WO2015198630A1 - 蓄電池制御装置 - Google Patents

蓄電池制御装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2015198630A1
WO2015198630A1 PCT/JP2015/055145 JP2015055145W WO2015198630A1 WO 2015198630 A1 WO2015198630 A1 WO 2015198630A1 JP 2015055145 W JP2015055145 W JP 2015055145W WO 2015198630 A1 WO2015198630 A1 WO 2015198630A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
command value
charger
discharger
power
storage battery
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/055145
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
久保田 雅之
正博 戸原
麻美 水谷
憲史 三ッ本
Original Assignee
株式会社 東芝
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社 東芝 filed Critical 株式会社 東芝
Priority to JP2016529098A priority Critical patent/JP6200086B2/ja
Publication of WO2015198630A1 publication Critical patent/WO2015198630A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells

Definitions

  • Embodiment of this invention is related with the storage battery control apparatus which controls charging / discharging of a some storage battery.
  • the storage battery charges the increased power and stores it.
  • the storage battery discharges and sends power to the feeder line.
  • the above storage battery is provided with a storage battery control device for controlling charging / discharging of the storage battery.
  • the storage battery control device includes a power measurement unit that measures power flowing from the power supply device to the power supply line, a calculation unit that calculates a power command value based on a measurement result of the power measurement unit, and a charger / discharger that charges and discharges the storage battery. I have.
  • the charger / discharger exchanges electric power between the power supply line and the storage battery according to the electric power command value, and realizes voltage and frequency fluctuation suppression.
  • Non-Patent Document 1 describes that a combination of storage batteries having different characteristics is effective when a charge / discharge amount is shared by a plurality of storage batteries.
  • storage batteries with different characteristics When combining storage batteries, storage batteries with different characteristics may be used.
  • the storage battery having different characteristics include a lithium ion battery, a sodium sulfur battery, a lead storage battery, and a capacitor.
  • charging / discharging power is divided into a short period and a long period, and charging / discharging is performed using a lithium ion battery and a sodium sulfur battery.
  • lithium ion batteries Since lithium ion batteries have high energy density, cell electromotive force, and charge / discharge efficiency, they are suitable for use that requires high output in a short time.
  • a sodium-sulfur battery has a long cycle life because it operates at a high temperature, and is suitable for performing a large amount of charge / discharge for a long time.
  • the storage battery control device needs to calculate a power command value for each charger / discharger and distribute the power command value to each charger / discharger. In this case, there is no problem if charging command values or discharging command values are sent to all chargers / dischargers. For example, when a pair of storage batteries share the charge / discharge amount, there is no problem if both charge command values or both discharge command values are sent to two chargers / dischargers connected to the storage battery. .
  • a charge command value may be sent to one charger / discharger and a discharge command value may be sent to the other charger / discharger.
  • the power command values cancel each other out.
  • the power command value is divided into a high frequency command value and a low frequency command value, a high frequency command value is sent to one charger / discharger, and a low frequency command value is sent to the other charger / discharger. ing.
  • the cycle of the power command value is long for the low frequency command value, and the cycle of the power command value is short for the high frequency command value.
  • the charger / discharger that receives the high-frequency command value frequently switches between the charging operation and the discharging operation during the period in which the charger / discharger that receives the low-frequency command value continues the charging operation or discharging operation.
  • the charger / discharger on the high frequency command value side may perform the discharging operation.
  • the charger / discharger on the high frequency command value side may perform the charging operation.
  • the two chargers / dischargers may perform an operation that cancels the charge / discharge each other. It occurs at the same time. For this reason, when it sees from the whole storage battery control apparatus, a storage battery will perform extra charge / discharge, and the loss of a storage battery generate
  • Embodiment of this invention is proposed in order to solve such a subject,
  • An object of the present invention is to provide a storage battery control device that prevents the storage battery from performing excessive charge / discharge when both the charge command value and the discharge command value exist at the same time, and suppresses energy loss to improve economy. To do.
  • an embodiment of the present invention is a storage battery control device for controlling first and second storage batteries connected to a feeder line, and includes the following components (a) to (e): Yes.
  • a power measuring unit connected to the feeder line.
  • B The 1st and 2nd charger / discharger which charges / discharges the said 1st and 2nd storage battery.
  • C Command value calculation for calculating a first power command value to be sent to the first charger / discharger and a second power command value to be sent to the second charger / discharger based on the measurement result of the power measuring unit Department.
  • D A command value determination unit that determines whether the first and second power command values are charge command values or discharge command values.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration of a first embodiment of the present invention.
  • the flowchart which shows the storage battery control process in 1st Embodiment.
  • the block diagram which shows the system configuration
  • the flowchart which shows the storage battery control process in 2nd Embodiment.
  • 1 is a power generation device that is a distributed power source such as a solar power plant, a wind power plant, or a geothermal power plant
  • 7 is a power system composed of a power plant and a load
  • 2 is a power generation device 1. It is a feed line that feeds the generated power to the power system 7.
  • the first and second storage battery 5 are first and second storage batteries connected to the feeder 2.
  • the first storage battery 3 and the second storage battery 5 are storage batteries having different characteristics or storage batteries having different series-parallel numbers.
  • the storage battery having different characteristics represents, for example, a power storage device of any combination of a lithium ion battery, a sodium sulfur battery, a lead storage battery, a capacitor, and the like.
  • 1st Embodiment is a storage battery control apparatus which controls these 1st and 2nd storage batteries 3 and 5.
  • FIG. In the first embodiment, the first charger / discharger 4 that charges / discharges the first storage battery 3, the second charger / discharger 6 that charges / discharges the second storage battery 5, and the feeder 2
  • a connected power measuring unit 8 is provided.
  • a command value calculation unit 9 is connected to the power measurement unit 8, and a command value determination unit 10 and a charger / discharger control unit 11 are connected to the command value calculation unit 9.
  • the first and second chargers / dischargers 4, 6 are connected to the first and second storage batteries 3, 5.
  • the first and second chargers / dischargers 4 and 6 receive the power command value output by the charger / discharger controller 11.
  • the first and second chargers / dischargers 4, 6 charge / discharge the first and second storage batteries 3, 5 according to the received power command value, and exchange power between the feeder 2 and the storage batteries 3, 5.
  • These chargers / dischargers 4 and 6 have semiconductor switches inside, and change output power and current by changing the switching timing.
  • the power measuring unit 8 acquires the power of the feeder line 2 output from the power generator 1 and measures the magnitude thereof. The power measuring unit 8 outputs the measurement result to the command value calculating unit 9.
  • the command value calculation unit 9 controls the power command value Pref1 for controlling the first charger / discharger 4 and the second charger / discharger 6 based on the voltage of the feeder 2 measured by the power measurement unit 8.
  • the power command value Pref2 is calculated. If these power command values Pref1 and Pref2 are positive, they are charge command values, and if they are negative, they are discharge command values.
  • the command value calculation unit 9 receives the determination result of the command value determination unit 10 described later, and calculates the actual command value P3 when the power command values Pref1, Pref2 are a combination of the charge command value and the discharge command value. To do.
  • the actual command value P3 is the sum of the charge command value and the discharge command value, and is a command value obtained by offsetting the power command values Pref1 and Pref2 that are in conflict with each other.
  • the command value calculation unit 9 outputs the calculated power command values Pref1, Pref2 and the actual command value P3 to the command value determination unit 10 and the charger / discharger control unit 11. In addition, the command value calculation unit 9 outputs a stop command value P0 to the charger / discharger control unit 11.
  • the command value determination unit 10 determines whether the command value is a charge command value or a discharge command value with respect to the power command values Pref1 and Pref2 calculated by the command value calculation unit 9. Further, the command value determination unit 10 determines whether or not the power command values Pref1, Pref2 and the actual command value P3 exceed a preset charging / discharging operation prohibition threshold A.
  • the charging / discharging operation prohibition threshold A is a threshold at which the value of the power command value is extremely low and the ratio of loss to the output of the chargers / dischargers 4 and 6 is large. Specifically, there is a threshold value such that the rate of change with respect to the previous power command value is within a range of ⁇ 5%.
  • the command value determination unit 10 outputs determination results for the power command values Pref1, Pref2 and the actual command value P3 to the charger / discharger control unit 11.
  • the charger / discharger control unit 11 receives one of the power command values Pref1, Pref2, the actual command value P3, and the stop command value P0 input from the command value calculation unit 9. , Output to any of the chargers / dischargers 4, 6 to control the operation of the chargers / dischargers 4, 6.
  • the stop command value P0 is a command value for stopping the operation of the chargers / dischargers 4 and 6.
  • the correspondence relationship between the determination result of the command value determination unit 10, the command value output by the charger / discharger control unit 11, and the output charger / discharger is as follows.
  • the charger / discharger control unit 11 supplies power to the first charger / discharger 4.
  • the command value Pref 1 is output, and the power command value Pref 2 is output to the second charger / discharger 6.
  • the charger / discharger controller 11 sends the stop command value P0 to the chargers / dischargers 4, 6 to which each command value is to be sent. Output.
  • the charger / discharger control unit 11 When the power command value Pref1 is a discharge command value and the power command value Pref2 is a charge command value, the charger / discharger control unit 11 outputs a substantial command value P3 to the second charger / discharger 6, and the first charge / discharge The stop command value P0 is output to the electric device 4.
  • the charger / discharger controller 11 when the power command value Pref1 is the charge command value and the power command value Pref2 is the discharge command value, the charger / discharger controller 11 outputs the actual command value P3 to the first charger / discharger 4, and the second A stop command value P0 is output to the charger / discharger 6. That is, the actual command value P3 is output to the charger / discharger to which the charge command value is originally sent, regardless of whether it is a charge command value or a discharge command value.
  • the command value determination unit 10 determines the sign of the difference between the power command values Pref1, Pref2, and determines which of the power command values Pref1, Pref2 is the charge command value and which is the discharge command value. If the power command value Pref2 is the charge command value and the power command value Pref1 is the discharge command value (Yes in S5), the process proceeds to S6. Conversely, the power command value Pref1 is the charge command value and the power command value Pref2 is the discharge command. If it is a value (No in S5), the process proceeds to S8.
  • the charger / discharger control unit 11 sends a stop command value P0 to the first charger / discharger 4, and sends a substantial command value P3 to the second charger / discharger 6.
  • the second charger / discharger 6 operates according to the substantial command value P3 to charge / discharge the second storage battery 5.
  • movement, and the 1st storage battery 3 does not charge / discharge.
  • the charger / discharger controller 11 sends a stop command value P0 to the second charger / discharger 6, and sends a substantial command value P3 to the first charger / discharger 4.
  • the first charger / discharger 4 operates according to the substantial command value P ⁇ b> 3 to charge / discharge the first storage battery 3.
  • the 2nd charger / discharger 6 which received stop command value P0 stops operation
  • the power command value Pref1 is determined in S10. It is determined that the charging / discharging operation is not more than the prohibition threshold A, and in S13, it is determined that the power command value Pref2 is not more than the charging / discharging operation prohibiting threshold A.
  • the process proceeds to S11.
  • the charger / discharger control unit 11 sends a stop command value P0 to the first and second chargers / dischargers 4, 6.
  • the first and second chargers 4 and 6 that have received the stop command value P0 stop operating, and the first and second storage batteries 3 and 5 do not perform charging and discharging.
  • the process proceeds to S14.
  • the charger / discharger control unit 11 sends the power command values Pref1, Pref2 to the first and second chargers / dischargers 4, 6.
  • the first charger / discharger 4 operates according to the power command value Pref1 to charge / discharge the first storage battery 3.
  • the second charger / discharger 6 operates according to the power command value Pref2 to charge / discharge the second storage battery 5.
  • the two chargers / dischargers 4 and 6 do not simultaneously perform the operation of canceling the power of charging / discharging. Therefore, the loss of the charger / dischargers 4 and 6 is greatly reduced.
  • the charger / discharger control unit 11 instructs the chargers / dischargers 4, 6 to stop the command value. P0 is output and the chargers / dischargers 4 and 6 are stopped. Therefore, when the power command value is extremely low and the ratio of loss to the output of the chargers / dischargers 4 and 6 is increased, the chargers / dischargers 4 and 6 are stopped and charging / discharging by the storage batteries 3 and 5 is wasted. There is no worry to do. Thereby, the loss of the charger / dischargers 4 and 6 and the storage batteries 3 and 5 can be suppressed more reliably.
  • the second embodiment is characterized in that it includes an SOC measurement unit 12 and an SOC determination unit 13 in addition to the constituent elements of the first embodiment.
  • the command value determination unit 10 in the second embodiment determines whether the actual command value P3 is a positive charge command value or a negative discharge command value.
  • the SOC measuring unit 12 is installed in the first and second storage batteries 3 and 5.
  • the SOC measuring unit 12 measures the remaining amount (hereinafter referred to as SOC) of the storage batteries 3 and 5.
  • the SOC determination unit 13 is connected to the SOC measurement unit 12.
  • the SOC determination unit 13 determines the amount of SOC of the storage batteries 3 and 5 based on the SOC of the storage batteries 3 and 5 measured by the SOC measurement unit 12.
  • a charger / discharger control unit 11 is connected to the SOC determination unit 13. In response to the determination result of the SOC determination unit 13, the charger / discharger control unit 11 preferentially charges the storage batteries 3 and 5 with the lower SOC, and preferentially discharges the storage batteries 3 and 5 with the higher SOC.
  • S20 it is determined whether the actual command value P3 is a charge command value or a discharge command value. If the actual command value P3 is a charge command value (Yes in S20), the process proceeds to S21, and if it is a discharge command value. (No in S20), the process proceeds to S24.
  • the amount of SOC of the storage batteries 3 and 5 is determined. If the SOC of the first storage battery 3 is less than that of the second storage battery 5 (Yes in S21), the actual command value that is the charge command value. P3 is sent to the first charger / discharger 4, and the stop command value P0 is sent to the second charger / discharger 6 (S22). In subsequent S ⁇ b> 23, the first charger / discharger 4 operates in accordance with the actual command value P ⁇ b> 3 that is the charge command value, and charges the first storage battery 3. On the other hand, the 2nd charger / discharger 6 which received stop command value P0 stops operation
  • the substantial command value P3 is sent to the second charger / discharger 6, and the stop command value P0 is set. It sends to the first charger / discharger 4 (S25).
  • the second charger / discharger 6 operates according to the substantial command value P ⁇ b> 3 that is a discharge command value, and charges the second storage battery 5.
  • the 1st charger / discharger 4 which received stop command value P0 stops operation
  • the SOC of the storage batteries 3 and 5 is determined. If the SOC of the second storage battery 5 is greater than that of the first storage battery 3 (Yes in S24), the actual command value P3, which is a discharge command value, is sent to the second charger / discharger 6 and stopped. The command value P0 is sent to the first charger / discharger 6 (S25).
  • the second charger / discharger 6 operates according to a substantial command value P ⁇ b> 3 that is a discharge command value, and discharges the second storage battery 5.
  • the substantial command value P3 is sent to the first charger / discharger 4, and the stop command value P0 is set. It sends to the second charger / discharger 6 (S28).
  • the 1st charger / discharger 4 operate
  • the 2nd charger / discharger 6 which received stop command value P0 stops operation
  • the command value determination unit 10 determines which of the absolute values of the power command values Pref1 and Pref2 is greater, and the absolute value of the power command value Pref1 is greater than the absolute value of the power command value Pref2. If larger, the charger / discharger control unit 11 outputs a substantial command value P3 to the first charger / discharger 4 side, and outputs a stop command value P0 to the second charger / discharger 6 side.
  • the charger / discharger controller 11 outputs the actual command value P3 to the second charger / discharger 6 side.
  • a stop command value P0 is output to the first charger / discharger 4 side. That is, when the power command values Pref1 and Pref2 conflict, only the chargers / dischargers 4 and 6 that receive the command value having the larger absolute value may be operated. Thereby, the magnitude

Abstract

 充放電器への電力指令値として充電指令値と放電指令値の両方が存在しても、蓄電池が余分な充放電を行うことを防ぎ、充放電の損失並びにエネルギー損失を抑制して経済性の向上を図る。指令値算出部9は給電線2の電力測定部8の測定結果に基づいて第1および第2の電力指令値を算出する。指令値判定部10は、指令値算出部9から第1および第2の電力指令値を受け取り、これらの電力指令値が充電指令値なのか、あるいは放電指令値なのかを判定する。第1および第2の電力指令値のうち一方が充電指令値で他方が放電指令値であると指令値判定部10が判定すれば、充放電器制御部11は、充放電器4,6のうちのいずれか一方を停止し、他方のみを動作させる。

Description

蓄電池制御装置
 本発明の実施形態は、複数の蓄電池の充放電を制御する蓄電池制御装置に関する。
 近年、太陽光発電所、風力発電所、地熱発電所等に設置される分散型の電源装置が、広く普及している。これらの電源装置は自然エネルギーを用いるため、発電量の変動が大きい。したがって、電源装置と電力系統とを繋ぐ給電線には、電圧や周波数の変動抑制を目的として、蓄電池が設置されている。
 電源装置の発電量が所定量よりも多くなれば、蓄電池は、多くなった電力を充電し、これを貯蔵する。反対に、電源装置の発電量が少なければ、蓄電池が放電して給電線に電力を送る。このように蓄電池が充放電を行うことにより、分散型の電源装置の発電量が変動しても、給電線から電力系統に流れる電力量を安定化させて、電圧や周波数の変動を抑えることが可能になる。
 上記の蓄電池には、蓄電池の充放電を制御するための蓄電池制御装置が設けられている。蓄電池制御装置は、電源装置から給電線に流れる電力を測定する電力測定部と、電力測定部の測定結果に基づいて電力指令値を算出する算出部と、蓄電池の充放電を行う充放電器を備えている。充放電器は電力指令値に従って給電線および蓄電池間の電力のやり取りを行い、電圧や周波数の変動抑制を実現する。
 現在、分散型の電源装置は大規模化しており、それに応じて発電量の変動幅も増大傾向にある。そのため、給電線に接続される蓄電池の数も多くなり、複数の蓄電池で充放電量を分担する技術が提案されている。例えば非特許文献1には、複数の蓄電池で充放電量を分担する際、特性の異なる蓄電池の組合せが効果的であることが記載されている。
 蓄電池を組み合わせる場合、特性の異なる蓄電池を利用する場合がある。特性の異なる蓄電池としては、リチウムイオン電池、ナトリウム硫黄電池、鉛蓄電池、コンデンサ等がある。例えば特許文献1では、充放電の電力を短周期分と長周期分とに分け、リチウムイオン電池とナトリウム硫黄電池を利用して充放電を行っている。
 リチウムイオン電池はエネルギー密度、セル起電力、充放電効率がいずれも高いため、短時間で高出力を要する使用に適している。一方、ナトリウム硫黄電池は高温で動作するため長いサイクル寿命を持ち、長時間にわたり大量の充放電を行う場合に適している。
 そこで、リチウムイオン電池の充放電によって短周期分の電力変動を補償し、ナトリウム硫黄電池の充放電によって長周期分の電力変動を補償する。これにより、リチウムイオン電池の特性とナトリウム硫黄電池の特性を両方とも活かすことができ、分散型発電装置から電力系統へ供給される電力(kW)と電力量(kWh)のバランスが向上する。
特開2011-205824号公報
平成24年電気学会電力エネルギー部門大会予稿集(統合型スマートグリッド評価システムの拡張(4)-ハイブリッド電池システムにおける寿命延伸制御の検討― 株式会社 東芝)
 ところで、複数の蓄電池が充放電量を分担するとき、蓄電池制御装置は充放電器ごとに電力指令値を算出して、各充放電器に電力指令値を分配する必要がある。この場合、全ての充放電器に対して充電指令値あるいは放電指令値を送るのであれば、問題はない。例えば、一対の蓄電池が充放電量を分担する場合に、蓄電池に接続される2台の充放電器に対して、両方とも充電指令値あるいは両方とも放電指令値を送るのであれば、問題はない。
 しかしながら、2台の充放電器に電力指令値を分配する蓄電池制御装置において、一方の充放電器には充電指令値を送り、他方の充放電器には放電指令値を送る場合がある。このように、充電指令値と放電指令値が同時に出されると、電力指令値が互いに打ち消し合う相殺状態となる。
 以下、電力指令値の相殺状態について図5を用いて具体的に説明する。図5の例では、電力指令値を高周波指令値と低周波指令値とに分けて、一方の充放電器に高周波指令値を送り、他方の充放電器に低周波指令値を送る場合を示している。このとき、低周波指令値は電力指令値の周期が長く、反対に高周波指令値は電力指令値の周期が短くなる。
 したがって、低周波指令値を受け取る充放電器が、充電動作あるいは放電動作を継続している期間内に、高周波指令値を受け取る充放電器は、充電動作と放電動作を頻繁に切り替えることになる。その結果、低周波指令値側の充放電器が充電動作を行っているときに、高周波指令値側の充放電器が放電動作を行うことがある。また、低周波指令値側の充放電器が放電動作を行っているときに、高周波指令値側の充放電器が充電動作を行うことがある。
 このように、電力指令値を高周波指令値と低周波指令値とに分けると、2台の充放電器が互いに充放電を相殺するような動作を行うことがあり、充電区間と放電区間とが同時に発生する。このため、蓄電池制御装置全体から見ると、蓄電池が余分な充放電を行うことになり、蓄電池の損失が発生する。また、蓄電池を動作させる充放電器も損失を余儀なくされる。したがって、蓄電池制御装置におけるエネルギー損失が大きくなり、経済性が低下してしまう。
 本発明の実施形態は、このような課題を解決するために提案されたものであり、複数の充放電器に対し電力指令値を分配する蓄電池制御装置において、充放電器への電力指令値として充電指令値と放電指令値の両方が同時に存在するとき、蓄電池が余分な充放電を行うことを防ぎ、エネルギー損失を抑制して経済性の向上を図った蓄電池制御装置を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために、本発明の実施形態は、給電線に接続された第1および第2の蓄電池を制御する蓄電池制御装置において、次の構成要素(a)~(e)を備えている。
(a)前記給電線に接続された電力測定部。
(b)前記第1および第2の蓄電池の充放電を行う第1および第2の充放電器。
(c)前記電力測定部の測定結果に基づいて前記第1の充放電器に送る第1の電力指令値および前記第2の充放電器に送る第2の電力指令値を算出する指令値算出部。
(d)前記第1および第2の電力指令値が充電指令値なのか、放電指令値なのかを判定する指令値判定部。
(e)前記第1および第2の電力指令値のうち一方が充電指令値で他方が放電指令値であると前記指令値判定部が判定すれば、一方の前記充放電器を停止させ他方の前記充放電器のみを動作させる充放電器制御部。
本発明の第1の実施形態のシステム構成を示すブロック図。 第1の実施形態における蓄電池制御処理を示すフローチャート。 本発明の第2の実施形態のシステム構成を示すブロック図。 第2の実施形態における蓄電池制御処理を示すフローチャート。 充放電の電力指令値を高周波指令値と低周波指令値とに分けた場合の波形図。
(1)第1の実施形態
(構成)
 以下、本発明に係る第1の実施形態の構成について図1、図2を参照して説明する。図1に示すように、1は太陽光発電所、風力発電所、地熱発電所等の分散型電源である発電装置、7は発電所や負荷から構成される電力系統、2は発電装置1が発電した電力を電力系統7に給電する給電線である。
 3,5は給電線2に接続される第1および第2の蓄電池である。第1の蓄電池3と第2の蓄電池5は、特性の異なる蓄電池もしくは直並列数の異なる蓄電池とする。特性の異なる蓄電池とは例えば、リチウムイオン電池、ナトリウム硫黄電池、鉛蓄電池、コンデンサ等のいずれかの組み合わせの蓄電装置を表す。
 第1の実施形態は、これら第1および第2の蓄電池3,5を制御する蓄電池制御装置である。第1の実施形態には、第1の蓄電池3の充放電を行う第1の充放電器4と、第2の蓄電池5の充放電を行う第2の充放電器6と、給電線2に接続された電力測定部8が設けられている。また、電力測定部8には指令値算出部9が接続されており、指令値算出部9には指令値判定部10および充放電器制御部11が接続されている。
[充放電器]
 第1および第2の充放電器4,6は第1および第2の蓄電池3,5に接続されている。第1および第2の充放電器4,6は充放電器制御部11が出力した電力指令値を受け取る。
 第1および第2の充放電器4,6は受け取った電力指令値に従って第1および第2の蓄電池3,5を充放電し、給電線2と蓄電池3,5間の電力のやり取りを行う。これらの充放電器4,6は内部に半導体スイッチをもち、スイッチングタイミングを変化させることで出力電力や電流を変化させる。
[電力測定部]
 電力測定部8は発電装置1が出力した給電線2の電力を取得し、その大きさを測定する。電力測定部8は測定結果を指令値算出部9に出力する。
[指令値算出部]
 指令値算出部9は電力測定部8が測定した給電線2の電圧に基づき、第1の充放電器4を制御するための電力指令値Pref1と、第2の充放電器6を制御するための電力指令値Pref2を算出する。これら電力指令値Pref1,Pref2はプラスであれば充電指令値、マイナスであれば放電指令値である。
 また、指令値算出部9は、後述する指令値判定部10の判定結果を受けて、電力指令値Pref1,Pref2が充電指令値と放電指令値との組合せであるとき、実質指令値P3を算出する。実質指令値P3とは、充電指令値と放電指令値の和であり、互いに相反する電力指令値Pref1,Pref2を相殺して得る指令値である。
 例えば、電力指令値Pref1が充電指令値+2、電力指令値Pref2が放電指令値-1であれば、実質指令値は充電指令値+1となる。指令値算出部9は、算出した電力指令値Pref1,Pref2および実質指令値P3を、指令値判定部10および充放電器制御部11に出力する。また、指令値算出部9は停止指令値P0を充放電器制御部11に出力するようになっている。
[指令値判定部]
 指令値判定部10は、指令値算出部9が算出した電力指令値Pref1,Pref2に関して、指令値が充電指令値なのか、あるいは放電指令値なのかを判定する。また、指令値判定部10は、電力指令値Pref1,Pref2および実質指令値P3が予め設定された充放電動作の禁止閾値Aを超えるか否かを判定する。
 充放電動作の禁止閾値Aとは、電力指令値の値が極端に低く、充放電器4,6の出力に対して損失の割合が大きくなるような閾値である。具体的には、前回の電力指令値に対する変化率が±5%の範囲以内となるような閾値などが挙げられる。指令値判定部10は、電力指令値Pref1,Pref2および実質指令値P3についての判定結果を、充放電器制御部11に出力する。
[充放電器制御部]
 充放電器制御部11は、指令値判定部10からの判定結果を受けて、指令値算出部9から入力した電力指令値Pref1,Pref2、実質指令値P3、並びに停止指令値P0のいずれかを、充放電器4,6のいずれかに出力して、充放電器4,6の動作を制御する。停止指令値P0とは、充放電器4,6の動作を停止させる指令値である。
 指令値判定部10の判定結果と、充放電器制御部11が出力する指令値および出力先の充放電器との対応関係は次の通りである。
 電力指令値Pref1,Pref2が共に充電指令値あるいは放電指令値で、且つそれらの値が充放電動作の禁止閾値Aを超えるとき、充放電器制御部11は、第1の充放電器4に電力指令値Pref1を出力し、第2の充放電器6に電力指令値Pref2を出力する。
 電力指令値Pref1,Pref2および実質指令値P3が充放電動作の禁止閾値A以内であるとき、充放電器制御部11は各指令値が送られるべき充放電器4,6へ停止指令値P0を出力する。
 電力指令値Pref1が放電指令値で、電力指令値Pref2が充電指令値であるとき、充放電器制御部11は第2の充放電器6に実質指令値P3を出力し、第1の充放電器4に停止指令値P0を出力する。
 反対に電力指令値Pref1が充電指令値で、電力指令値Pref2が放電指令値であるとき、充放電器制御部11は第1の充放電器4に実質指令値P3を出力し、第2の充放電器6に停止指令値P0を出力する。つまり、実質指令値P3はそれ自体が充電指令値であるか放電指令値であるかに関係なく、もともと充電指令値が送られる充放電器側に出力されることになる。
(充放電処理)
 第1の実施形態による第1および第2の蓄電池3,5の充放電処理について、図2のフローチャートを参照して説明する。電源装置1が発電した電力が給電線2に流れると、S1で電力測定部8が給電線2の電圧を取得、測定する。S2では指令値算出部9が2種類の電力指令値Pref1,Pref2を算出し、S3では指令値判定部10が電力指令値Pref1,Pref2の積が0以下か否かを判定する。
 S3で、電力指令値Pref1,Pref2の積がマイナスであれば(S3のYes)、つまり電力指令値Pref1,Pref2はどちらか一方が充電指令値で他方が放電指令値であれば、S4に進む。S4では、相反状態にある電力指令値Pref1,Pref2の和である実質指令値P3が、予め設定された充放電動作の禁止閾値Aよりも大きいと(S4のNo)、S5へ進む。
 S5では、指令値判定部10が電力指令値Pref1,Pref2の差の符号を判定し、電力指令値Pref1,Pref2のうち、どちらが充電指令値でどちらが放電指令値かを判断する。電力指令値Pref2が充電指令値で、電力指令値Pref1が放電指令値であれば(S5のYes)、S6に進み、反対に電力指令値Pref1が充電指令値で、電力指令値Pref2が放電指令値であれば(S5のNo)、S8に進む。
 S6では、充放電器制御部11が停止指令値P0を第1の充放電器4へ送り、実質指令値P3を第2の充放電器6へ送る。続くS7では、第2の充放電器6は実質指令値P3に従って動作し第2の蓄電池5の充放電を行う。一方、停止指令値P0を受けた第1の充放電器4は動作を停止し、第1の蓄電池3は充放電を行うことはない。
 S8では、充放電器制御部11が停止指令値P0を第2の充放電器6へ送り、実質指令値P3を第1の充放電器4へ送る。続くS9では、第1の充放電器4は実質指令値P3に従って動作し第1の蓄電池3の充放電を行う。一方、停止指令値P0を受けた第2の充放電器6は動作を停止し、第2の蓄電池5は充放電を行うことはない。
 S3で、電力指令値Pref1,Pref2の積がプラスであれば(S3のNo)、電力指令値Pref1,Pref2は両方とも充電指令値同士あるいは放電指令値同士なので、S10にて電力指令値Pref1が充放電動作の禁止閾値A以下であることを判定し、S13にて電力指令値Pref2が充放電動作の禁止閾値A以下であることを判定する。
 電力指令値Pref1,Pref2が充放電動作の禁止閾値A以下であれば(S10のYes,S13のYes)、S11へ進む。また、S4において、実質指令値P3が充放電動作の禁止閾値A以下であれば(S4のYes)、やはりS11へ進む。S11では、充放電器制御部11が停止指令値P0を第1および第2の充放電器4,6へ送る。続くS12では、停止指令値P0を受けた第1および第2の充放電器4,6は動作を停止し、第1および第2の蓄電池3,5は充放電を行うことはない。
 電力指令値Pref1,Pref2が充放電動作の禁止閾値Aを超えていれば(S10のNo,S13のNo)、S14へ進む。S14では、充放電器制御部11が電力指令値Pref1,Pref2を第1および第2の充放電器4,6へ送る。さらに、S15では、第1の充放電器4は電力指令値Pref1に従って動作し第1の蓄電池3の充放電を行う。また、第2の充放電器6は電力指令値Pref2に従って動作し第2の蓄電池5の充放電を行う。
(作用および効果)
 以上のような第1の実施形態では、2台の充放電器4,6が同時に、充放電の電力を相殺する動作を実施することがない。そのため、充放電器4,6の損失が大幅に低減する。
 また、充放電器4,6のいずれか一方で充電を行い、もう片方で放電を行うと、各充放電器4,6に接続された蓄電池3,5の両方に電流が流れて蓄電池3,5の損失が発生することになるが、本実施形態では充放電器4,6の片方のみを動作させるので蓄電池3,5の損失も同時に低減できる。したがって、充放電器4,6への電力指令値として充電指令値と放電指令値の両方が同時に生じても、蓄電池4,6が余分な充放電を行うことがない。これにより、エネルギー損失を抑制して経済性の向上を図ることが可能である。
 さらに、第1の実施形態では、電力指令値Pref1,Pref2および実質指令値P3が充放電動作の禁止閾値A以下であれば、充放電器制御部11は充放電器4,6に停止指令値P0を出力して充放電器4,6を停止させる。そのため、電力指令値が極端に低く、充放電器4,6の出力に対する損失の割合が大きくなる場合には、充放電器4,6を停止させて、蓄電池3,5による充放電を無駄に行う心配がない。これにより充放電器4,6及び蓄電池3,5の損失を、より確実に抑制することができる。
(2)第2の実施形態
(構成)
 以下、本発明に係る第2の実施形態の構成について図3、図4を参照して説明する。図3に示すように、第2の実施形態は、前記第1の実施形態が持つ構成要素に加えて、SOC計測部12及びSOC判定部13を備えた点に特徴がある。また、第2の実施形態における指令値判定部10は、実質指令値P3がプラスである充電指令値なのか、マイナスである放電指令値なのかを判定するようになっている。
[SOC計測部]
 SOC計測部12は第1および第2の蓄電池3,5に設置されている。SOC計測部12は蓄電池3,5の残量(以下、SOCとする)を計測する。
[SOC判定部]
 SOC判定部13はSOC計測部12に接続されている。SOC判定部13は、SOC計測部12が計測した蓄電池3,5のSOCに基づいて、蓄電池3,5のSOCの多寡を判定する。SOC判定部13には充放電器制御部11が接続されている。充放電器制御部11はSOC判定部13の判定結果を受けて、SOCが少ない方の蓄電池3,5を優先的に充電し、SOCが多い方の蓄電池3,5を優先的に放電させる。
(充放電処理)
 第2の実施形態による第1および第2の蓄電池3,5の充放電処理について、図4のフローチャートを参照して説明する。なお、S1~S3、S14、S15については、図2に示したフローチャートと同様なので、説明は省略する。
 図4に示すように、S3にて、電力指令値Pref1,Pref2の積がマイナスであれば(S3のYes)、S20に進む。S20では、実質指令値P3が充電指令値なのか、放電指令値なのかを判定し、実質指令値P3が充電指令値であれば(S20のYes)、S21へ進み、放電指令値であれば(S20のNo)、S24に進む。
 S21では、蓄電池3,5のSOCの多寡を判定し、第1の蓄電池3の方が第2の蓄電池5よりもSOCが少ないのであれば(S21のYes)、充電指令値である実質指令値P3を第1の充放電器4へ送り、停止指令値P0を第2の充放電器6へ送る(S22)。続くS23では、第1の充放電器4は充電指令値である実質指令値P3に従って動作し、第1の蓄電池3の充電を行う。一方、停止指令値P0を受けた第2の充放電器6は動作を停止し、第2の蓄電池5は充放電を行うことはない。
 反対に、第2の蓄電池5の方が第1の蓄電池3よりもSOCが少ないのであれば(S21のNo)、実質指令値P3を第2の充放電器6へ送り、停止指令値P0を第1の充放電器4へ送る(S25)。S26では、第2の充放電器6は放電指令値である実質指令値P3に従って動作し第2の蓄電池5の充電を行う。一方、停止指令値P0を受けた第1の充放電器4は動作を停止し、第1の蓄電池3は充放電を行うことはない。
 S24でも、蓄電池3,5のSOCの多寡を判定する。そして、第2の蓄電池5の方が第1の蓄電池3よりもSOCが多いのであれば(S24のYes)、放電指令値である実質指令値P3を第2の充放電器6へ送り、停止指令値P0を第1の充放電器6へ送る(S25)。S27では、第2の充放電器6は放電指令値である実質指令値P3に従って動作し、第2の蓄電池5の放電を行う。一方、停止指令値P0を受けた第1の充放電器4は動作を停止し、第1の蓄電池3は充放電を行うことはない。
 反対に、第1の蓄電池3の方が第2の蓄電池5よりもSOCが多いのであれば(S24のNo)、実質指令値P3を第1の充放電器4へ送り、停止指令値P0を第2の充放電器6へ送る(S28)。S29では、第1の充放電器4は放電指令値である実質指令値P3に従って動作し第1の蓄電池3の充電を行う。一方、停止指令値P0を受けた第2の充放電器6は動作を停止し、第2の蓄電池5は充放電を行うことはない。
(作用および効果)
 以上のような第2の実施形態では、上記第1の実施形態が持つ作用および効果に加えて、次のような独自の作用および効果がある。すなわち、SOCが低下している方の蓄電池3,5を優先的に充電し、SOCが高い蓄電池3,5を優先的に放電することができる。これにより、二つの蓄電池3,5のSOCが等しくなるように動作し、蓄電池3,5の利用率が向上する。
(3)他の実施形態
 なお、上記の実施形態は、本明細書において一例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図するものではない。すなわち、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことが可能である。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
 例えば、指令値判定部10が、電力指令値Pref1,Pref2の絶対値のうち、どちらの方が大きいかを判定して、電力指令値Pref1の絶対値の方が電力指令値Pref2の絶対値よりも大きければ、充放電器制御部11は、第1の充放電器4側へ実質指令値P3を出力し、第2の充放電器6側へ停止指令値P0を出力する。
 反対に、電力指令値Pref2の絶対値の方が電力指令値Pref1の絶対値よりも大きければ、充放電器制御部11は、第2の充放電器6側へ実質指令値P3を出力し、第1の充放電器4側へ停止指令値P0を出力する。つまり、電力指令値Pref1,Pref2が相反するとき、絶対値が大きい方の指令値を受け取る充放電器4,6だけを動作させるようにしてもよい。これにより、もともとの電力指令値の大きさを充放電器4,6の動作に反映させることができ、蓄電池3,5の特性を活かすことが可能である。
1…発電装置
2…給電線
3…第1の蓄電池
4…第1の充放電器
5…第2の蓄電池
6…第2の充放電器
7…電力系統
8…電力測定部
9…指令値算出部
10…指令値判定部
11…充放電器制御部
12…SOC計測部
13…SOC判定部
 

Claims (6)

  1.  給電線に接続された第1および第2の蓄電池を制御する蓄電池制御装置において、
     前記給電線に接続された電力測定部と、
     前記第1および第2の蓄電池の充放電を行う第1および第2の充放電器と、
     前記電力測定部の測定結果に基づいて前記第1の充放電器に送る第1の電力指令値および前記第2の充放電器に送る第2の電力指令値を算出する指令値算出部と、
     前記第1および第2の電力指令値が充電指令値なのか、放電指令値なのかを判定する指令値判定部と、
     前記第1および第2の電力指令値のうち一方が充電指令値で他方が放電指令値であると前記指令値判定部が判定すれば、一方の前記充放電器を停止させ他方の前記充放電器のみを動作させる充放電器制御部を備えたことを特徴とする蓄電池制御装置。
  2.  前記第1および第2の電力指令値のうち一方が充電指令値で他方が放電指令値であるとき、前記指令値算出部は、前記第1および第2の電力指令値を相殺して実質指令値を算出し、
     前記充放電器制御部は、前記実質指令値を前記第1および第2の充放電器のいずれか一方に出力することを特徴とする請求項1に記載の蓄電池制御装置。
  3.  前記充放電器制御部は、放電指令値を受け取る側の前記充放電器を停止させ、充電指令値を受け取る側の前記充放電器を動作させることを特徴とする請求項1又は2に記載の蓄電池制御装置。
  4.  前記指令値判定部は、前記第1の電力指令値および前記第2の電力指令値の絶対値のうち、どちらが大きいかを判定し、
     前記第1および第2の電力指令値のうち一方が充電指令値で他方が放電指令値であると前記指令値判定部が判定すれば、前記充放電器制御部は、前記指令値判定部にて絶対値が小さいと判断された方の電力指令値を受け取る側の前記充放電器を停止させ、前記指令値判定部にて絶対値が大きいと判断された方の電力指令値を受け取る側の前記充放電器を動作させることを特徴とする請求項1又は2に記載の蓄電池制御装置。
  5.  前記第1および第2の蓄電池の残量を計測する残量計測部と、
     前記残量計測部の計測結果に基づいて前記第1および第2の蓄電池における残量の多寡を判定する残量判定部と、
     前記充放電器制御部は、前記残量判定部により残量が少ないと判定された前記蓄電池を優先的に充電し、前記残量判定部により残量が多いと判定された前記蓄電池を優先的に放電するように前記充放電器を動作させることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の蓄電池制御装置。
  6.  前記充放電器制御部は、前記電力指令値が予め設定された閾値に達しなければ前記充放電器を停止させることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の蓄電池制御装置。
     
PCT/JP2015/055145 2014-06-24 2015-02-24 蓄電池制御装置 WO2015198630A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016529098A JP6200086B2 (ja) 2014-06-24 2015-02-24 蓄電池制御装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014129701 2014-06-24
JP2014-129701 2014-06-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015198630A1 true WO2015198630A1 (ja) 2015-12-30

Family

ID=54937733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/055145 WO2015198630A1 (ja) 2014-06-24 2015-02-24 蓄電池制御装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6200086B2 (ja)
WO (1) WO2015198630A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018186662A (ja) * 2017-04-27 2018-11-22 株式会社日立パワーソリューションズ 蓄電池システム、その制御方法および電力安定化システム
KR20190013853A (ko) * 2017-05-09 2019-02-11 고도가이샤 츄라에코넷토 태양광 발전 설비
WO2021038762A1 (ja) * 2019-08-28 2021-03-04 三菱電機株式会社 充放電制御装置、蓄電システムおよび充放電制御方法
WO2021074976A1 (ja) * 2019-10-15 2021-04-22 株式会社東芝 蓄電システム及び制御方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014003778A (ja) * 2012-06-18 2014-01-09 Hitachi Ltd 蓄電池装置制御システム及び蓄電装置制御方法
WO2014076832A1 (ja) * 2012-11-19 2014-05-22 株式会社日立製作所 蓄電池制御装置及び蓄電地制御方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014003778A (ja) * 2012-06-18 2014-01-09 Hitachi Ltd 蓄電池装置制御システム及び蓄電装置制御方法
WO2014076832A1 (ja) * 2012-11-19 2014-05-22 株式会社日立製作所 蓄電池制御装置及び蓄電地制御方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018186662A (ja) * 2017-04-27 2018-11-22 株式会社日立パワーソリューションズ 蓄電池システム、その制御方法および電力安定化システム
EP3399619B1 (en) * 2017-04-27 2022-06-08 Hitachi Power Solutions Co., Ltd. Storage battery system, method of controlling same, and power stabilization system
KR20190013853A (ko) * 2017-05-09 2019-02-11 고도가이샤 츄라에코넷토 태양광 발전 설비
KR102248347B1 (ko) * 2017-05-09 2021-05-06 고도가이샤 츄라에코넷토 태양광 발전 설비
WO2021038762A1 (ja) * 2019-08-28 2021-03-04 三菱電機株式会社 充放電制御装置、蓄電システムおよび充放電制御方法
WO2021074976A1 (ja) * 2019-10-15 2021-04-22 株式会社東芝 蓄電システム及び制御方法
JPWO2021074976A1 (ja) * 2019-10-15 2021-04-22
JP7458408B2 (ja) 2019-10-15 2024-03-29 株式会社東芝 蓄電システム及び制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6200086B2 (ja) 2017-09-20
JPWO2015198630A1 (ja) 2017-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6459085B2 (ja) 充電設備及びエネルギーマネジメント方法
US10141751B2 (en) Control system for electric storage system
JP6157880B2 (ja) 複数電池を有する二次電池システム及び充放電電力等の配分方法
JP5613447B2 (ja) 蓄電池制御システム及び蓄電池制御方法
JP5887431B2 (ja) 電池複合システム
JP2015226341A5 (ja)
JP6496496B2 (ja) 電力貯蔵システムおよびその制御方法
JP6200086B2 (ja) 蓄電池制御装置
WO2016185660A1 (ja) 分散電源システム、および、分散電源システムの制御方法
JP2008154360A (ja) 電力貯蔵装置及びハイブリッド型分散電源システム
US10084314B2 (en) Storage battery equipment
JP5809934B2 (ja) 蓄電装置及び電源システム
JP2016111871A (ja) 電力供給システム
JP6026713B1 (ja) 電力管理システム
CN108649593A (zh) 一种直流微网中基于荷电状态的多储能单元协调控制方法
US10355320B2 (en) Power storage device for a battery group and connection control of capacitor and switching device
JP2014131369A (ja) 電力制御システム
JP6614010B2 (ja) 蓄電池システム
US10525835B2 (en) Power control apparatus and power control system
JP5480343B2 (ja) 直流電源システム
JP6639789B2 (ja) 充放電制御装置、移動体及び電力分担量決定方法
KR20190020506A (ko) 태양광 발전 연계 형 피크전력 관리 ess
CN106786803A (zh) 独立运行光伏发电系统供大于需时的一种无损功率平衡法
JP5901495B2 (ja) 分散型電源装置の出力安定化制御装置
JP2014079051A5 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15811904

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016529098

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15811904

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1