WO2015136575A1 - 蓄電池制御装置、蓄電池制御方法、及び、蓄電池制御システム - Google Patents

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WO2015136575A1
WO2015136575A1 PCT/JP2014/001463 JP2014001463W WO2015136575A1 WO 2015136575 A1 WO2015136575 A1 WO 2015136575A1 JP 2014001463 W JP2014001463 W JP 2014001463W WO 2015136575 A1 WO2015136575 A1 WO 2015136575A1
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storage battery
frequency
amount
charge
discharge amount
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PCT/JP2014/001463
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English (en)
French (fr)
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加治　充
ゼン ウー タン
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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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    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
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    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00306—Overdischarge protection

Definitions

  • the present invention relates to a storage battery control device, a storage battery control method, and a storage battery control system.
  • FR control Frequency Request
  • Patent Document 1 charges the storage battery by correcting the output command value given to the storage battery when the remaining capacity of the storage battery deviates from the allowable range.
  • a technique for performing control to maintain the remaining amount within an allowable range is disclosed.
  • the present invention provides a storage battery control device that maintains the remaining amount of storage battery within an appropriate range while appropriately performing frequency control.
  • a storage battery control device is a storage battery control device for controlling the frequency of a power system by charging and discharging the storage battery, the frequency acquisition unit acquiring the frequency of the power system, and the storage battery A remaining charge detection unit for detecting the remaining charge of the battery, and a setting unit for setting a charge amount or a discharge amount to be charged / discharged to or from the storage battery to bring the frequency of the power system close to a reference frequency according to the acquired frequency
  • An adjustment unit that adjusts the charge amount or the discharge amount set by the setting unit according to the acquired frequency and the detected remaining charge amount, and the adjusted charge amount or the discharge
  • a charge / discharge control unit that charges and discharges the storage battery based on the amount, and the adjustment unit is a case where the detected remaining charge amount is smaller than a lower limit value of the suitability range and smaller than the reference frequency.
  • the amount of charge set by the setting unit is adjusted to be decreased to a predetermined ratio and detected.
  • the setting when the frequency is larger than the upper limit value of the aptitude range and the acquired frequency is included in the second dead band from the second frequency higher than the reference frequency to the reference frequency.
  • the discharge amount set by the unit is adjusted to decrease to a predetermined rate.
  • the storage battery control device of the present invention can maintain the remaining amount of storage battery within an allowable range while appropriately performing frequency control.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing the configuration of the supply and demand control system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the storage battery control device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of setting and adjustment of the control range by the charge / discharge amount setting unit and the gain adjustment unit according to the first embodiment.
  • FIG. 4A is an explanatory diagram of the setting of the charge / discharge amount and the dead zone by the charge / discharge amount setting unit and the gain adjustment unit according to the first embodiment.
  • FIG. 4B is a detailed explanatory diagram of setting a dead zone in the gain adjustment unit according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the charge / discharge amount in the charge / discharge control unit according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart of charge / discharge amount setting and adjustment processing in the storage battery control device according to Embodiment 1.
  • FIG. 7 is a flowchart of gain adjustment processing in the gain adjustment unit according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of the entire system including the storage battery control device according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a functional block diagram of the storage battery control device according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a storage battery control method in the related art.
  • the base point is the charge / discharge amount of the storage battery when the frequency of the system power supply (hereinafter also referred to as “system frequency”) is equal to the reference frequency.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a storage battery control method in the related art.
  • Each of (a) to (c) of FIG. 10 shows the control range and base point of the charge / discharge amount with respect to the fluctuation of the grid power frequency when the remaining charge is lower than the lower limit value of the suitability range (a).
  • the case where the amount is within the appropriate range (b) and the case where the remaining charge is higher than the upper limit value of the appropriate range are shown (c).
  • the storage battery control device in the related art sets the control widths of the charge side portion and the discharge side portion of the control range equally ((b) of FIG. 10). For example, when the system frequency varies from the reference frequency to 50.2 Hz, the storage battery charges a charge amount (for example, 20 kW) corresponding to 50.2 Hz. When the system frequency varies from the reference frequency to 49.8 Hz, the storage battery discharges a discharge amount (for example, 20 kW) corresponding to 49.8 Hz.
  • the base point is at the center of the control range. Further, since the base point coincides with the point that the charge amount and the discharge amount are both zero, the storage battery does not charge or discharge when the system frequency is equal to the reference frequency.
  • the storage battery control device When the remaining charge is lower than the lower limit value of the aptitude range, the storage battery control device according to the related art reduces the upper limit value of the control range while maintaining the lower limit value of the control range as compared with the case of (b). Adjust the control range. Thus, it is also considered that the remaining amount of storage battery can be maintained within an allowable range while appropriately performing frequency control by shifting the charge / discharge amount by the storage battery to the charging side.
  • the base point is shifted to the charging side by adjusting the control range, the following inversion operation may occur.
  • the system frequency fluctuates slightly in a direction lower than 50 Hz (for example, 49.95 Hz)
  • the storage battery needs to be discharged. Can occur.
  • the reversal operation occurs, there is a problem that the deviation of the system frequency from the reference frequency becomes larger.
  • a storage battery control device for controlling the frequency of an electric power system by charging and discharging the storage battery, and the frequency of the electric power system
  • a frequency acquisition unit that acquires the charge level of the storage battery, a remaining charge level detection unit that detects the remaining charge level of the storage battery, and a charge amount or a discharge amount that is charged / discharged to the storage battery to bring the frequency of the power system closer to a reference frequency.
  • a setting unit that is set according to the frequency, and an adjustment unit that adjusts the charge amount or the discharge amount set by the setting unit according to the acquired frequency and the detected remaining charge amount.
  • a charge / discharge control unit that charges and discharges the storage battery based on the adjusted charge amount or the discharge amount, and the adjustment unit is a case where the detected remaining charge amount is smaller than a lower limit value of an appropriate range.
  • the storage battery control device reduces the charge / discharge amount of the storage battery when the charge / discharge amount of the storage battery deviates from the appropriate range and when the difference from the reference frequency of the system frequency is relatively small. To control. Thereby, it can contribute to stabilization of a system
  • the setting unit is a control function indicating a charge amount or a discharge amount of the storage battery with respect to the detected frequency, and the charge amount or the discharge amount linearly changes at a first change rate with respect to the change in the frequency.
  • the charge amount or the discharge amount is set by setting a control function indicating that the charge amount or the discharge in the first dead zone or the second dead zone indicated by the control function is set.
  • the charge amount or the discharge amount is adjusted by changing the change rate of the amount to a second change rate smaller than the first change rate.
  • the storage battery control device can adjust the charge / discharge amount of the storage battery based on the control function indicating the charge / discharge amount with respect to the system frequency.
  • the change rate (slope) of the control function reflects that the charge / discharge amount by the storage battery is reduced when the difference of the system frequency from the reference frequency is relatively small. Therefore, the storage battery control apparatus can quantitatively maintain the storage battery remaining amount within the allowable range while appropriately performing the frequency control.
  • the adjustment unit maintains the change rate of the charge amount or the discharge amount at the first change rate at a frequency that is not included in any of the first dead zone and the second dead zone indicated by the control function.
  • the charge amount or the discharge amount is adjusted.
  • the storage battery control device adjusts the charge / discharge amount by the same change rate as the change rate of the charge / discharge amount when the adjustment is not performed. .
  • the adjustment unit adjusts the charge amount or the discharge amount so that the storage battery is neither charged nor discharged when the acquired frequency is equal to the reference frequency.
  • the storage battery control device performs discharging without charging when the system frequency is lower than the reference frequency, and performs charging without discharging when the system frequency is higher than the reference frequency.
  • the storage battery does not perform an operation (reversing operation) opposite to the charge / discharge performed for stabilizing the system frequency. Therefore, the storage battery control device can maintain the remaining amount of storage battery within an allowable range while performing frequency control more appropriately.
  • the adjustment unit uses the frequency that the discharge amount set by the setting unit is larger than the frequency that matches the maximum value of the discharge amount that can be discharged by the storage battery as the first frequency.
  • the discharge amount is adjusted by using, as the second frequency, a frequency smaller than the frequency at which the charge amount set by the setting unit matches the maximum value of the charge amount that can be charged by the storage battery.
  • the storage battery control device on the side where the frequency is smaller than the dead band when the system frequency is smaller than the reference frequency, and on the side where the frequency is larger than the dead band when the system frequency is larger than the reference frequency.
  • a frequency range where adjustment for reducing the charge / discharge amount is not performed is provided.
  • the storage battery control apparatus can maintain the remaining amount of storage battery within an allowable range while performing frequency control more appropriately.
  • the setting unit further determines (i) a maximum discharge amount that is a maximum value of a discharge amount that the storage battery can discharge, and (ii) the discharge amount indicated by the control function determines the maximum discharge amount. If it exceeds, the control function is set so that the maximum discharge amount is the discharge amount, the adjustment unit further, when the detected remaining charge amount is smaller than the lower limit value of the suitability range, An adjusted maximum discharge amount that is reduced from the maximum discharge amount according to the remaining charge amount is determined, and when the discharge amount indicated by the control function exceeds the adjusted maximum discharge amount, the determined adjusted maximum discharge amount is The discharge amount is adjusted so as to obtain a discharge amount.
  • the storage battery control device can appropriately charge and discharge the storage battery in a range smaller than the adjusted maximum discharge amount determined according to the remaining charge. Thereby, a storage battery can be charged / discharged appropriately according to the amount of charge remaining.
  • the adjustment unit calculates the adjusted maximum discharge amount by (the maximum discharge amount) ⁇ (the remaining charge amount) / (the lower limit value of the suitability range).
  • the storage battery control device can quantitatively determine the adjusted maximum discharge amount according to the remaining charge amount.
  • the maximum discharge amount is a rated capacity of an inverter that converts DC power output from the storage battery into AC power.
  • the storage battery control device can adjust the discharge amount in consideration of the rated capacity of the inverter.
  • the setting unit further determines (i) a maximum charge amount that is a maximum charge amount that the storage battery can charge, and (ii) the charge amount indicated by the control function indicates the maximum charge amount. If it exceeds, the control function is set so that the maximum charge amount is the charge amount, and the adjustment unit further, when the detected remaining charge amount is larger than the upper limit value of the suitability range, An adjusted maximum charge amount that is reduced according to the remaining charge amount is determined from the maximum charge amount, and the determined adjusted maximum charge amount is determined when the charge amount indicated by the control function exceeds the adjusted maximum charge amount. The charge amount is adjusted so as to obtain a charge amount.
  • the storage battery control device can appropriately charge and discharge the storage battery in a range smaller than the adjusted maximum charge amount determined according to the remaining charge amount. Thereby, a storage battery can be charged / discharged appropriately according to the amount of charge remaining.
  • the adjustment unit sets the adjusted maximum charge amount to (the maximum charge amount) ⁇ ⁇ (the full charge amount of the storage battery) ⁇ (the remaining charge amount) ⁇ / ⁇ (the full charge amount of the storage battery) ⁇ ( The upper limit value of the aptitude range is calculated.
  • the storage battery control device can determine the adjustment maximum charge amount quantitatively according to the remaining charge amount.
  • the maximum charge amount is a rated capacity of an inverter that converts AC power from the power system into DC power.
  • the storage battery control device can adjust the charge amount in consideration of the rated capacity of the inverter.
  • the second change rate is not less than 1/8 and not more than 1/4 of the first change rate.
  • the storage battery control device can set the rate of change of the charge / discharge amount with respect to the system frequency in the dead band to be 1/8 or more and 1/4 or less of the value in the case of not being the dead band.
  • the adjustment unit determines the second change rate based on the acquired history of the frequency and the detected history of the remaining charge.
  • the storage battery control device determines the rate of change of the charge / discharge amount with respect to the system frequency in the dead zone based on the system frequency and the remaining charge history. Thereby, the result controlled by the storage battery control apparatus can be reflected in control of subsequent system frequency and charge remaining amount.
  • the suitability range is a range of 45% or more and 55% or less of the remaining charge when the storage battery is fully charged.
  • the storage battery control device can maintain the storage battery remaining amount within an allowable range while performing frequency control so that the storage battery maintains a remaining charge amount of 45% or more and 55% or less when fully charged. it can.
  • the storage battery control method is a storage battery control method in a storage battery control device for controlling the frequency of the power system by charging and discharging the storage battery, and the frequency at which the frequency of the power system is acquired.
  • a setting step that is set according to the setting, and an adjustment step that adjusts the charge amount or the discharge amount set in the setting step according to the acquired frequency and the detected remaining charge amount, and adjusted.
  • the setting step when the amount is smaller than the lower limit value of the aptitude range and the acquired frequency is included in the first dead band from the first frequency smaller than the reference frequency to the reference frequency.
  • the set charge amount is adjusted to decrease to a predetermined ratio, and the detected frequency is greater than the upper limit value of the aptitude range, and from the second frequency greater than the reference frequency to the reference frequency
  • the discharge amount set in the setting step is adjusted to decrease to a predetermined rate.
  • a storage battery control system includes a storage battery and the above storage battery control device for controlling the frequency of a power system by charging and discharging the storage battery.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing the configuration of the supply and demand control system according to the present embodiment.
  • the supply and demand control system is a system for providing a supply and demand balance control service.
  • supply / demand balance control for example, there is FR control for controlling power supply / demand based on the frequency of AC power in the power system.
  • the supply and demand control system 1 includes a bid system 10, a storage battery control device 100, a storage battery 20, a DC / AC converter 30, and a frequency detection unit 40.
  • the storage battery control device 100, the storage battery 20, the DC / AC converter 30, and the frequency detection unit 40 may be realized as one device, or may be realized as different devices. .
  • the bidding system 10 bids bid information for the power trading market 2 in accordance with the operation by the service provider.
  • the bid information includes, for example, a service providing period that is a period for providing a supply and demand control service using the storage battery 20, a control capability that is the maximum power used for the supply and demand control service in this service providing period, and a bid price. It is.
  • the service provision period is a predetermined time period during which the service provider desires to provide a supply and demand control service. In the following description, the service provision period is also referred to as a supply and demand control period.
  • the control capability is a value indicating the power that can be charged and discharged from the storage battery 20.
  • the control capability is arbitrarily determined by the service provider with the maximum value of power that can be charged and discharged from the storage battery 20 as an upper limit.
  • bid information is bid from each of a plurality of service providers in the power trading market 2.
  • the bid price is set, for example, for the length of the service provision period ⁇ control ability.
  • the price of the service depends on the amount of power secured for the supply and demand control service during the service provision period.
  • the bid price is a price that the service provider obtains as a price for providing the service, and can be said to be a price for the supply and demand control service.
  • the grid operation device 3 selects a bid information necessary for supply / demand control of the power system from among a plurality of bid information bid from the power trading market 2 through the bid system 10, and makes a successful bid.
  • the storage battery 20 is a storage battery that is controlled by the storage battery control device 100 to charge or discharge power.
  • the DC / AC converter 30 converts the DC power output from the storage battery 20 into AC power and outputs the AC power to the power system.
  • the DC / AC converter 30 converts AC power input from the power system into DC power and inputs the DC power to the storage battery 20.
  • the frequency detector 40 detects the number of system waves. Further, the frequency detection unit 40 outputs the detected grid frequency to the storage battery control device 100.
  • the frequency detection unit 40 is realized by, for example, a power sensor.
  • the storage battery control device 100 is a control device that performs charge / discharge control of the storage battery 20. Specifically, the storage battery control device 100 performs charge / discharge control of the storage battery 20 based on the system frequency acquired from the frequency detection unit 40 and the remaining charge of the storage battery 20. When the storage battery control device 100 determines that the storage battery 20 needs to be discharged, the storage battery control device 100 discharges the storage battery 20 to output power to the power system. Further, when it is determined that the storage battery 20 needs to be charged, the storage battery 20 is charged to acquire power from the power system.
  • the supply and demand control system 1 may include a DC / DC converter or the like as necessary when the storage battery 20 is charged and discharged under charge / discharge control by the storage battery control device 100.
  • the storage battery 20 and the storage battery control device 100 may be configured as one power storage system.
  • the storage battery 20, the storage battery control apparatus 100, the frequency detection part 40, and the DC / AC converter 30 may be comprised as one electrical storage system.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the storage battery control device according to the present embodiment.
  • the storage battery control device 100 includes a remaining charge detection unit 101, a frequency acquisition unit 102, a gain adjustment unit 103, a charge / discharge amount setting unit 104, and a charge / discharge control unit 105. .
  • the remaining charge detection unit 101 detects the remaining charge of the storage battery 20.
  • the remaining charge is the electric power stored in the storage battery 20, and is an amount that increases when the electric power is charged and decreases when the electric power is discharged.
  • the remaining charge is also referred to as SOC (State Of Charge).
  • the frequency acquisition unit 102 acquires the system frequency. Specifically, the frequency acquisition unit 102 acquires the system frequency detected by the frequency detection unit 40 from the frequency detection unit 40.
  • the frequency of AC power in the power system is controlled so as to maintain a predetermined frequency (also referred to as a reference frequency), but the supply of power from a power plant and the demand for power in a consumer, etc. It fluctuates due to fluctuations in the supply-demand balance.
  • the frequency detection unit 40 periodically detects the system frequency (for example, every 1 second or every 4 seconds).
  • the reference frequency is, for example, 50 Hz or 60 Hz. In the following description, the case where the reference frequency is 50 Hz will be described, but the same description holds even when the reference frequency is another value.
  • the system frequency decreases, for example, 49.9 Hz or 49.8 Hz.
  • the system frequency increases, for example, 50.1 Hz or 50.2 Hz.
  • the charge / discharge amount setting unit 104 sets the charge amount or the discharge amount to be charged / discharged by the storage battery 20 in order to bring the system frequency close to the reference frequency according to the frequency acquired by the frequency acquisition unit 102. At this time, for example, the charge / discharge amount setting unit 104 sets the charge / discharge amount of the storage battery 20 based on a predetermined relationship between the system frequency and the charge / discharge amount of the storage battery 20.
  • the charge / discharge amount setting unit 104 corresponds to a setting unit.
  • the charge / discharge amount setting unit 104 controls the storage battery 20 so that the storage battery 20 is discharged when the system frequency is lower than the reference frequency. At this time, the greater the difference between the system frequency and the reference frequency, the greater the effect of maintaining the system frequency near the reference frequency when the storage battery 20 is discharged more.
  • the storage battery 20 is controlled so that the storage battery 20 is charged. At that time, the greater the difference between the system frequency and the reference frequency, the greater the effect of maintaining the system frequency near the reference frequency when the storage battery 20 is charged more.
  • the gain adjustment unit 103 adjusts the charge amount or discharge amount set by the charge / discharge amount setting unit 104 according to the frequency acquired by the frequency acquisition unit 102 and the remaining charge amount detected by the remaining charge detection unit 101. .
  • the gain adjustment unit 103 is acquired in the first dead band from the first frequency to the reference frequency that is smaller than the lower limit value of the appropriate range and that is smaller than the lower limit value of the aptitude range.
  • the charge amount set by the charge / discharge amount setting unit 104 is adjusted to decrease to a predetermined rate.
  • charging / discharging The discharge amount set by the amount setting unit 104 is adjusted to decrease to a predetermined rate.
  • the predetermined ratio is a ratio included in a range larger than 0 and smaller than 1.
  • the gain adjusting unit 103 can use, as the first frequency, a frequency larger than the frequency at which the discharge amount set by the charge / discharge amount setting unit 104 matches the maximum value of the discharge amount that the storage battery 20 can discharge.
  • the gain adjusting unit 103 can use a frequency smaller than the frequency at which the charge amount set by the charge / discharge amount setting unit 104 is equal to the maximum value of the charge amount that can be charged by the storage battery 20 as the second frequency. .
  • the gain adjustment unit 103 adjusts the control range of charge / discharge by the storage battery 20 according to the remaining charge of the storage battery 20 detected by the remaining charge detection unit 101. Further, the gain adjustment unit 103 adjusts the relationship between the frequency acquired by the frequency acquisition unit 102 and the charge / discharge amount of the storage battery 20 in the adjusted control range. At that time, the gain adjusting unit 103 sets the dead zone (corresponding to the first and second dead zones described above) to achieve both frequency control and maintaining the remaining charge level within an allowable range. .
  • the method for adjusting the control range and the method for adjusting the charge / discharge amount will be described in detail later.
  • the amount of charge / discharge by the storage battery 20 is also referred to as gain.
  • the charge / discharge control unit 105 performs control to charge / discharge the storage battery 20 based on the charge / discharge amount after the gain adjustment unit 103 has adjusted after the charge / discharge amount setting unit 104 has set.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of setting and adjustment of the control range by the charge / discharge amount setting unit and the gain adjusting unit according to the present embodiment.
  • Each of (a) to (c) in FIG. 3 shows the control range of the charge / discharge amount with respect to the fluctuation of the system frequency when the remaining charge is lower than the lower limit value of the suitability range (a). (B) and the case where the remaining charge is higher than the upper limit value of the suitability range (c).
  • the charge / discharge amount setting unit 104 sets the control widths of the charge side portion and the discharge side portion of the control range equally ((b) of FIG. 3). For example, when the system frequency varies from the reference frequency to 50.2 Hz, the storage battery 20 charges a charge amount (for example, 20 kW) corresponding to 50.2 Hz. Further, when the system frequency varies from the reference frequency to 49.8 Hz, the storage battery 20 discharges a discharge amount (for example, 20 kW) corresponding to 49.8 Hz. In this case, the charge / discharge control range can be expressed as 20 kW to ⁇ 20 kW. Here, the charge amount is represented by a positive value, and the discharge amount is represented by a negative value. The same expression is used below.
  • control width of the discharge side portion is also referred to as the maximum discharge amount
  • control width of the charge side portion is also referred to as the maximum charge amount.
  • the charge / discharge amount setting unit 104 sets the control function so that the maximum discharge amount is set as the discharge amount when the discharge amount indicated by the control function exceeds the maximum discharge amount.
  • the charge / discharge amount setting unit 104 sets the control function so that the maximum charge amount is the charge amount when the charge amount indicated by the control function exceeds the maximum charge amount.
  • the maximum discharge amount may be the rated capacity of the inverter that converts the DC power output from the storage battery 20 into AC power.
  • the maximum charge amount may be the rated capacity of an inverter that converts AC power from the power system into DC power.
  • the gain adjustment unit 103 adjusts the control range set by the charge / discharge amount setting unit 104 according to the remaining charge of the storage battery 20 as follows.
  • the gain adjusting unit 103 maintains the control range set by the charge / discharge amount setting unit 104. In addition, even when maintaining the control range in this way, the expression that the control range is adjusted is used.
  • the gain adjustment unit 103 adjusts the control range so as to reduce the control width of the discharge side portion as compared with the case of (b) ((a of FIG. 3 )). That is, when the detected remaining charge is smaller than the lower limit value of the aptitude range, the gain adjustment unit 103 determines the adjusted maximum discharge amount that is reduced from the maximum discharge amount according to the remaining charge, and the control function indicates When the discharge amount exceeds the adjusted maximum discharge amount, the discharge amount is adjusted so that the determined adjusted maximum discharge amount is set as the discharge amount.
  • the storage battery 20 discharges a smaller discharge amount than in the case of (b).
  • the control width of the discharge side portion after adjustment is also referred to as the adjusted maximum discharge amount.
  • the gain adjusting unit 103 may calculate the adjusted maximum discharge amount by (Equation 1).
  • the gain adjusting unit 103 adjusts the control range so as to reduce the control width on the charging side as compared with the case of (b) ((c) in FIG. 3). ). That is, when the detected remaining charge is larger than the upper limit value of the suitability range, the gain adjustment unit 103 determines an adjusted maximum charge amount that is reduced according to the remaining charge amount from the maximum charge amount, and the control function indicates When the charge amount exceeds the adjustment maximum charge amount, the charge amount is adjusted so that the determined adjustment maximum charge amount is the charge amount.
  • the storage battery 20 is charged with a smaller charge amount than in the case of (b).
  • the control width of the charge side portion after adjustment is also referred to as an adjustment maximum charge amount.
  • the gain adjustment unit 103 may calculate the adjusted maximum charge amount by (Equation 2).
  • the gain adjustment part 103 adjusts so that discharge amount may be decreased when the charge remaining amount of the storage battery 20 is lower than a suitable range, and the charge remaining amount of the storage battery 20 is higher than a suitable range. In such a case, the discharge amount is adjusted to increase. Thereby, it is possible to contribute to frequency control of the power system while bringing the remaining charge amount close to the appropriate range.
  • the suitability range is a range determined in order to suppress deterioration of the storage battery 20. It is known that the storage battery is deteriorated quickly when charging / discharging in a fully charged state (or a state close to full charge) or a state in which the charge capacity is empty (or a state close to empty). Yes. Therefore, it is desirable that the storage battery take a state excluding the above state. Therefore, a state excluding the above state is set as an appropriate range of remaining charge.
  • the suitability range is, for example, a range in which the remaining charge is 45% to 55% of the full charge.
  • the upper limit value and the lower limit value of the suitability range are not limited to the above values, and may be 40% to 60%, for example.
  • the upper limit value and the lower limit value of the aptitude range may be changed according to the type of the storage battery or the intended use.
  • FIG. 4A is an explanatory diagram of the setting of the charge / discharge amount and the dead zone by the charge / discharge amount setting unit and the gain adjustment unit according to the present embodiment.
  • Each of (a) to (c) of FIG. 4A shows the relationship between the system frequency and the charge / discharge amount of the storage battery 20 when the remaining charge is lower than the lower limit value of the suitability range (a). (B) and the case where the remaining charge amount is higher than the upper limit value of the suitability range (c).
  • the charge / discharge amount setting unit 104 sets the charge amount or the discharge amount with respect to the system frequency as shown in (b) of FIG. 4A. Specifically, the charge / discharge amount setting unit 104 sets a control function in which the charge amount or the discharge amount linearly changes at a predetermined change rate (first change rate) with respect to changes in the system frequency. In the control function, when the charge amount or the discharge amount exceeds the control width on the charge side or the discharge side, respectively, the maximum value that falls within the control width on the charge side or the discharge side is taken. In the control function, when the system frequency is equal to the reference frequency, the charge / discharge amount is set to zero so that the storage battery 20 is neither charged nor discharged. Note that the rate of change is the slope of the graph shown in FIG.
  • the gain adjustment unit 103 adjusts the charge amount or the discharge amount set by the charge / discharge amount setting unit 104 according to the remaining charge amount of the storage battery 20 as follows.
  • the gain adjustment unit 103 maintains the charge amount and discharge amount set by the charge / discharge amount setting unit 104.
  • the gain adjustment unit 103 adjusts the charge amount or the discharge amount with respect to the system frequency as shown in (a) of FIG. 4A. Specifically, the gain adjustment unit 103 provides a dead zone (first dead zone) in a portion including a frequency lower than the reference frequency based on the control function shown in FIG. 4A (b). The gain adjusting unit 103 sets the change rate of the discharge amount with respect to the change of the system frequency in the dead zone to the second change rate that is a lower change rate than in the case of (b).
  • the gain adjusting unit 103 maintains (does not change) the rate of change of the discharge amount with respect to the change of the system frequency at a frequency not included in the dead zone.
  • the second change rate is 1/8 of the first change rate.
  • the second change rate may be a value included in a range of 1/8 to 1/4 of the first change rate.
  • the second change rate may be set within a range smaller than zero and larger than -1.
  • the second rate of change may be determined based on a system frequency history and a remaining charge history. For example, by setting the second rate of change to a certain value and performing storage battery control by the storage battery control device 100 for a predetermined time, the history of changes in the system frequency history and the history of changes in the remaining charge amount within the predetermined time are The second rate of change may be increased or decreased as desired.
  • the second rate of change may be increased or decreased so that the system frequency within the predetermined time is maintained near the reference frequency for a longer time. Further, the second change rate may be increased or decreased so that the remaining charge amount within the predetermined time is maintained within the appropriate range for a longer time.
  • the gain adjustment unit 103 adjusts the charge amount or the discharge amount with respect to the system frequency as shown in (c) of FIG. 4A. Specifically, the gain adjustment unit 103 provides a dead zone (second dead zone) in a portion including a frequency higher than the reference frequency based on the control function shown in FIG. 4A (b). In the dead zone, the change rate of the discharge amount with respect to the change of the system frequency is set to the second change rate which is a lower change rate than in the case of (b). That is, when the system frequency is in the dead band, the amount of change in the charge amount of the storage battery 20 with respect to the change in the system frequency is suppressed as compared to the case where the system frequency is not. Further, the gain adjustment unit 103 maintains (does not change) the rate of change of the charge amount with respect to the change of the system frequency in the frequency not included in the dead zone.
  • FIG. 4B is a detailed explanatory diagram of setting a dead zone in the gain adjustment unit according to the present embodiment. Specifically, FIG. 4B is an explanatory diagram of setting the dead zone when the remaining charge is lower than the lower limit value of the appropriate range.
  • a straight line 421 and a straight line 422 are straight lines indicating the discharge amount set by the charge / discharge amount setting unit 104.
  • the gain adjusting unit 103 adjusts the control range so as to reduce the control width on the discharge side as described above when the remaining charge is lower than the lower limit value of the appropriate range.
  • a straight line 431 and a straight line 432 are obtained by shifting the straight line 421 and the straight line 422 in the charging direction (downward on the paper surface) by the amount by which the control width is reduced.
  • the gain adjustment unit 103 changes the discharge amount when the discharge amount is changed at the second rate of change from the point (origin) indicating the charge / discharge amount when the system frequency is the reference frequency in the direction of lower frequency.
  • a straight line to be shown is drawn, and a line segment 433 of the portion from the origin to the intersection 434 between the straight line and the straight line 431 is obtained.
  • the gain adjusting unit 103 sets a frequency range corresponding to the line segment 433 as a dead zone. Then, the discharge side portion of the control function is changed to a line segment 433, a line segment corresponding to a frequency lower than the intersection point 434 of the straight line 431, and a line segment 432.
  • the gain adjusting unit 103 adjusts the control function so as to include the dead zone when the remaining charge is lower than the lower limit value of the appropriate range.
  • the gain adjustment unit 103 similarly includes the dead zone by flipping the operation related to the graph shown in FIG. 4B horizontally and vertically. Adjust the control function.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the charge / discharge amount in the charge / discharge control unit according to the present embodiment.
  • Each of (a) to (c) of FIG. 5 shows the charge / discharge amount control range and dead band with respect to system frequency fluctuation when the remaining charge is lower than the lower limit value of the suitability range (a).
  • a case (b) within the range and a case (c) where the remaining charge amount is higher than the upper limit value of the suitability range are shown.
  • Each of (a) to (c) in FIG. 5 is obtained by adding the relationship between the system frequency in the control range and the charge / discharge amount of the storage battery to each of (a) to (c) in FIG. It is.
  • the storage battery 20 When the remaining charge is within the appropriate range ((b) of FIG. 5), the storage battery 20 is discharged when the system frequency is lower than the reference frequency. Further, when the system frequency is lower than the reference frequency, the storage battery 20 is discharged. Further, when the system frequency is equal to the reference frequency, the storage battery 20 does not discharge or charge.
  • the gain adjusting unit 103 compares the remaining charge within the appropriate range ((b) in FIG. 5).
  • the control range is adjusted to reduce the control width on the discharge side.
  • the gain adjusting unit 103 provides a dead zone in a portion where the system frequency is close to the reference frequency on the discharge side.
  • the charge amount is maintained when the remaining charge amount is within the appropriate range ((b) in FIG. 5).
  • the gain adjusting unit 103 compares the remaining charge within the appropriate range ((b) in FIG. 5).
  • the control range is adjusted to reduce the control width on the charging side.
  • the gain adjusting unit 103 provides a dead zone in a portion where the system frequency is close to the reference frequency on the charging side.
  • the discharge amount is maintained when the remaining charge amount is within the appropriate range ((b) of FIG. 5).
  • FIG. 6 is a flowchart of charge / discharge amount setting and adjustment processing in the storage battery control device according to the present embodiment.
  • step S601 the remaining charge detection unit 101 detects the remaining charge of the storage battery 20.
  • step S602 the frequency acquisition unit 102 acquires the system frequency from the frequency detection unit 40.
  • step S603 the charge / discharge amount setting unit 104 sets the charge / discharge amount and control range of the storage battery 20.
  • the method for setting the charge / discharge amount and the control range of the storage battery 20 by the charge / discharge amount setting unit 104 is as described with reference to (b) of FIG. 3 and (b) of FIG. 4A.
  • step S604 the gain adjustment unit 103 adjusts the control range of the storage battery 20 based on the remaining charge detected by the remaining charge detection unit 101 in step S601.
  • the adjustment method of the control range of the storage battery 20 by the gain adjustment unit 103 is as described with reference to FIGS.
  • step S604 the gain adjustment unit 103 sets a dead zone within the control range of the storage battery 20.
  • the dead zone setting method by the gain adjusting unit 103 is as described with reference to FIGS. 4A and 4B.
  • step S606 the charging / discharging control unit 105 controls charging / discharging by the storage battery 20.
  • FIG. 7 is a flowchart of gain adjustment processing in the gain adjustment unit according to the present embodiment. Specifically, FIG. 7 is a flowchart showing in detail the process in step S603 of FIG.
  • step S701 the gain adjustment unit 103 determines whether the remaining charge detected by the remaining charge detection unit 101 in step S601 is within the suitability range, lower than the lower limit value of the suitability range, or the upper limit value of the suitability range. Determine if greater than. Then, if the remaining charge is within the appropriate range, the processing after step S711 is executed. When the remaining charge is lower than the lower limit value of the suitability range, the processes after step S721 are executed. When the remaining charge is higher than the upper limit value of the aptitude range, the processing after step S731 is executed.
  • step S711 the gain adjustment unit 103 sets a dead zone on the discharge side in the control range of the storage battery 20.
  • step S712 the gain adjustment unit 103 sets the rate of change of the discharge amount in the dead zone set in step S711. This terminates the process when the remaining charge is lower than the lower limit value of the appropriate range.
  • step S721 the gain adjusting unit 103 performs adjustment so as to maintain a charge / discharge amount having a single change rate (first change rate). This completes the process when the remaining charge is within the appropriate range.
  • step S731 the gain adjustment unit 103 sets a dead zone on the charging side in the control range of the storage battery 20.
  • step S732 the gain adjusting unit 103 sets the rate of change of the charge amount in the dead zone set in step S731. This terminates the process when the remaining charge is higher than the upper limit value of the suitability range.
  • the storage battery control device of the present embodiment when the charge / discharge amount of the storage battery deviates from the appropriate range, and when the difference from the reference frequency of the system frequency is relatively small, the storage battery Control is performed to reduce the amount of charge and discharge caused by. Thereby, it can contribute to stabilization of a system
  • FIG. 8 is a configuration diagram of the entire system including the storage battery control device according to the second embodiment.
  • the supply and demand control system 1 ⁇ / b> A includes a bid system 10, a storage battery control device 100 ⁇ / b> A, a storage battery 20, and a DC / AC converter 30.
  • the supply and demand control system 1A is different from the supply and demand control system 1A according to the first embodiment in that it does not include a frequency detection unit.
  • the grid operation device 3A selects a bid information necessary for supply / demand control of the power system from a plurality of bid information bid from the power trading market 2 through the bid system 10, and makes a successful bid. Further, the system operation device 3A includes a frequency detection unit and the like. The detailed configuration of the system operation device 3A will be described separately.
  • the storage battery control device 100 ⁇ / b> A is a control device that performs charge / discharge control of the storage battery 20. Specifically, the storage battery control device 100 performs charge / discharge control of the storage battery 20 based on the remaining charge amount of the storage battery 20 and the relationship between the system frequency and the charge / discharge amount received from the system operation device 3A.
  • FIG. 9 is a functional block diagram of the storage battery control device according to the present embodiment.
  • the system operation device 3A includes a frequency detection unit 41 and a charge / discharge amount setting unit 104A.
  • the storage battery control device 100 ⁇ / b> A includes a remaining charge detection unit 101, a gain adjustment unit 103, a charge / discharge amount adjustment unit 104 ⁇ / b> B, and a charge / discharge control unit 105.
  • the frequency detection unit 41 detects the system frequency and outputs the detected system frequency to the charge / discharge amount setting unit 104A.
  • the charge / discharge amount setting unit 104A sets the charge amount or discharge amount to be charged / discharged to the storage battery 20 in order to bring the system frequency close to the reference frequency according to the frequency acquired by the frequency detection unit 41.
  • the charge / discharge amount setting unit 104A transmits the set charge amount or discharge amount to the storage battery control device 100A. Specifically, the charging amount or discharging amount shown in FIG. 3B and FIG. 4B in Embodiment 1 is set.
  • the charge / discharge amount adjustment unit 104B adjusts the charge / discharge amount of the storage battery 20 based on the relationship between the system frequency and the charge amount / discharge amount received from the system operation device 3A (charge / discharge amount setting unit 104A). Specifically, similarly to the above, the gain adjustment unit 103 receives the relationship between the system frequency and the charge amount or the discharge amount, and (a) or (c) in FIG. Adjustment is performed as in (a) or (c).
  • the charge / discharge amount adjustment unit 104 ⁇ / b> B adjusts the charge / discharge amount of the storage battery 20 based on the charge / discharge amount after the adjustment of the gain adjustment unit 103.
  • the storage battery 20 is based on the information acquired from the system operation device 3A as in the first embodiment. Can be controlled.
  • the plurality of storage batteries 20 can be controlled using the system frequency detected by the system operator.
  • a plurality of supply and demand control systems 1A are installed for one system operation device.
  • one system operation device 3 ⁇ / b> A can detect the system frequency and control the plurality of storage batteries 20 using the detected system frequency value. Therefore, there is an advantage that the same control can be performed at a lower cost than in the case where each supply / demand control system 1A has a frequency detection unit.
  • the storage battery control device may be implemented as a server.
  • the control part which controls charging / discharging based on the command value sent from a control apparatus to the storage battery side is provided.
  • control device and the storage battery may be one power storage system, and the FR command value may be received directly from the system operation device (without going through a server or the like).
  • 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 for realizing the storage battery control device of each of the above embodiments is a program as follows.
  • the program is a storage battery control method in a storage battery control device for controlling the frequency of the power system by charging and discharging the storage battery to a computer, the frequency acquisition step of acquiring the frequency of the power system, A remaining charge detection step for detecting the remaining charge of the storage battery, and a setting for setting the charge amount or discharge amount to be charged / discharged to the storage battery in order to bring the frequency of the power system close to the reference frequency according to the acquired frequency
  • An adjustment step of adjusting the charge amount or the discharge amount set in the setting step in accordance with the acquired frequency and the detected remaining charge amount, and the adjusted charge amount or the A storage battery control step of charging and discharging the storage battery based on a discharge amount, and in the adjustment step, the detected charging
  • the setting step when the amount is smaller than the lower limit value of the aptitude range and the acquired frequency is included in the first dead band from the first frequency smaller than the reference frequency to the reference frequency.
  • the set charge amount is adjusted to decrease to a predetermined ratio, and the detected frequency is greater than the upper limit value of the aptitude range, and from the second frequency greater than the reference frequency to the reference frequency When the acquired frequency is included in the second dead zone until, the storage battery control method for adjusting the discharge amount set in the setting step so as to decrease to a predetermined ratio is executed.
  • the present invention can be used for a storage battery control device that maintains the remaining amount of storage battery within an allowable range while appropriately performing frequency control.

Landscapes

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Abstract

　蓄電池制御装置（１００）は、周波数取得部（１０２）と、充電残量検出部（１０１）と、系統周波数を基準周波数に近づけるために蓄電池に充放電させる充電量又は放電量を、取得された周波数に応じて設定する充放電量設定部（１０４）と、充電量又は放電量を、周波数と充電残量とに応じて調整するゲイン調整部（１０３）と、蓄電池を充放電させる充放電制御部（１０５）とを備え、ゲイン調整部（１０３）は、検出された充電残量が適性範囲の下限値より小さい場合であって、基準周波数より小さい第一周波数から基準周波数までの第一不感帯に、取得された周波数が含まれる場合に、充電量を所定の割合まで減少させるように調整し、検出された周波数が適性範囲の上限値より大きい場合であって、基準周波数より大きい第二周波数から基準周波数までの第二不感帯に、取得された周波数が含まれる場合に、放電量を所定の割合まで減少させるように調整する。

Description

蓄電池制御装置、蓄電池制御方法、及び、蓄電池制御システム
　本発明は、蓄電池制御装置、蓄電池制御方法、及び、蓄電池制御システムに関する。
　従来、蓄電池を用いて電力系統の周波数を制御する周波数制御技術（ＦＲ制御（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｒｅｑｕｌａｔｉｏｎ））が知られている。ＦＲ技術では、蓄電池の充電残量が所定の許容範囲内に維持された状態で蓄電池の充放電が行われることが望ましい。
　特許文献１は、蓄電池の充電残量を許容範囲内に維持することを目的として、蓄電池の残存容量が許容範囲を逸脱した場合には、蓄電池に与える出力指令値を補正することにより蓄電池の充電残量を許容範囲内に維持する制御を行う技術を開示する。
特開２０１１－２０００８４号公報
　しかしながら、従来技術によれば、充電指令又は放電指令が継続的になされる場合に蓄電池の残存容量がほぼ１００％又はほぼ０％となる状況が生じ得る。そのため、蓄電池は継続的にＦＲ制御を実行することができないという問題がある。
　そこで、本発明は、適切に周波数制御を行いながら蓄電池残量を適性範囲内に維持する蓄電池制御装置を提供する。
　本発明の一態様に係る蓄電池制御装置は、蓄電池を充放電させることで電力系統の周波数を制御するための蓄電池制御装置であって、前記電力系統の周波数を取得する周波数取得部と、前記蓄電池の充電残量を検出する充電残量検出部と、電力系統の周波数を基準周波数に近づけるために前記蓄電池に充放電させる充電量又は放電量を、取得された前記周波数に応じて設定する設定部と、前記設定部が設定した前記充電量又は前記放電量を、取得された前記周波数と、検出された前記充電残量とに応じて調整する調整部と、調整された前記充電量又は前記放電量に基づいて前記蓄電池を充放電させる充放電制御部とを備え、前記調整部は、検出された前記充電残量が適性範囲の下限値より小さい場合であって、かつ、前記基準周波数より小さい第一周波数から前記基準周波数までの第一不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定部が設定した前記充電量を所定の割合まで減少させるように調整し、検出された前記周波数が前記適性範囲の上限値より大きい場合であって、かつ、前記基準周波数より大きい第二周波数から前記基準周波数までの第二不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定部が設定した前記放電量を所定の割合まで減少させるように調整する。
　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。
　本発明の蓄電池制御装置は、適切に周波数制御を行いながら蓄電池残量を許容範囲内に維持することができる。
図１は、実施の形態１に係る需給制御システムの構成を示すシステム構成図である。 図２は、実施の形態１に係る蓄電池制御装置の機能ブロック図である。 図３は、実施の形態１に係る充放電量設定部及びゲイン調整部による制御範囲の設定及び調整の説明図である。 図４Ａは、実施の形態１に係る充放電量設定部及びゲイン調整部による充放電量及び不感帯の設定の説明図である。 図４Ｂは、実施の形態１に係るゲイン調整部における不感帯の設定の詳細説明図である。 図５は、実施の形態１に係る充放電制御部における充放電量の説明図である。 図６は、実施の形態１に係る蓄電池制御装置における充放電量の設定及び調整処理のフローチャートである。 図７は、実施の形態１に係るゲイン調整部におけるゲイン調整処理のフローチャートである。 図８は、実施の形態２に係る蓄電池制御装置を含むシステム全体の構成図である。 図９は、実施の形態２に係る蓄電池制御装置の機能ブロック図である。 図１０は、関連技術における蓄電池制御方法の説明図である。
（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、蓄電池制御装置に関し、以下の問題が生じることを見出した。
　蓄電池の充放電制御を行う蓄電池制御装置において想定される関連技術として、充放電量の制御範囲と、制御範囲の基準値であるベースポイントとを蓄電池の充電残量に応じて設定するものがある。ここで、ベースポイントとは、系統電源の周波数（以降、「系統周波数」ともいう）が基準周波数に等しいときの蓄電池の充放電量のことである。
　図１０は、関連技術における蓄電池制御方法の説明図である。
　図１０の（ａ）～（ｃ）のそれぞれは、系統電力の周波数の変動に対する充放電量の制御範囲及びベースポイントを、充電残量が適性範囲の下限値より低い場合（ａ）、充電残量が適性範囲内である場合（ｂ）、及び、充電残量が適性範囲の上限値より高い場合（ｃ）について示す。
　充電残量が適性範囲内である場合、関連技術における蓄電池制御装置は、制御範囲の充電側部分と放電側部分とのそれぞれの制御幅を等しく設定する（図１０の（ｂ））。例えば、系統周波数が基準周波数から変動して５０．２Ｈｚとなったときには、蓄電池は、５０．２Ｈｚに対応する充電量（例えば、２０ｋＷ）を充電する。また、系統周波数が基準周波数から変動して４９．８Ｈｚとなったときには、蓄電池は、４９．８Ｈｚに対応する放電量（例えば、２０ｋＷ）を放電する。
　図１０の（ｂ）において、ベースポイントは制御範囲の中央にある。また、ベースポイントが充電量も放電量もゼロである点に一致しているので、蓄電池は、系統周波数が基準周波数に等しい場合に充電も放電も行わない。
　充電残量が適性範囲の下限値より低い場合、関連技術における蓄電池制御装置は、（ｂ）の場合と比較して制御範囲の下限値を維持したまま、制御範囲の上限値を小さくするように、制御範囲を調整する。このように、蓄電池による充放電量が充電側にずれることで、適切に周波数制御を行いながら蓄電池残量を許容範囲内に維持することができるとも考えられる。
　しかしながら、上記の制御範囲の調整によりベースポイントが充電側にずれることで、以下に示す反転動作が生ずる場合がある。すなわち、系統周波数が５０Ｈｚより低い方向へ微少に変動した場合（例えば、４９．９５Ｈｚ）、系統周波数の安定化のためには蓄電池による放電が必要であるところ、蓄電池が充電を行うという反転動作が発生し得る。反転動作が発生すると、系統周波数の基準周波数からの乖離がより大きくなってしまうという問題がある。
　充電残量が適性範囲の上限値より高い場合（図１０の（ｃ））にも、関連技術における蓄電池制御装置によれば、上記と同様に反転動作が生じ、同様の問題がある。
　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蓄電池制御装置は、蓄電池を充放電させることで電力系統の周波数を制御するための蓄電池制御装置であって、前記電力系統の周波数を取得する周波数取得部と、前記蓄電池の充電残量を検出する充電残量検出部と、電力系統の周波数を基準周波数に近づけるために前記蓄電池に充放電させる充電量又は放電量を、取得された前記周波数に応じて設定する設定部と、前記設定部が設定した前記充電量又は前記放電量を、取得された前記周波数と、検出された前記充電残量とに応じて調整する調整部と、調整された前記充電量又は前記放電量に基づいて前記蓄電池を充放電させる充放電制御部とを備え、前記調整部は、検出された前記充電残量が適性範囲の下限値より小さい場合であって、かつ、前記基準周波数より小さい第一周波数から前記基準周波数までの第一不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定部が設定した前記充電量を所定の割合まで減少させるように調整し、検出された前記周波数が前記適性範囲の上限値より大きい場合であって、かつ、前記基準周波数より大きい第二周波数から前記基準周波数までの第二不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定部が設定した前記放電量を所定の割合まで減少させるように調整する。
　これによれば、蓄電池制御装置は、蓄電池の充放電量が適性範囲を逸脱する場合、かつ、系統周波数の基準周波数からの差分が比較的小さい場合には、蓄電池による充放電量を小さくするように制御する。これにより、蓄電池の充電残量が適性範囲からさらに乖離することを防止すると同時に、充放電により系統周波数の安定化に貢献することができる。よって、蓄電池制御装置は、適切に周波数制御を行いながら蓄電池残量を許容範囲内に維持することができる。
　例えば、前記設定部は、検出された前記周波数に対する、前記蓄電池の充電量又は放電量を示す制御関数であって、前記周波数の変化に対して充電量又は放電量が第一変化率で線形変化することを示す制御関数を設定することで、前記充電量又は前記放電量を設定し、前記調整部は、前記制御関数が示す、前記第一不感帯又は前記第二不感帯における前記充電量又は前記放電量の変化率を前記第一変化率より小さい第二変化率に変更することで、前記充電量又は前記放電量を調整する。
　これによれば、蓄電池制御装置は、系統周波数に対する充放電量を示す制御関数に基づいて、蓄電池の充放電量を調整することができる。ここで、制御関数の変化率（傾き）には、系統周波数の基準周波数からの差分が比較的小さい場合に蓄電池による充放電量を小さくすることが反映されている。よって、蓄電池制御装置は、適切に周波数制御を行いながら蓄電池残量を許容範囲内に維持することを、定量的に行うことができる。
　例えば、前記調整部は、前記制御関数が示す、前記第一不感帯及び前記第二不感帯のいずれにも含まれない周波数において、前記充電量又は前記放電量の変化率を前記第一変化率に維持するように、前記充電量又は前記放電量を調整する。
　これによれば、蓄電池制御装置は、系統周波数の基準周波数からの差分が比較的大きい場合には、調整を行わない場合の充放電量の変化率と同じ変化率によって、充放電量を調整する。
　例えば、前記調整部は、取得された前記周波数が前記基準周波数に等しい場合に、前記蓄電池に充電も放電もさせないように、前記充電量又は前記放電量を調整する。
　これによれば、蓄電池制御装置は、系統周波数が基準周波数より小さい場合に充電を行わずに放電を行い、系統周波数が基準周波数より大きい場合に放電を行わずに充電を行う。これにより、系統周波数の安定化のために行う充放電と反対の動作（反転動作）を蓄電池が行うことがなくなる。よって、蓄電池制御装置は、より適切に周波数制御を行いながら蓄電池残量を許容範囲内に維持することができる。
　例えば、前記調整部は、前記設定部が設定する前記放電量が、前記蓄電池が放電可能である放電量の最大値に一致する周波数より大きい周波数を、前記第一周波数として用いて前記放電量を調整し、前記設定部が設定する前記充電量が、前記蓄電池が充電可能である充電量の最大値に一致する周波数より小さい周波数を、前記第二周波数として用いて前記放電量を調整する。
　これによれば、蓄電池制御装置は、系統周波数が基準周波数より小さい場合には不感帯より周波数が小さい側において、系統周波数が基準周波数より大きい場合には不感帯より周波数が大きい側において、上記のような充放電量を小さくする調整を行わない周波数域を設ける。これにより、蓄電池制御装置は、より適切に周波数制御を行いながら蓄電池残量を許容範囲内に維持することができる。
　例えば、前記設定部は、さらに、（ｉ）前記蓄電池が放電可能である放電量の最大値である最大放電量を決定し、（ｉｉ）前記制御関数が示す前記放電量が前記最大放電量を超える場合に、前記最大放電量を前記放電量とするように前記制御関数を設定し、前記調整部は、さらに、検出された前記充電残量が前記適性範囲の下限値より小さい場合には、前記最大放電量から前記充電残量に応じて小さくした調整最大放電量を決定し、前記制御関数が示す前記放電量が前記調整最大放電量を超える場合に、決定した前記調整最大放電量を前記放電量とするように、前記放電量を調整する。
　これによれば、蓄電池制御装置は、系統周波数が基準周波数より小さい場合には、充電残量に応じて定められる調整最大放電量より小さい範囲において適切に蓄電池の充放電を行うことができる。これにより、充電残量の多少に応じて適切に蓄電池の充放電を行うことができる。
　例えば、前記調整部は、前記調整最大放電量を、（前記最大放電量）×（前記充電残量）／（前記適性範囲の下限値）により算出する。
　これによれば、蓄電池制御装置は、充電残量に応じて定量的に調整最大放電量を決定することができる。
　例えば、前記最大放電量は、前記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定格容量である。
　これによれば、蓄電池制御装置は、インバータの定格容量を考慮して放電量を調整することができる。
　例えば、前記設定部は、さらに、（ｉ）前記蓄電池が充電可能である充電量の最大値である最大充電量を決定し、（ｉｉ）前記制御関数が示す前記充電量が前記最大充電量を超える場合に、前記最大充電量を前記充電量とするように前記制御関数を設定し、前記調整部は、さらに、検出された前記充電残量が前記適性範囲の上限値より大きい場合には、前記最大充電量から前記充電残量に応じて小さくした調整最大充電量を決定し、前記制御関数が示す前記充電量が前記調整最大充電量を超える場合に、決定した前記調整最大充電量を前記充電量とするように、前記充電量を調整する。
　これによれば、蓄電池制御装置は、系統周波数が基準周波数より大きい場合には、充電残量に応じて定められる調整最大充電量より小さい範囲において適切に蓄電池の充放電を行うことができる。これにより、充電残量の多少に応じて適切に蓄電池の充放電を行うことができる。
　例えば、前記調整部は、前記調整最大充電量を、（前記最大充電量）×｛（前記蓄電池の満充電量）－（前記充電残量）｝／｛（前記蓄電池の満充電量）－（前記適性範囲の上限値）により算出する。
　これによれば、蓄電池制御装置は、充電残量に応じて定量的に調整最大充電量を決定することができる。
　例えば、前記最大充電量は、電力系統からの交流電力を直流電力に変換するインバータの定格容量である。
　これによれば、蓄電池制御装置は、インバータの定格容量を考慮して充電量を調整することができる。
　例えば、前記第二変化率は、前記第一変化率の１／８以上、１／４以下である。
　これによれば、蓄電池制御装置は、不感帯における系統周波数に対する充放電量の変化率を、不感帯でない場合の値の１／８以上、１／４以下とすることができる。
　例えば、前記調整部は、取得された前記周波数の履歴と、検出された前記充電残量の履歴とに基づいて前記第二変化率を定める。
　これによれば、蓄電池制御装置は、系統周波数及び充電残量の履歴に基づいて不感帯における系統周波数に対する充放電量の変化率を定める。これにより、蓄電池制御装置により制御された結果を、その後の系統周波数及び充電残量の制御に反映することができる。
　例えば、前記適性範囲は、前記蓄電池の満充電時の充電残量の４５％以上、５５％以下の範囲である。
　これによれば、蓄電池制御装置は、蓄電池が満充電時の４５％以上、５５％以下の充電残量を維持するように、周波数制御を行いながら蓄電池残量を許容範囲内に維持することができる。
　また、本発明の一態様に係る蓄電池制御方法は、蓄電池を充放電させることで電力系統の周波数を制御するための蓄電池制御装置における蓄電池制御方法であって、前記電力系統の周波数を取得する周波数取得ステップと、前記蓄電池の充電残量を検出する充電残量検出ステップと、電力系統の周波数を基準周波数に近づけるために前記蓄電池に充放電させる充電量又は放電量を、取得された前記周波数に応じて設定する設定ステップと、前記設定ステップで設定した前記充電量又は前記放電量を、取得された前記周波数と、検出された前記充電残量とに応じて調整する調整ステップと、調整された前記充電量又は前記放電量に基づいて前記蓄電池を充放電させる蓄電池制御ステップとを含み、前記調整ステップでは、検出された前記充電残量が適性範囲の下限値より小さい場合であって、かつ、前記基準周波数より小さい第一周波数から前記基準周波数までの第一不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定ステップで設定した前記充電量を所定の割合まで減少させるように調整し、検出された前記周波数が前記適性範囲の上限値より大きい場合であって、かつ、前記基準周波数より大きい第二周波数から前記基準周波数までの第二不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定ステップで設定した前記放電量を所定の割合まで減少させるように調整する。
　これにより、上記の蓄電池制御装置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制御システムは、蓄電池と、前記蓄電池を充放電させることで電力系統の周波数を制御するための上記の蓄電池制御装置とを備える。
　これにより、上記の蓄電池制御装置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）
　図１は、本実施の形態に係る需給制御システムの構成を示すシステム構成図である。
　需給制御システムは、需給バランス制御のサービスを行うためのシステムである。需給バランス制御としては、例えば、電力系統の交流電力の周波数に基づいて電力需給を制御するＦＲ制御がある。
　図１に示されるように、需給制御システム１は、入札システム１０、蓄電池制御装置１００、蓄電池２０、ＤＣ／ＡＣコンバータ３０、および、周波数検出部４０を備える。
　なお、需給制御システム１において、蓄電池制御装置１００、蓄電池２０、ＤＣ／ＡＣコンバータ３０、および、周波数検出部４０は、１つの装置として実現されてもよいし、それぞれ異なる装置として実現されてもよい。
　入札システム１０は、サービス事業者による操作に従って、電力取引市場２に対して入札情報を入札する。入札情報は、例えば、蓄電池２０を用いて需給制御サービスを提供する期間であるサービス提供期間と、このサービス提供期間において、需給制御サービスに用いる最大電力である制御能力と、入札価格とを含む情報である。サービス提供期間は、サービス事業者が需給制御サービスを行うことを希望する所定の時間帯である。なお、以下の説明ではサービス提供期間を需給制御期間とも記載する。
　制御能力は、蓄電池２０から充放電可能な電力を示す値である。制御能力は、蓄電池２０から充放電可能な電力の最大値を上限としてサービス事業者により任意に決定される。なお、図１では図示されないが、電力取引市場２には、複数のサービス事業者それぞれから入札情報が入札される。
　入札価格は、例えば、サービス提供期間の長さ×制御能力に対して設定される。サービスの対価は、サービス提供期間において、需給制御サービスのために確保した電力量に応じたものとなる。なお、入札価格は、サービス事業者がサービスを提供する代償として得る価格であることから、需給制御サービスの対価であるといえる。
　系統運用装置３は、電力取引市場２から入札システム１０を通じて入札された複数の入札情報の中から、電力系統の需給制御に必要な入札情報を選択して落札する。
　蓄電池２０は、蓄電池制御装置１００により制御され、電力を充電又は放電する蓄電池である。
　ＤＣ／ＡＣコンバータ３０は、蓄電池２０から出力される直流電力を交流電力に変換して電力系統に出力する。また、ＤＣ／ＡＣコンバータ３０は、電力系統から入力される交流電力を直流電力に変換して蓄電池２０に入力する。
　周波数検出部４０は、系統波数数を検出する。また、周波数検出部４０は、検出した系統周波数を蓄電池制御装置１００に出力する。周波数検出部４０は、例えば、電力センサにより実現される。
　蓄電池制御装置１００は、蓄電池２０の充放電制御を行う制御装置である。具体的には、蓄電池制御装置１００は、周波数検出部４０から取得した系統周波数と、蓄電池２０の充電残量とに基づいて、蓄電池２０の充放電制御を行う。蓄電池制御装置１００は、蓄電池２０の放電が必要であると判断した場合には、蓄電池２０を放電させることで電力系統へ電力を出力する。また、蓄電池２０の充電が必要であると判断した場合には、蓄電池２０を充電させることで電力系統から電力を取得する。
　なお、需給制御システム１は、蓄電池２０が蓄電池制御装置１００による充放電制御を受けて充放電する場合には、必要に応じてＤＣ／ＤＣコンバータなどを備えてもよい。
　なお、蓄電池２０と蓄電池制御装置１００とが１つの蓄電システムとして構成されてもよい。また、蓄電池２０と、蓄電池制御装置１００と、周波数検出部４０と、ＤＣ／ＡＣコンバータ３０とが１つの蓄電システムとして構成されてもよい。
　図２は、本実施の形態に係る蓄電池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、蓄電池制御装置１００は、充電残量検出部１０１と、周波数取得部１０２と、ゲイン調整部１０３と、充放電量設定部１０４と、充放電制御部１０５とを備える。
　充電残量検出部１０１は、蓄電池２０の充電残量を検出する。充電残量は、蓄電池２０が蓄えている電力のことであり、電力を充電した場合には増加し、電力を放電した場合には減少する量である。充電残量のことをＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ　Ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ）ともいう。
　周波数取得部１０２は、系統周波数を取得する。具体的には、周波数取得部１０２は、周波数検出部４０により検出された系統周波数を、周波数検出部４０から取得する。電力系統の交流電力の周波数は、あらかじめ定められた周波数（基準周波数ともいう）を維持するように制御されているが、発電所などからの電力の供給と、需要家などにおける電力の需要との需給バランスの変動によって変動する。継続的に周波数制御を行う場合、周波数検出部４０は、定期的に（例えば、１秒、又は、４秒おきに）系統周波数を検出する。なお、基準周波数は、例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚである。以降の説明では、基準周波数が５０Ｈｚの場合について説明するが、基準周波数が他の値である場合でも同様の説明が成り立つ。
　具体的には、電力の需要の方が供給より大きい場合には、系統周波数が低下し、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、系統周波数が上昇し、例えば、５０．１Ｈｚ又は５０．２Ｈｚなどとなる。
　充放電量設定部１０４は、系統周波数を基準周波数に近付けるために蓄電池２０に充放電させる充電量又は放電量を、周波数取得部１０２が取得した周波数に応じて設定する。このとき、充放電量設定部１０４は、例えば、系統周波数と、蓄電池２０の充放電量との間にあらかじめ定められる関係に基づいて、蓄電池２０の充放電量を設定する。なお、充放電量設定部１０４は、設定部に相当する。
　具体的には、充放電量設定部１０４は、系統周波数が基準周波数より低い場合には、蓄電池２０が放電するように、蓄電池２０を制御する。その際、系統周波数と基準周波数との差分が大きいほど、蓄電池２０がより多く放電するようにすると系統周波数を基準周波数付近に維持する効果が大きい。
　一方、系統周波数が基準周波数より高い場合には、蓄電池２０が充電するように、蓄電池２０を制御する。その際、系統周波数と基準周波数との差分が大きいほど、蓄電池２０がより多く充電するようにすると系統周波数を基準周波数付近に維持する効果が大きい。
　ゲイン調整部１０３は、充放電量設定部１０４が設定した充電量又は放電量を、周波数取得部１０２が取得した周波数と、充電残量検出部１０１が検出した充電残量とに応じて調整する。
　具体的には、ゲイン調整部１０３は、検出された充電残量が適性範囲の下限値より小さい場合であって、かつ、基準周波数より小さい第一周波数から基準周波数までの第一不感帯に、取得された周波数が含まれる場合に、充放電量設定部１０４が設定した充電量を所定の割合まで減少させるように調整する。また、検出された周波数が適性範囲の上限値より大きい場合であって、かつ、基準周波数より大きい第二周波数から基準周波数までの第二不感帯に、取得された周波数が含まれる場合に、充放電量設定部１０４が設定した放電量を所定の割合まで減少させるように調整する。
　なお、上記の所定の割合とは、０より大きく１より小さい範囲に含まれる割合である。また、ゲイン調整部１０３は、充放電量設定部１０４が設定する放電量が、蓄電池２０が放電可能である放電量の最大値に一致する周波数より大きい周波数を、第一周波数として用いることができる。また、ゲイン調整部１０３は、充放電量設定部１０４が設定する充電量が、蓄電池２０が充電可能である充電量の最大値に一致する周波数より小さい周波数を、第二周波数として用いることができる。
　換言すれば、ゲイン調整部１０３は、充電残量検出部１０１が検出した蓄電池２０の充電残量に応じて、蓄電池２０による充放電の制御範囲を調整する。また、ゲイン調整部１０３は、調整した制御範囲の中で、周波数取得部１０２が取得する周波数と、蓄電池２０の充放電量との関係を調整する。その際、ゲイン調整部１０３は、不感帯（上記の第一及び第二不感帯に相当）を設定することで、適切に周波数制御を行うことと充電残量を許容範囲に維持することとを両立する。上記の制御範囲の調整方法、及び、充放電量の調整方法については、後で詳しく説明する。なお、蓄電池２０による充放電量のことをゲインともいう。
　充放電制御部１０５は、充放電量設定部１０４が設定した後にゲイン調整部１０３が調整した後の充放電量に基づいて、蓄電池２０を充放電させる制御を行う。
　図３は、本実施の形態に係る充放電量設定部及びゲイン調整部による制御範囲の設定及び調整の説明図である。
　図３の（ａ）～（ｃ）のそれぞれは、系統周波数の変動に対する充放電量の制御範囲を、充電残量が適性範囲の下限値より低い場合（ａ）、充電残量が適性範囲内である場合（ｂ）、及び、充電残量が適性範囲の上限値より高い場合（ｃ）について示す。
　充放電量設定部１０４は、制御範囲の充電側部分と放電側部分とのそれぞれの制御幅を等しく設定する（図３の（ｂ））。例えば、系統周波数が基準周波数から変動して５０．２Ｈｚとなったときには、蓄電池２０は、５０．２Ｈｚに対応する充電量（例えば、２０ｋＷ）を充電する。また、系統周波数が基準周波数から変動して４９．８Ｈｚとなったときには、蓄電池２０は、４９．８Ｈｚに対応する放電量（例えば、２０ｋＷ）を放電する。この場合、充放電の制御範囲は、２０ｋＷ～－２０ｋＷと表現することができる。ここでは、充電量を正の値で表し、放電量を負の値で表すこととする。以下でも同様の表現を用いる。
　また、放電側部分の制御幅のことを最大放電量ともいい、充電側部分の制御幅のことを最大充電量ともいう。また、充放電量設定部１０４は、制御関数が示す放電量が最大放電量を超える場合に、最大放電量を放電量とするように制御関数を設定する。また、充放電量設定部１０４は、制御関数が示す充電量が最大充電量を超える場合に、最大充電量を充電量とするように制御関数を設定する。
　なお、最大放電量を、蓄電池２０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定格容量としてもよい。また、最大充電量を、電力系統からの交流電力を直流電力に変換するインバータの定格容量としてもよい。
　ゲイン調整部１０３は、充放電量設定部１０４が設定した制御範囲を、蓄電池２０の充電残量に応じて以下のように調整する。
　充電残量が適性範囲内にある場合、ゲイン調整部１０３は、充放電量設定部１０４が設定した制御範囲を維持する。なお、このように、制御範囲を維持する場合にも、制御範囲を調整する、という表現を用いることとする。
　充電残量が適性範囲の下限値より低い場合、ゲイン調整部１０３は、（ｂ）の場合と比較して放電側部分の制御幅を小さくするように制御範囲を調整する（図３の（ａ））。すなわち、ゲイン調整部１０３は、検出された充電残量が適性範囲の下限値より小さい場合には、最大放電量から充電残量に応じて小さくした調整最大放電量を決定し、制御関数が示す放電量が調整最大放電量を超える場合に、決定した調整最大放電量を放電量とするように、放電量を調整する。
　例えば、系統周波数が基準周波数から変動して４９．８Ｈｚとなったときには、蓄電池２０は、（ｂ）の場合より小さい放電量を放電する。調整後の放電側部分の制御幅のことを、調整最大放電量ともいう。系統周波数が基準周波数より高い方向へ変動する場合は（ｂ）の場合と同様である。
　より具体的には、ゲイン調整部１０３は、調整最大放電量を（式１）により算出してもよい。
　（調整最大放電量）＝（最大放電量）×（充電残量）／（適性範囲の下限値）
　　　　・・・（式１）
　充電残量が適性範囲の上限値より高い場合、ゲイン調整部１０３は、（ｂ）の場合と比較して充電側の制御幅を小さくするように制御範囲を調整する（図３の（ｃ））。すなわち、ゲイン調整部１０３は、検出された充電残量が適性範囲の上限値より大きい場合には、最大充電量から充電残量に応じて小さくした調整最大充電量を決定し、制御関数が示す充電量が調整最大充電量を超える場合に、決定した調整最大充電量を充電量とするように、充電量を調整する。
　例えば、系統周波数が基準周波数から変動して５０．２Ｈｚとなったときには、蓄電池２０は、（ｂ）の場合より小さい充電量を充電する。調整後の充電側部分の制御幅のことを、調整最大充電量ともいう。系統周波数が基準周波数より低い方向へ変動する場合は（ｂ）の場合と同様である。
　より具体的には、ゲイン調整部１０３は、調整最大充電量を（式２）により算出してもよい。
　（調整最大充電量）＝（最大充電量）×（満充電量－充電残量）／（満充電量－適性範囲の上限値）
　　　　・・・（式２）
　このようにすることで、ゲイン調整部１０３は、蓄電池２０の充電残量が適性範囲より低い場合には放電量を少なくするように調整し、また、蓄電池２０の充電残量が適性範囲より高い場合には放電量を多くするように調整する。これにより、充電残量を適性範囲に近付けるようにしながら、電力系統の周波数制御に貢献することができる。
　なお、適性範囲は、蓄電池２０の劣化を抑えるために定められる範囲である。蓄電池は、充電容量が満充電状態（若しくは、満充電に近い状態）、又は、充電容量が空である状態（若しくは、空に近い状態）で充放電を行うと劣化が早まることが知られている。そのため、蓄電池は、上記の状態を除く状態をとることが望ましい。そこで、上記の状態を除く状態を、充電残量の適性範囲として設定する。適性範囲は、例えば、充電残量が満充電に対して４５％～５５％の範囲とする。ただし、適性範囲の上限値及び下限値は上記の値に限定されず、例えば、４０％～６０％としてもよい。また、適性範囲の上限値及び下限値は、蓄電池の種別、又は、使用用途に応じて変更されてもよい。
　図４Ａは、本実施の形態に係る充放電量設定部及びゲイン調整部による充放電量及び不感帯の設定の説明図である。
　図４Ａの（ａ）～（ｃ）のそれぞれは、系統周波数と蓄電池２０の充放電量との関係を、充電残量が適性範囲の下限値より低い場合（ａ）、充電残量が適性範囲内である場合（ｂ）、及び、充電残量が適性範囲の上限値より高い場合（ｃ）について示す。
　充放電量設定部１０４は、図４Ａの（ｂ）に示されるように、系統周波数に対する充電量又は放電量を設定する。具体的には、充放電量設定部１０４は、充電量又は放電量が、系統周波数の変化に対して所定の変化率（第一変化率）で線形変化する制御関数を設定する。制御関数において、充電量又は放電量が、それぞれ、充電側又は放電側の制御幅を超える場合には、充電側又は放電側の制御幅に収まる最大値をとるようにする。また、制御関数において、系統周波数が基準周波数に等しい場合には、充放電量をゼロとし、蓄電池２０に充電も放電もさせないようにする。なお、上記の変化率は、図４Ａの（ｂ）などに示されるグラフの傾きのことである。
　ゲイン調整部１０３は、充放電量設定部１０４が設定した充電量又は放電量を、蓄電池２０の充電残量に応じて以下のように調整する。
　充電残量が適性範囲内にある場合、ゲイン調整部１０３は、充放電量設定部１０４が設定した充電量及び放電量を維持する。
　充電残量が適性範囲の下限値より低い場合、ゲイン調整部１０３は、図４Ａの（ａ）に示されるように、系統周波数に対する充電量又は放電量を調整する。具体的には、ゲイン調整部１０３は、図４Ａの（ｂ）に示される制御関数を元にして、基準周波数より低い周波数を含む部分に不感帯（第一不感帯）を設ける。ゲイン調整部１０３は、不感帯における系統周波数の変化に対する放電量の変化率を、（ｂ）の場合よりも低い変化率である第二変化率に設定する。つまり、系統周波数が不感帯に入っている場合には、そうでない場合に比べて、系統周波数の変化に対する蓄電池２０の放電量の変化量が抑えられる。また、ゲイン調整部１０３は、不感帯に含まれない周波数における系統周波数の変化に対する放電量の変化率を維持する（変更しない）。なお、不感帯を含む制御関数の生成方法について後で詳しく説明する。
　例えば、第二変化率は、第一変化率の１／８とする。また、第二変化率は、第一変化率の１／８～１／４の範囲に含まれる値としてもよい。また、第二変化率は、ゼロより小さく－１より大きい範囲内で設定してもよい。さらに、第二変化率は、系統周波数の履歴と、充電残量の履歴とに基づいて定められてもよい。例えば、第二変化率をある値に設定して所定時間、蓄電池制御装置１００による蓄電池制御を行い、その所定時間内の系統周波数の履歴の変化の履歴と、充電残量の変化の履歴とが、より望ましくなるように第二変化率を増減させるようにしてもよい。すなわち、その所定時間内の系統周波数がより長い時間、基準周波数の近傍に維持されるように、第二変化率を増減させてもよい。また、その所定時間内の充電残量がより長い時間、適性範囲内に維持されるように、第二変化率を増減させてもよい。
　充電残量が適性範囲の上限値より高い場合、ゲイン調整部１０３は、図４Ａの（ｃ）に示されるように、系統周波数に対する充電量又は放電量を調整する。具体的には、ゲイン調整部１０３は、図４Ａの（ｂ）に示される制御関数を元にして、基準周波数より高い周波数を含む部分に不感帯（第二不感帯）を設ける。不感帯では、系統周波数の変化に対する放電量の変化率を、（ｂ）の場合よりも低い変化率である第二変化率に設定する。つまり、系統周波数が不感帯に入っている場合には、そうでない場合に比べて、系統周波数の変化に対する蓄電池２０の充電量の変化量が抑えられる。また、ゲイン調整部１０３は、不感帯に含まれない周波数における系統周波数の変化に対する充電量の変化率を維持する（変更しない）。
　図４Ｂは、本実施の形態に係るゲイン調整部における不感帯の設定の詳細説明図である。具体的には、図４Ｂは、充電残量が適性範囲の下限値より低い場合の不感帯の設定の説明図である。
　図４Ｂにおいて、直線４２１及び直線４２２は、充放電量設定部１０４が設定した放電量を示す直線である。ゲイン調整部１０３は、充電残量が適性範囲の下限値より低い場合に、上記のとおり放電側の制御幅を小さくするように制御範囲を調整する。このとき、制御幅を小さくした分だけ、直線４２１及び直線４２２を充電側方向（紙面上の下方向）へシフトさせることで、それぞれ、直線４３１及び直線４３２を得る。次に、ゲイン調整部１０３は、系統周波数が基準周波数である場合の充放電量を示す点（原点）から周波数が低い方向へ、第二変化率で放電量を変化させた場合の放電量を示す直線を描き、当該直線のうち、原点から当該直線と直線４３１との交点４３４までの部分の線分４３３を得る。ゲイン調整部１０３は、線分４３３に相当する周波数の範囲を不感帯として設定する。そして、制御関数のうち放電側の部分を、線分４３３と、直線４３１のうち交点４３４より低い周波数に相当する線分と、線分４３２とに変更する。
　以上のように、ゲイン調整部１０３は、充電残量が適性範囲の下限値より低い場合に、不感帯を含むように制御関数を調整する。なお、充電残量が適性範囲の上限値より高い場合には、ゲイン調整部１０３は、図４Ｂに示されるグラフに関する操作を左右反転し、かつ、上下反転させることで、同様に不感帯を含むように制御関数を調整する。
　図５は、本実施の形態に係る充放電制御部における充放電量の説明図である。
　図５の（ａ）～（ｃ）のそれぞれは、系統周波数の変動に対する充放電量の制御範囲及び不感帯を、充電残量が適性範囲の下限値より低い場合（ａ）、充電残量が適性範囲内である場合（ｂ）、及び、充電残量が適性範囲の上限値より高い場合（ｃ）について示す。図５の（ａ）～（ｃ）のそれぞれは、図３の（ａ）～（ｃ）のそれぞれに対して、制御範囲内における系統周波数と、蓄電池の充放電量との関係を追加したものである。
　充電残量が適性範囲内である場合（図５の（ｂ））、系統周波数が基準周波数より低いときには蓄電池２０が放電する。また、系統周波数が基準周波数より低いときには蓄電池２０が放電する。また、系統周波数が基準周波数に等しいときには蓄電池２０が放電も充電も行わない。
　充電残量が適性範囲の下限値より低い場合（図５の（ａ））、ゲイン調整部１０３は、充電残量が適性範囲内である場合（図５の（ｂ））と比較して、放電側の制御幅を小さくするように制御範囲を調整する。このとき、ゲイン調整部１０３は、放電側において系統周波数が基準周波数に近い部分に不感帯を設ける。なお、系統周波数が基準周波数以上であるときは、充電残量が適性範囲内である場合（図５の（ｂ））の充電量を維持する。
　充電残量が適性範囲の上限値より高い場合、（図５の（ｃ））、ゲイン調整部１０３は、充電残量が適性範囲内である場合（図５の（ｂ））と比較して、充電側の制御幅を小さくするように制御範囲を調整する。このとき、ゲイン調整部１０３は、充電側において系統周波数が基準周波数に近い部分に不感帯を設ける。なお、系統周波数が基準周波数以下であるときは、充電残量が適性範囲内である場合（図５の（ｂ））の放電量を維持する。
　図６は、本実施の形態に係る蓄電池制御装置における充放電量の設定及び調整処理のフローチャートである。
　ステップＳ６０１において、充電残量検出部１０１は、蓄電池２０の充電残量を検出する。
　ステップＳ６０２において、周波数取得部１０２は、周波数検出部４０から系統周波数を取得する。
　ステップＳ６０３において、充放電量設定部１０４は、蓄電池２０による充放電量及び制御範囲を設定する。充放電量設定部１０４による蓄電池２０の充放電量及び制御範囲の設定方法は、図３の（ｂ）及び図４Ａの（ｂ）とともに説明したとおりである。
　ステップＳ６０４において、ゲイン調整部１０３は、ステップＳ６０１で充電残量検出部１０１により検出された充電残量に基づいて、蓄電池２０の制御範囲を調整する。ゲイン調整部１０３による蓄電池２０の制御範囲の調整方法は、図３の（ａ）及び（ｃ）とともに説明したとおりである。
　ステップＳ６０４において、ゲイン調整部１０３は、蓄電池２０の制御範囲内に不感帯を設定する。ゲイン調整部１０３による不感帯の設定方法は、図４Ａ及び図４Ｂとともに説明したとおりである。
　ステップＳ６０６において、充放電制御部１０５は、蓄電池２０による充放電を制御する。
　図７は、本実施の形態に係るゲイン調整部におけるゲイン調整処理のフローチャートである。具体的には、図７は、図６のステップＳ６０３における処理を詳細に示すフローチャートである。
　ステップＳ７０１において、ゲイン調整部１０３は、ステップＳ６０１で充電残量検出部１０１が検出した充電残量が、適性範囲内であるか、適性範囲の下限値より低いか、又は、適性範囲の上限値より大きいかを判定する。そして、充電残量が適性範囲内である場合には、ステップＳ７１１以降の処理を実行する。充電残量が適性範囲の下限値より低い場合には、ステップＳ７２１以降の処理を実行する。充電残量が適性範囲の上限値より高い場合には、ステップＳ７３１以降の処理を実行する。
　ステップＳ７１１において、ゲイン調整部１０３は、蓄電池２０の制御範囲のうちの放電側に不感帯を設定する。
　ステップＳ７１２において、ゲイン調整部１０３は、ステップＳ７１１で設定した不感帯における放電量の変化率を設定する。これで、充電残量が適性範囲の下限値より低い場合の処理を終了する。
　ステップＳ７２１において、ゲイン調整部１０３は、単一の変化率（第一変化率）を有する充放電量を維持するように調整する。これで、充電残量が適性範囲内である場合の処理を終了する。
　ステップＳ７３１において、ゲイン調整部１０３は、蓄電池２０の制御範囲のうちの充電側に不感帯を設定する。
　ステップＳ７３２において、ゲイン調整部１０３は、ステップＳ７３１で設定した不感帯における充電量の変化率を設定する。これで、充電残量が適性範囲の上限値より高い場合の処理を終了する。
　以上のように、本実施の形態に係る蓄電池制御装置によれば、蓄電池の充放電量が適性範囲を逸脱する場合、かつ、系統周波数の基準周波数からの差分が比較的小さい場合には、蓄電池による充放電量を小さくするように制御する。これにより、蓄電池の充電残量が適性範囲からさらに乖離することを防止すると同時に、充放電により系統周波数の安定化に貢献することができる。よって、蓄電池制御装置は、適切に周波数制御を行いながら蓄電池残量を許容範囲内に維持することができる。
　（実施の形態２）
　本実施の形態において、系統運用者が系統周波数を検出し、検出された系統周波数に基づいて蓄電池の充放電量を制御する蓄電池制御装置などについて説明する。
　図８は、実施の形態２に係る蓄電池制御装置を含むシステム全体の構成図である。
　図８に示されるように、需給制御システム１Ａは、入札システム１０、蓄電池制御装置１００Ａ、蓄電池２０、および、ＤＣ／ＡＣコンバータ３０を備える。需給制御システム１Ａは、周波数検出部を備えない点で、実施の形態１における需給制御システム１Ａと異なる。
　系統運用装置３Ａは、電力取引市場２から入札システム１０を通じて入札された複数の入札情報の中から、電力系統の需給制御に必要な入札情報を選択して落札する。また、系統運用装置３Ａは、周波数検出部などを備える。系統運用装置３Ａの詳細な構成は、別途説明する。
　入札システム１０、蓄電池２０、および、ＤＣ／ＡＣコンバータ３０は、それぞれ、実施の形態１における同名の機能ブロックと同じであるので、説明は省略する。
　蓄電池制御装置１００Ａは、蓄電池２０の充放電制御を行う制御装置である。具体的には、蓄電池制御装置１００は、蓄電池２０の充電残量と、系統運用装置３Ａから受信する、系統周波数と充放電量との関係とに基づいて、蓄電池２０の充放電制御を行う。
　図９は、本実施の形態に係る蓄電池制御装置の機能ブロック図である。
　図９に示されるように、系統運用装置３Ａは、周波数検出部４１と、充放電量設定部１０４Ａとを備える。また、蓄電池制御装置１００Ａは、充電残量検出部１０１と、ゲイン調整部１０３と、充放電量調整部１０４Ｂと、充放電制御部１０５とを備える。
　周波数検出部４１は、系統周波数を検出し、検出した系統周波数を充放電量設定部１０４Ａに出力する。
　充放電量設定部１０４Ａは、系統周波数を基準周波数に近付けるために蓄電池２０に充放電させる充電量又は放電量を、周波数検出部４１が取得した周波数に応じて設定する。また、充放電量設定部１０４Ａは、設定した充電量又は放電量を、蓄電池制御装置１００Ａに送信する。具体的には、実施の形態１における図３の（ｂ）、及び、図４Ａの（ｂ）に示した、充電量又は放電量を設定する。
　充放電量調整部１０４Ｂは、系統運用装置３Ａ（充放電量設定部１０４Ａ）から受信した、系統周波数と充電量又は放電量との関係に基づいて、蓄電池２０の充放電量を調整する。具体的には、上記と同様に、ゲイン調整部１０３が系統周波数と充電量又は放電量との関係を受信し、実施の形態１における図３の（ａ）又は（ｃ）、及び、図４Ａの（ａ）又は（ｃ）のように調整を行う。充放電量調整部１０４Ｂは、このようなゲイン調整部１０３の調整の後の充放電量に基づいて、蓄電池２０の充放電量を調整する。
　充電残量検出部１０１と、ゲイン調整部１０３と、充放電制御部１０５とは、それぞれ、実施の形態１における同名の機能ブロックと同じであるので、説明は省略する。
　上記の構成にすることで、需給制御システム１Ａが系統周波数を検出する機能をもたない場合であっても、系統運用装置３Ａから取得した情報に基づいて、実施の形態１と同様に蓄電池２０の充放電を制御することができる。
　また、上記の構成にすることで、系統運用者において検出した系統周波数を用いて、複数の蓄電池２０の制御を行うことができる。需給制御システム１Ａは、１の系統運用装置に対して複数設置されるのが一般的である。その場合、１の系統運用装置３Ａが系統周波数を検出し、検出した系統周波数の値を用いて複数の蓄電池２０の制御を行うことができる。よって、需給制御システム１Ａごとに周波数検出部を有する場合よりも低コストに、同様の制御を行うことができるメリットがある。
　なお、蓄電池制御装置がサーバとして実装されてもよい。この場合、蓄電池側に制御装置から送られる指令値に基づいて充放電を制御する制御部を備える。
　なお、実施の形態１のように、制御装置と蓄電池とが１つの蓄電システムであり、系統運用装置から直接（サーバ等を経由せずに）ＦＲ指令値を受信する構成であってもよい。
　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蓄電池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、蓄電池を充放電させることで電力系統の周波数を制御するための蓄電池制御装置における蓄電池制御方法であって、前記電力系統の周波数を取得する周波数取得ステップと、前記蓄電池の充電残量を検出する充電残量検出ステップと、電力系統の周波数を基準周波数に近づけるために前記蓄電池に充放電させる充電量又は放電量を、取得された前記周波数に応じて設定する設定ステップと、前記設定ステップで設定した前記充電量又は前記放電量を、取得された前記周波数と、検出された前記充電残量とに応じて調整する調整ステップと、調整された前記充電量又は前記放電量に基づいて前記蓄電池を充放電させる蓄電池制御ステップとを含み、前記調整ステップでは、検出された前記充電残量が適性範囲の下限値より小さい場合であって、かつ、前記基準周波数より小さい第一周波数から前記基準周波数までの第一不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定ステップで設定した前記充電量を所定の割合まで減少させるように調整し、検出された前記周波数が前記適性範囲の上限値より大きい場合であって、かつ、前記基準周波数より大きい第二周波数から前記基準周波数までの第二不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定ステップで設定した前記放電量を所定の割合まで減少させるように調整する蓄電池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蓄電池制御装置について、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、適切に周波数制御を行いながら蓄電池残量を許容範囲内に維持する蓄電池制御装置に利用可能である。
　　　１、１Ａ　　需給制御システム
　　　２　　電力取引市場
　　　３、３Ａ　　系統運用装置
　　１０　　入札システム
　　２０　　蓄電池
　　３０　　ＤＣ／ＡＣコンバータ
　　４０、４１　　周波数検出部
　１００、１００Ａ　　蓄電池制御装置
　１０１　　充電残量検出部
　１０２　　周波数取得部
　１０３　　ゲイン調整部
　１０４、１０４Ａ　　充放電量設定部
　１０４Ｂ　　充放電量調整部
　１０５　　充放電制御部
 

Claims (16)

  1. 　蓄電池を充放電させることで電力系統の周波数を制御するための蓄電池制御装置であって、
    　前記電力系統の周波数を取得する周波数取得部と、
    　前記蓄電池の充電残量を検出する充電残量検出部と、
    　電力系統の周波数を基準周波数に近づけるために前記蓄電池に充放電させる充電量又は放電量を、取得された前記周波数に応じて設定する設定部と、
    　前記設定部が設定した前記充電量又は前記放電量を、取得された前記周波数と、検出された前記充電残量とに応じて調整する調整部と、
    　調整された前記充電量又は前記放電量に基づいて前記蓄電池を充放電させる充放電制御部とを備え、
    　前記調整部は、
    　検出された前記充電残量が適性範囲の下限値より小さい場合であって、かつ、前記基準周波数より小さい第一周波数から前記基準周波数までの第一不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定部が設定した前記充電量を所定の割合まで減少させるように調整し、
    　検出された前記周波数が前記適性範囲の上限値より大きい場合であって、かつ、前記基準周波数より大きい第二周波数から前記基準周波数までの第二不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定部が設定した前記放電量を所定の割合まで減少させるように調整する
    　蓄電池制御装置。
  2. 　前記設定部は、
    　検出された前記周波数に対する、前記蓄電池の充電量又は放電量を示す制御関数であって、前記周波数の変化に対して充電量又は放電量が第一変化率で線形変化することを示す制御関数を設定することで、前記充電量又は前記放電量を設定し、
    　前記調整部は、
    　前記制御関数が示す、前記第一不感帯又は前記第二不感帯における前記充電量又は前記放電量の変化率を前記第一変化率より小さい第二変化率に変更することで、前記充電量又は前記放電量を調整する
    　請求項１に記載の蓄電池制御装置。
  3. 　前記調整部は、
    　前記制御関数が示す、前記第一不感帯及び前記第二不感帯のいずれにも含まれない周波数において、前記充電量又は前記放電量の変化率を前記第一変化率に維持するように、前記充電量又は前記放電量を調整する
    　請求項２に記載の蓄電池制御装置。
  4. 　前記調整部は、
    　取得された前記周波数が前記基準周波数に等しい場合に、前記蓄電池に充電も放電もさせないように、前記充電量又は前記放電量を調整する
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の蓄電池制御装置。
  5. 　前記調整部は、
    　前記設定部が設定する前記放電量が、前記蓄電池が放電可能である放電量の最大値に一致する周波数より大きい周波数を、前記第一周波数として用いて前記放電量を調整し、
    　前記設定部が設定する前記充電量が、前記蓄電池が充電可能である充電量の最大値に一致する周波数より小さい周波数を、前記第二周波数として用いて前記放電量を調整する
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の蓄電池制御装置。
  6. 　前記設定部は、さらに、
    　（ｉ）前記蓄電池が放電可能である放電量の最大値である最大放電量を決定し、（ｉｉ）前記制御関数が示す前記放電量が前記最大放電量を超える場合に、前記最大放電量を前記放電量とするように前記制御関数を設定し、
    　前記調整部は、さらに、
    　検出された前記充電残量が前記適性範囲の下限値より小さい場合には、前記最大放電量から前記充電残量に応じて小さくした調整最大放電量を決定し、前記制御関数が示す前記放電量が前記調整最大放電量を超える場合に、決定した前記調整最大放電量を前記放電量とするように、前記放電量を調整する
    　請求項２又は３に記載の蓄電池制御装置。
  7. 　前記調整部は、前記調整最大放電量を、
    　（前記最大放電量）×（前記充電残量）／（前記適性範囲の下限値）
    　により算出する
    　請求項６に記載の蓄電池制御装置。
  8. 　前記最大放電量は、前記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定格容量である
    　請求項６又は７に記載の蓄電池制御装置。
  9. 　前記設定部は、さらに、
    　（ｉ）前記蓄電池が充電可能である充電量の最大値である最大充電量を決定し、（ｉｉ）前記制御関数が示す前記充電量が前記最大充電量を超える場合に、前記最大充電量を前記充電量とするように前記制御関数を設定し、
    　前記調整部は、さらに、
    　検出された前記充電残量が前記適性範囲の上限値より大きい場合には、前記最大充電量から前記充電残量に応じて小さくした調整最大充電量を決定し、前記制御関数が示す前記充電量が前記調整最大充電量を超える場合に、決定した前記調整最大充電量を前記充電量とするように、前記充電量を調整する
    　請求項２又は３に記載の蓄電池制御装置。
  10. 　前記調整部は、前記調整最大充電量を、
    　（前記最大充電量）×｛（前記蓄電池の満充電量）－（前記充電残量）｝／｛（前記蓄電池の満充電量）－（前記適性範囲の上限値）｝
    　により算出する
    　請求項９に記載の蓄電池制御装置。
  11. 　前記最大充電量は、電力系統からの交流電力を直流電力に変換するインバータの定格容量である
    　請求項９又は１０に記載の蓄電池制御装置。
  12. 　前記第二変化率は、前記第一変化率の１／８以上、１／４以下である
    　請求項２に記載の蓄電池制御装置。
  13. 　前記調整部は、
    　取得された前記周波数の履歴と、検出された前記充電残量の履歴とに基づいて前記第二変化率を定める
    　請求項１２に記載の蓄電池制御装置。
  14. 　前記適性範囲は、前記蓄電池の満充電時の充電残量の４５％以上、５５％以下の範囲である
    　請求項１～１３のいずれか１項に記載の蓄電池制御装置。
  15. 　蓄電池を充放電させることで電力系統の周波数を制御するための蓄電池制御装置における蓄電池制御方法であって、
    　前記電力系統の周波数を取得する周波数取得ステップと、
    　前記蓄電池の充電残量を検出する充電残量検出ステップと、
    　電力系統の周波数を基準周波数に近づけるために前記蓄電池に充放電させる充電量又は放電量を、取得された前記周波数に応じて設定する設定ステップと、
    　前記設定ステップで設定した前記充電量又は前記放電量を、取得された前記周波数と、検出された前記充電残量とに応じて調整する調整ステップと、
    　調整された前記充電量又は前記放電量に基づいて前記蓄電池を充放電させる蓄電池制御ステップとを含み、
    　前記調整ステップでは、
    　検出された前記充電残量が適性範囲の下限値より小さい場合であって、かつ、前記基準周波数より小さい第一周波数から前記基準周波数までの第一不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定ステップで設定した前記充電量を所定の割合まで減少させるように調整し、
    　検出された前記周波数が前記適性範囲の上限値より大きい場合であって、かつ、前記基準周波数より大きい第二周波数から前記基準周波数までの第二不感帯に、取得された前記周波数が含まれる場合に、前記設定ステップで設定した前記放電量を所定の割合まで減少させるように調整する
    　蓄電池制御方法。
  16. 　蓄電池と、
    　前記蓄電池を充放電させることで電力系統の周波数を制御するための請求項１～１４のいずれか１項に記載の蓄電池制御装置とを備える
    　蓄電池制御システム。
     
     
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