δｉｔを算出し（Ｓ１３）、指定された充電電流、即ち劣化前の状態での定電流充電に用いる電流値から、補正値Δｉｔを減算する（Ｓ１４）。

　設定装置１０は、ステップＳ１４で補正した充電電流の値を蓄電池制御装置２に通知して、定電流充電を実行させる（Ｓ１５）。図５では、定電流をＣＣ、定電圧をＣＶと表示する。

　設定装置１０は、定電流充電が終了したか判定する（Ｓ１６）。設定装置１０は、対象とする蓄電池３の充電電圧が規定値に対して一定範囲に収束した時に、定電流充電が終了したと判定する。

　設定装置１０は、定電流充電が終了していないと判定すると（Ｓ１６：ＮＯ）、タイマを１単位増加させて（Ｓ１７）、ステップＳ１１へ戻る。つまり、次の制御周期に移行する。設定装置１０は、定電流充電が終了したと判定すると（Ｓ１６：ＹＥＳ）、定電圧充電に切り替えて充電を実行させる（Ｓ１８）。

　なお、後述するように、最適充電量計算装置１０５は、蓄電池３の財産価値、稼働率および劣化抑制を総合的に考慮して、補正値Δｉｔに対する係数を求める。つまり、一つの観点（劣化抑制）で決定した補正値Δｉｔを、複数の観点（劣化抑制、財産価値、稼働率）に基づいてさらに補正する。

　図６を用いて、稼働率計算装置１０４について説明する。図６は、蓄電池３の充放電サイクルの一例を示す。図６の縦軸は、上方向（プラス方向）が充電電流を示し、下方向（マイナス方向）が放電電流を示す。横軸は時間を表す。

　領域Ｃｈ１、Ｃｈ２は、電力系統４の電力を蓄電池３へ充電する充電領域を示す。ｄＣｈ１は、蓄電池３の電力を電力系統４へ放出する放電領域を示す。領域ｐ１、ｐ２、ｐ３は、充電も放電も行っていない休止領域を示す。図６に示す充放電サイクルの場合、蓄電池３の稼働率は例えば下記数２で求めることができる。

　図６を用いて、財産価値計算装置１０３について説明する。財産価値計算装置１０３は、電力料金取得装置１０２を介して電力料金情報１４０を取得する。ここでは、充電領域Ｃｈ１では料金Ｒ１で電力を購入し、放電領域ｄＣｈ１では料金Ｒ２で電力を売却し、充電期間Ｃｈ２では料金Ｒ３で電力を購入すると仮定する。図６では、通貨単位を「円」で示すが、ドル、元、ユーロなどの他の通貨でもよい。

　ここでは、一回目の充電Ｃｈ１の開始から二回目の充電Ｃｈ２の終了までを一回の充放電サイクルとして扱う。この場合、１つの蓄電池３の財産価値は、下記数３に示すように定義することができる。

　数３において、ｉ_ｄｃｈ、ｉ_ｃｈ１、ｉ_ｃｈ２は、充放電時の平均電力量を示す。

　最適制御計算装置１０５は、劣化分析装置１０１の計算結果、財産価値計算装置１０３の計算結果、および稼働率計算装置１０４の計算結果を基にして、蓄電池３を充放電する場合の制御電流値（充電電流、および／または放電電流）を決定する。

　図７のフローチャートを用いて、最適制御計算装置１０５の処理を説明する。最適制御計算装置１０５は、時刻ｔを初期化し（Ｓ２０）、電力料金情報記憶部１４から電力料金情報１４０を取得する（Ｓ２１）。最適制御計算装置１０５は、各蓄電池３についての特性データを取得する（Ｓ２２）。

　最適制御計算装置１０５は、図３～図６にて説明した数１、数２、数３を用いて、最適化計算を行う（Ｓ２３）。最適化計算では、蓄電池３の財産価値、稼働率（稼働時間）、積算電流量の逆数を目的関数とする。制約条件には、例えば、充放電電力量、各蓄電池に対するＳＯＣの上下限値、蓄電池３の物理的な最大稼働時間のうち、少なくともいずれか一つを含むものとする。最適制御計算装置１０５は、財産価値ｆ（ｔ）、稼働時間ｇ（ｔ）、積算電流値の逆数Ｉ（ｔ）の関数（(ｆ（ｔ）＋ｇ（ｔ）＋Ｉ（ｔ））を、上述した所定の制約条件の下で最大化する解を求める。

　ステップＳ２３での具体的計算手法として、例えば、二次計画法、ニューラルネットワークをはじめとしたヒューリスティクな方法等、既存の手法を用いることができる。最適制御計算装置１０５は、ステップＳ２３にて最適化計算を行った後に、制御電流の解が求まったかどうか判定する（Ｓ２４）。最適制御計算装置１０５は、最適解である制御電流値が求まった場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、本処理を終了し、求めた制御電流値を蓄電池制御装置２へ指示する。

　最適制御計算装置１０５は、解が求まらなかった場合（Ｓ２４：ＮＯ）、本処理の実行回数が予め設定された上限回数に達したか判定する（Ｓ２５）。最適制御計算装置１０５は、実行回数が上限回数に達していない場合（Ｓ２５：ＮＯ）、制約条件を緩和して（Ｓ２６）、ステップＳ２３に戻る。

　制約条件の緩和とは、例えば、ＳＯＣの上下限の範囲を拡大する、蓄電池の最大稼働時間を長くする、充放電電力量を一時的に大きな値まで許容する、などである。ステップＳ２６で制約条件を緩和した後に、ステップＳ２３に戻って最適化計算を行う。

　最適制御計算装置１０５は、本処理の実行回数が上限回数に達している場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、エラーメッセージを出力して本処理を終了する。エラーメッセージは、例えば、ディスプレイへの表示、プリンタ出力、電子メールなどを用いて、蓄電アグリゲータ１の管理者に通知される。

　図８は、蓄電アグリゲータ１が管理者に提供する「提供部」としての管理画面４００の例を示す。この管理画面４００は、蓄電池３を用いて電力系統４の周波数を安定化させるという、いわゆるアンシラリーサービスを対象とした画面である。なお、管理画面４００は、例えば、蓄電池３のトータルコストを低減するシステム、充放電時に発生する熱損失の低減を目的とするシステムなどにも適用可能である。

　管理画面４００は、蓄電アグリゲータ１に直接的にまたは間接的に接続されたディスプレイ装置に表示される。蓄電アグリゲータ１に間接的に接続されるディスプレイ装置としては、例えば、通信ネットワークを用いて蓄電アグリゲータ１のユーザインターフェースを使用する情報端末（パーソナルコンピュータ、携帯電話などを含む）がある。

　図８（ａ）に示すように、管理画面４００は、蓄電アグリゲータ１の管理対象である各蓄電池３の蓄電池状態表示部４０１を有する。蓄電池状態表示部４０１は、例えば蓄電池３の名称（および／または識別子）、端子電圧、端子電流、ＳＯＣを示す。

　管理画面４００は、系統状態表示部４０２を備える。系統状態表示部４０２は、例えば、電力系統４の状態としての周波数変化を表示する。

　蓄電池状態表示部４０１には、詳細表示ボタン４０３が設けられている。蓄電アグリゲータ１の管理者が所望の蓄電池についての詳細表示ボタン４０３を操作すると、図８（ｂ）に示すように、補助画面４１０が表示される。

　補助画面４１０は、グラフ表示部４１１と、詳細表示部４１２を含む。グラフ表示部４１１は、蓄電池の電流値や電圧値をグラフで表す。詳細表示部４１２は、例えば蓄電池の充放電のモード（充電モード、放電モード）、ＳＯＣ、ＳＯＨ（State Of Health）、生涯積算電力、電流のうち、少なくとも一つあるいはそれらの任意の組合せを表示する。

　補助画面４１０は、管理画面４００の上に重ねて表示してもよいし、管理画面４００の代わりに表示してもよい。管理者がクローズボタン４１３を操作すると、補助画面４１０は消える。なお、管理画面４００は、図８に示す例に限らない。

　このように構成される本実施例によれば、蓄電池３の充電電圧と基準電圧との差に基づいて充電電流を補正し、さらに、蓄電池３の財産価値、稼働率（稼働時間）、劣化抑制を最大化するための係数を算出して、充電電流をさらに補正する。

　従って、本実施例によれば、最初に、蓄電池３の劣化抑制の観点で充電電流を補正した後で、財産価値なども考慮して充電電流をさらに補正するため、蓄電池３の制御を複数の段階でそれぞれ管理することができる。さらに、本実施例では、異なる複数の観点から蓄電池群の全体を最適に管理できるように、各蓄電池３の充電電流値を補正する。

　これにより、本実施例では、蓄電池３の劣化を抑制して、交換回数およびメンテナンス回数を低減することができるため、蓄電池３の運用コストを下げることができる。さらに、本実施例では、劣化抑制を図りつつ蓄電池３の財産価値を最大化できるため、蓄電池３による収益改善を期待できる。これによっても、蓄電池３の運用コストを低減できる。さらに、本実施例では、充電電圧の増加に伴って充電電流を蓄電池３ごとに個別に低下させるため、蓄電池内の熱損失を小さくできる。これにより、電気エネルギーが無駄に熱として捨てられてしまうのを抑制し、蓄電池の効率を高めることができる。

　図９および図１０を用いて、第２実施例を説明する。本実施例を含む以下の各実施例は、第１実施例の変形例に該当するため、第１実施例との相違を中心に説明する。本実施例では、蓄電池３における充放電データをリアルタイムで取得し、充電履歴データ１２０Ａとして管理する。本実施例の蓄電池充放電量設定部１０Ａは、充電履歴データ１２０Ａに基づいて、各蓄電池３の劣化状況を推定し、推定した劣化状況に基づいて充電電流を制御する。

　図９は、本実施例の蓄電アグリゲータ１Ａの構成例を示す。蓄電アグリゲータ１Ａは、通信線１５を介して各蓄電池３と接続されており、各蓄電池３から充電に関するデータをリアルタイムで取得する。充電に関するデータは、例えば、充電時の電流値、電圧値、ＳＯＣを含む。蓄電アグリゲータ１Ａは、各蓄電池３から取得したデータを、充電履歴データ記憶部１２Ａ内の充電履歴データ１２０Ａに記憶する。

　図１０を参照する。図１０（ａ）は、図４（ａ）で述べたと同様に、蓄電池の劣化する前の充電電圧の特性３１１と、蓄電池の劣化した後の充電電圧の特性３１０とを比較して示している。第１実施例では、図４および図５で述べたように、制御周期ごとにΔｉｔを求めて、定電流充電時の電流値を補正する。

　これに対し、本実施例の設定装置１０Ａは、図１０（ｂ）に示すように、充電履歴データ１２０Ａに基づいて、蓄電池３の充電時の電圧値と基準電圧値との最大の差maxΔＶｔを事前に推定する。図１０（ｃ）に示すように、設定装置１０Ａは、その最大電圧差maxΔＶｔから、充電電流の補正値Δｉcorrectを算出する。補正値Δｉcorrectは下記数４から算出する。

　このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例では、充電電圧プロファイルにおいて基準電圧との差が最大となる値maxΔｖを基に充電電流の補正値Δｉcorrectを予め求めて、定電流充電期間が終了するまでの間（時刻ｔ１）、充電電流を一定値（＝基準電流－Δｉcorrect）に補正して充電する。従って、本実施例では、充電電流を制御周期ごとに算出する手間がいらず、計算の負荷を低減することができる。これにより、蓄電アグリゲータ１Ａの管理する蓄電池３の数が多い場合でも、蓄電アグリゲータ１Ａの計算負荷が増加するのを抑制できる。

　図１１を用いて第３実施例を説明する。本実施例では、蓄電池３のカレンダー劣化を考慮して充電電流の値を補正する。ここでカレンダー劣化とは、蓄電池３が製造されてからの経過時間で定まる劣化を意味する。

　上述した第１実施例および第２実施例では、充電電圧のプロファイルと基準電圧との比較に基づいて、蓄電池３の劣化の度合を判定する。これに対し、本実施例では、蓄電池特有のカレンダー劣化（時間経過に伴う劣化）を考慮して、定電流充電時の充電電流量の補正値を算出する。これにより、本実施例では、蓄電池３の将来の劣化を予測して、充電制御を行うことで、蓄電池３の劣化をさらに低減する。

　図１１グラフにおいて、縦軸は充電時の電圧を示し、横軸は充電に要する時間を示し、奥から手前に向かう軸は蓄電池３が製造されてからの経過時間を示す。経過時間ごとに、充電電圧のプロファイル変化を示すグラフ３２１（１）、３２１（２）、３２１（３）が配置されている。なお、本実施例では、特に区別しない場合、括弧付きの数字を除いて表現する。例えば、充電電圧グラフ３２１などと呼ぶ。

　充電電圧グラフ３２１は、劣化前の蓄電池３の充電電圧プロファイル（基準電圧プロファイル）３４１と、劣化後の充電電圧のプロファイル３３１とを含む。充電電圧グラフ３２１において、縦軸は電圧値、横軸は時間を示す。

　図１１において、特性線３５１は、充電開始時点を経過時間ごとに結んだ線である。特性線３５２は、定電流充電時において、基準電圧プロファイルとの差分が最も大きい時点を経過時間ごとに結んだ線である。特性線３５３は、定電流充電の終了時刻を経過時間ごとに結んだ線である。

　このように特性線３５１、３５２、３５３を作成することで、将来時点の蓄電池３の劣化状況を精度良く予測することができる。そして、予測結果に応じて充電電流値を補正することができる。第１実施例で述べた数１に対応する数式として、本実施例では数５を使用する。数５において、蓄電池３が製造されてから経過した時間の平方根を√ｔと示している。

　このように構成される本実施例も前記各実施例と同様の作用効果を奏する。しかし、　第１実施例および第２実施例では、経過時間に応じた蓄電池の劣化という概念を考慮していないため、充電電流値はグラフ３２１（１）、３２１（２）、３２１（３）のそれぞれの時間断面だけで決定する。これに対し、本実施例では、カレンダー劣化という経過時間に応じた劣化を考慮するため、将来の時間断面における蓄電池の劣化状況を精度良く予測し、効率的かつ適切な制御を実現できる。従って、本実施例では、第１実施例および第２実施例に比べて、蓄電池３の劣化をさらに抑制することができる。

　図１２および図１３を用いて、第４実施例を説明する。図１２は、本実施例の蓄電アグリゲータ１Ｂの構成例を示す。本実施例では、蓄電アグリゲータ１Ｂと蓄電池制御装置２および蓄電池群とは別々の場所に設けられており、通信ネットワーク７を介して接続されている。

　蓄電アグリゲータ１Ｂは、時系列の充電履歴データ１２０Ｂを記憶部１２Ｂで保有している。蓄電アグリゲータ１Ｂは、遠隔地に設置された各蓄電池３からデータを取得して劣化を分析するための蓄電池劣化分析装置１６を備える。蓄電池劣化分析装置１６による分析結果は、充電履歴データ１２０Ｂに対応付けられて、記憶部１２Ｂに格納される。

　図１３を用いて、蓄電池３の劣化をリアルタイムで把握する方法の一例を、非特許文献１に基づき説明する。

　図１３（ａ）に示すように、本実施例の蓄電アグリゲータ１Ｂは、任意の電圧プロファイルの履歴データ（電圧、電流、ＳＯＣ）と、電池総容量とが対応付けられているデータベース１７を有する。

　図１３（ｂ）には、充電電圧プロファイルの時系列データ３６２と、充電電圧プロファイルの履歴データ３６１とが示されている。ここで、電圧プロファイルの時系列データ３６２を、下記数６で定義する。

　電圧プロファイル履歴データ３６１であるｊと電圧プロファイル実績データ３６２であるｉとの距離Dist_ijを、下記数７で定義する。

　距離Dist_ijが最小となるｊの電池総容量値を、実績データｉに対する電池総容量値の推定値とする。ただし、ここでＮは比較する電圧プロファイルの持続時間（充電時間）を示している。本実施例の蓄電池劣化分析装置１６は、上述したパターンマッチング処理を対象となる履歴データの全てに対して行い、距離距離Dist_ijが最も小さい履歴データの電池総容量値を劣化診断結果として出力する。

　このように構成される本実施例も前記各実施例と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例では、蓄電池３の制御のみならず、蓄電池３の劣化をリアルタイムで把握して、蓄電池３の交換時期を遠隔診断できる。本実施例では、各蓄電池３から充電時のデータを収集する期間を長くすることができる。これにより、蓄電池３の劣化診断の精度も向上し、その結果を用いることで蓄電池の制御も向上するため、第一から第三の実施例と比較して、より熱損失エネルギーの低減に貢献することが可能となる。

　なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。例えば、本発明は、充電制御のみならず放電制御にも適用することができる。

　従って、例えば、「前記第１パラメータおよび前記第２パラメータは、前記蓄電池を充放電する場合の充放電電流値として算出され、前記第１設定部は、前記劣化度合が小さくなるように、前記各蓄電池の電圧に基づいて前記第１パラメータとしての充放電電流値を設定する。」、「前記第１設定部は、前記各蓄電池が劣化する前の充放電時の基準電圧と前記各蓄電池を充放電するときの充放電圧との電圧差に基づいて、前記蓄電池の充放電電流を補正するための電流補正値を算出し、前記基準電圧に対応する基準電流値から前記電流補正値を減じた充放電電流値を前記第１パラメータとして前記各蓄電池に設定する。」のように表現することもできる。

　１，１Ａ，１Ｂ：蓄電アグリゲータ、２：蓄電池制御装置、３：蓄電池、４：電力系統、５：ＩＳＯ、６，７：通信ネットワーク、１０，１０Ａ，１０Ｂ：蓄電池充放電量設定部

Claims

　複数の蓄電池の制御を管理する蓄電池管理システムであって、
　前記各蓄電池の生み出す利益を計算する利益計算部と、
　前記各蓄電池の稼働率を計算する稼働率計算部と、
　前記各蓄電池の劣化を分析する劣化分析部と、
　前記各蓄電池を制御するための制御パラメータを前記各蓄電池に設定する制御パラメータ設定部と、
を備え、
　前記制御パラメータ設定部は、
　　前記各蓄電池の状態に応じて第１パラメータを計算し、前記算出した第１パラメータを前記各蓄電池に設定する第１設定部と、
　　前記利益計算部の計算する前記各利益と、前記稼働率計算部の計算する前記各稼働率と、前記劣化分析部の計算する劣化の進行を示す各劣化度合とに基づいて前記蓄電池ごとの第２パラメータを計算し、前記算出した第２パラメータを前記各蓄電池に設定する第２設定部と、
を有する、
蓄電池管理システム。
　前記第１パラメータおよび前記第２パラメータは、前記蓄電池を充電する場合の充電電流値として算出され、
　前記第１設定部は、前記劣化度合が小さくなるように、前記各蓄電池の電圧に基づいて前記第１パラメータとしての充電電流値を設定する、
請求項１に記載の蓄電池管理システム。
　前記第１設定部は、前記各蓄電池が劣化する前の充電時の基準電圧と前記各蓄電池を充電するときの充電電圧との電圧差に基づいて、前記蓄電池の充電電流を補正するための電流補正値を算出し、前記基準電圧に対応する基準電流値から前記電流補正値を減じた充電電流値を前記第１パラメータとして前記各蓄電池に設定する、
請求項２に記載の蓄電池管理システム。
　前記第１設定部は、予め設定される第１周期ごとに前記電圧差を算出し、前記電圧差に比例するようにして前記電流補正値を算出し、定電流での充電期間が終了するまでの間、前記第１周期で前記充電電流値を段階的に変化させる、
請求項３に記載の蓄電池管理システム。
　前記第１設定部は、前記各蓄電池の充電電圧の時間変化を示す履歴データを用いることで、前記基準電圧と前記充電電圧との電圧差の最大値を算出し、前記電圧差の最大値に比例するようにして前記電流補正値を算出し、定電流での充電期間が終了するまでの間、前記基準電流値から前記電流補正値を減じた充電電流値を前記第１パラメータとして前記各蓄電池に設定する、
請求項３に記載の蓄電池管理システム。
　前記第１設定部は、前記充電電圧の時間変化を示す履歴データを解析することで将来時点における充電電圧の時間変化を予測し、予測した充電電圧と前記基準電圧との電圧差の最大値に比例するようにして前記電流補正値を算出し、定電流での充電期間が終了するまでの間、前記基準電流値から前記電流補正値を減じた充電電流値を前記第１パラメータとして前記各蓄電池に設定する、
請求項５に記載の蓄電池管理システム。
　前記第２設定部は、前記各利益と前記各稼働率と前記各劣化度合の逆数とが最大となるように、前記第２パラメータを設定する、
請求項３に記載の蓄電池管理システム。
　前記第２設定部は、前記各利益と前記各稼働率と前記各劣化度合の逆数とが最大となるように、前記第１周期よりも長く設定される第２周期ごとに、前記第２パラメータを設定する、
請求項４に記載の蓄電池管理システム。
　前記第２設定部は、予め設定される所定の制約条件を変化させながら、前記各利益と前記各稼働率と前記各劣化度合の逆数とが最大となるように前記第２パラメータを計算する、
請求項７または８のいずれかに記載の蓄電池管理システム。
　前記利益計算部は、前記各蓄電池が貯蔵電力を電力系統に売電して得る収入と、前記各蓄電池が前記電力系統から買電して充電するときの支出との金額差から、前記利益を計算する、
請求項９に記載の蓄電池管理システム。
　前記稼働率計算部は、前記稼働率を、前記各蓄電池が充電または放電している時間の合計値が所定期間に占める割合として計算する、
請求項１０に記載の蓄電池管理システム。
　前記劣化分析部は、前記各蓄電池の充電電流および放電電流から、前記劣化度合を計算する、
請求項１１に記載の蓄電池管理システム。
　前記制御パラメータの値を提供するための提供部をさらに備える、
請求項１に記載の蓄電池管理システム。
　複数の蓄電池の制御をコンピュータを用いて管理する蓄電池管理方法であって、
　前記コンピュータは前記各蓄電池と通信可能に接続されており、
　前記コンピュータは、
　　前記各蓄電池の生み出す利益を計算し、
　　前記各蓄電池の稼働率を計算し、
　　前記各蓄電池の劣化の嗜好を示す劣化度合を計算し、
　　前記各蓄電池の状態に応じて第１パラメータを計算し、
　　前記算出した第１パラメータを前記各蓄電池に設定し、
　　前記各利益と、前記各稼働率と、前記各劣化度合とに基づいて前記蓄電池ごとの第２パラメータを計算し、
　　前記算出した第２パラメータを前記各蓄電池に設定する、
蓄電池管理方法。