WO2023238711A1

WO2023238711A1 - 再生可能エネルギー発電システム及び蓄電装置の充電方法

Info

Publication number: WO2023238711A1
Application number: PCT/JP2023/019807
Authority: WO
Inventors: 純也伊東; 裕有田
Original assignee: エナジーウィズ株式会社
Priority date: 2022-06-06
Filing date: 2023-05-26
Publication date: 2023-12-14

Abstract

再生可能エネルギー発電システムは、再生可能な自然エネルギーを利用して発電する再生可能エネルギー発電装置と、前記再生可能エネルギー発電装置から出力される電力及びシステム外部から供給される電力を貯蔵可能、かつ、貯蔵した電力を放出可能である蓄電装置と、前記蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）が、前記再生可能エネルギー発電装置の発電出力関連情報に基づいて定められた前記蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）の下限値以上となるように前記蓄電装置の充電を制御する制御部と、を備える。

Description

再生可能エネルギー発電システム及び蓄電装置の充電方法

　本開示は、再生可能エネルギー発電システム及び蓄電装置の充電方法に関する。

　鉛蓄電池等の蓄電池を用いた蓄電システムでは、蓄電池の劣化を抑制する観点から、蓄電池を満充電状態にする均等充電を定期的に行っている。

　例えば、特許文献１では、均等充電が実行される鉛蓄電池セルを含む蓄電池列を備える蓄電システムが開示されており、商用電源又は、太陽光発電等の再生可能エネルギーに基づいて電力を発生させる発電設備と商用電源との組み合わせである電力供給部から蓄電システムに電力を供給することが開示されている。

国際公開２０１９／１８８８８９号

　再生可能エネルギー由来の電力量は季節、気候等によって変動する。そのため、再生可能エネルギーに由来の電力を用いて蓄電池の充電を行う場合、発電量の多い季節又は時期は頻繁に充電されるが、反対に少なくなる季節は充電の頻度が少ないか、ほとんど充電がされなくなる。特に再生可能エネルギーに由来の電力を用いた充電が少ない時期においては、安定した状態で蓄電池の寿命を維持するためには、蓄電池の充電状態を保存に適した範囲内にとどめることが望ましい。
　特に、鉛蓄電池においては、一定周期で均等充電により満充電にする必要がある。そのため、蓄電池の均等充電を行う場合、再生可能エネルギーに由来の電力量が少なくなる時期は、外部電源から供給される電力を用いて均等充電を行う必要がある。その結果、再生可能エネルギーに由来の電力量が少なくなる時期は、蓄電システムの均等充電に必要な外部電源からの必要電力量が増加し、均等充電コストが増加してしまう。したがって、再生可能エネルギーに由来の電力量に応じて蓄電池の充電状態を調整可能であるシステムが望ましい。

　本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、再生可能エネルギーに由来の電力量に応じて蓄電池の充電状態を調整可能な再生可能エネルギー発電システム及び蓄電装置の充電方法を提供することを目的とする。

　前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
＜１＞　再生可能な自然エネルギーを利用して発電する再生可能エネルギー発電装置と、
　前記再生可能エネルギー発電装置から出力される電力及びシステム外部から供給される電力を貯蔵可能、かつ、貯蔵した電力を放出可能である蓄電装置と、
　前記蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）が、前記再生可能エネルギー発電装置の発電出力関連情報に基づいて定められた前記蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）の下限値以上となるように前記蓄電装置の充電を制御する制御部と、
　を備える再生可能エネルギー発電システム。

＜２＞　前記制御部は、前記蓄電装置の充電状態が、前記蓄電装置の充電状態の上限値（％）から一定期間における期待充電量（ｋＷｈ）を用いて算出される値（％）を差し引き、さらにマージン（％）を追加した値以上となるように前記蓄電装置の充電を制御する＜１＞に記載の再生可能エネルギー発電システム。
　＜２＞における蓄電装置は、鉛蓄電池を含んでいてもよく、＜２＞は鉛蓄電池の充電を制御する再生可能エネルギー発電システムであってもよい。

＜３＞　前記制御部は、前記蓄電装置の充電状態が、蓄電装置本来の下限ＳＯＣ値（％）に一定期間における蓄電装置の自己放電量（ｋＷｈ）を用いて算出される値（％）を追加し、さらにマージン（％）を追加した値以上となるように前記蓄電装置の充電を制御する＜１＞に記載の再生可能エネルギー発電システム。
　＜３＞における蓄電装置は、リチウムイオン二次電池を含んでいてもよく、＜３＞はリチウムイオン二次電池の充電を制御する再生可能エネルギー発電システムであってもよい。

＜４＞　前記蓄電装置は複数の鉛蓄電池を含み、
　前記制御部は、定期的に前記再生可能エネルギー発電装置から出力される電力を用いて前記複数の鉛蓄電池の充電を行い、一定の期間経過後に前記複数の鉛蓄電池の均等充電が完了していない場合には、システム外部から電力を前記複数の鉛蓄電池に供給して均等充電を完了させる制御を行う＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載の再生可能エネルギー発電システム。

＜５＞　再生可能な自然エネルギーを利用して発電する再生可能エネルギー発電装置、並びに、前記再生可能エネルギー発電装置から出力される電力及びシステム外部から供給される電力を貯蔵可能、かつ、貯蔵した電力を放出可能である蓄電装置を用い、
　前記蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）が、前記再生可能エネルギー発電装置の発電出力関連情報に基づいて定められた前記蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）の下限値以上となるように前記蓄電装置の充電を制御する蓄電装置の充電方法。
＜６＞　前記発電出力関連情報は、天気予報情報及び前記再生可能エネルギー発電装置による過去の発電出力情報の少なくとも一方を含む＜５＞に記載の蓄電装置の充電方法。

　本開示によれば、再生可能エネルギーに由来の電力量に応じて蓄電池の充電状態を調整可能な再生可能エネルギー発電システム及び蓄電装置の充電方法を提供することができる。

本開示の再生可能エネルギー発電システムの一実施形態の構成を示す図である。

　以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。また、本開示中の技術的思想の範囲内において、当業者による様々な変更及び修正が可能である。
　本開示において「ステップ」との語には、他のステップから独立したステップに加え、他のステップと明確に区別できない場合であってもそのステップの目的が達成されれば、当該ステップも含まれる。
　本開示において「～」を用いて示された数値範囲には、「～」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
　本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。

〔再生可能エネルギー発電システム〕
　本開示の再生可能エネルギー発電システムは、再生可能な自然エネルギーを利用して発電する再生可能エネルギー発電装置と、前記再生可能エネルギー発電装置から出力される電力及びシステム外部から供給される電力を貯蔵可能、かつ、貯蔵した電力を放出可能である蓄電装置と、前記蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）が、前記再生可能エネルギー発電装置の発電出力関連情報に基づいて定められた前記蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）の下限値以上となるように前記蓄電装置の充電を制御する制御部と、を備えるシステムである。

　本開示の再生可能エネルギー発電システムは、再生可能エネルギー発電装置の発電出力に関する情報（発電出力関連情報）に基づいて蓄電装置の充電（好ましくは充放電）を制御するシステムである。そのため、例えば、再生可能エネルギー発電装置の発電量の少ない時期に再生可能エネルギー発電装置の発電量の多い時期よりも、ＳＯＣの下限値を高く設定し、ＳＯＣの範囲を調整する。これにより、蓄電装置の均等充電に必要な外部からの電力量、過放電、電池の劣化等を抑制可能な充電状態とするために必要な外部からの電力量などを低減可能となる。その結果、再生可能エネルギー発電装置の発電量の少ない時期に、電気料金を削減することが可能となる。例えば、再生可能エネルギー発電装置の発電量の少ない時期に蓄電装置の放電量を減らすことでＳＯＣを上昇させることができる。

　本開示の再生可能エネルギー発電システムは、集合住宅、戸建て住宅等の住居施設、工場施設、農場施設、商業施設、データセンタ、変電所、公共施設、文化施設、スポーツ施設、これらの複合施設等にて利用され得る発電システムである。

　本開示の再生可能エネルギー発電システムが備える再生可能エネルギー発電装置は、再生可能な自然エネルギーを利用して発電する発電装置であれば特に限定されない。再生可能な自然エネルギーとしては、太陽光、風力、バイオマス、水力、地熱、太陽熱、潮流、潮力等が挙げられる。

　中でも、再生可能な自然エネルギーとしては、太陽光及び風力が好ましく、再生可能エネルギー発電装置は、太陽光を利用した発電装置、風力を利用した発電装置、又はこれらの組み合わせであることが好ましい。

　蓄電装置としては、充放電を繰り返すことが可能な二次電池が挙げられる。具体的には、蓄電装置としては、鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、ナトリウム硫黄電池等が挙げられる。蓄電装置は、１種単独で用いられてもよく、２種以上を組み合わせて用いられてもよい。
　蓄電装置は、鉛蓄電池及びリチウムイオン二次電池の少なくとも一方を含んでいてもよい。蓄電装置は、鉛蓄電池及びリチウムイオン二次電池の一方のみからなる装置であってもよく、鉛蓄電池及びリチウムイオン二次電池の組み合わせであってもよい。

　蓄電装置は、複数個の蓄電池セルが直列に接続された蓄電池ストリングを備えていてもよく、１つの蓄電池セル又は蓄電池ストリングが並列に接続された構成であってもよい。

　制御部は、蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）が、再生可能エネルギー発電装置の発電出力関連情報に基づいて定められた蓄電装置のＳＯＣの下限値以上となるように蓄電装置の充電を制御する装置である。例えば、制御部は、ＳＯＣが、ＳＯＣの下限値以上の範囲となるように蓄電装置の充電を制御する。制御部は、例えば、蓄電装置の状態を監視するＢＭＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｕｎｉｔ）と、蓄電装置の充放電を制御し、かつ再生可能エネルギー発電装置の発電出力関連情報をインターネットを介してシステムの外部から取得する統括コントローラと、を含んで構成されていてもよい。ＢＭＵは、電圧計及び電流計によって計測された蓄電池セル又は蓄電池ストリングの電圧値及び電流値を逐次取得し、取得された電圧値及び電流値の少なくとも一方（例えば、電流値）から充電状態（ＳＯＣ）を求めることで蓄電装置の状態を監視する装置である。

　制御部は、再生可能エネルギー発電装置の発電出力関連情報に基づいてＳＯＣの下限値を定め、定められた蓄電装置のＳＯＣの下限値以上となるように蓄電装置の充電を制御してもよい。あるいは、再生可能エネルギー発電装置の発電出力関連情報に基づいてＳＯＣの下限値を予め定めておき、制御部は、予め定められた蓄電装置のＳＯＣの下限値以上となるように蓄電装置の充電を制御してもよい。

　発電出力関連情報としては、再生可能エネルギー発電装置にて一定期間に出力される電力に関係する情報であれば特に限定されず、天気予報情報、再生可能エネルギー発電装置による過去の発電出力情報等が挙げられる。天気予報情報としては、再生可能エネルギー発電装置が設置された地点に最も近い地点の天気予報情報、再生可能エネルギー発電装置が設置された地点に隣接する複数地点の天気予報情報等が挙げられる。天気予報情報としては、気温、天候、風速、湿度等の情報、これらの組み合わせの情報、その他再生可能エネルギー発電装置の発電出力に関係する情報などが挙げられる。再生可能エネルギー発電装置による過去の発電出力情報から現在の一定期間又は将来の一定期間にわたって再生可能エネルギー発電装置にて出力される電力量を推測してもよい。

　再生可能エネルギー発電装置の発電出力関連情報とともに、蓄電装置の充放電情報、蓄電装置の劣化情報等に基づいてＳＯＣの下限値を定めてもよい。蓄電装置の充放電情報及び蓄電装置の劣化情報としては、蓄電装置の充放電回数、使用期間、使用環境、容量減少等の情報が挙げられる。これらの蓄電装置の充放電情報、蓄電装置の劣化情報等を考慮した上で、ＳＯＣの下限値を定めてもよい。

　本開示の再生可能エネルギー発電システムは、負荷と電気的に接続されていてもよく、直流電力を、所定周波数の交流電力に変換したり、交流電力を別の所定周波数の交流電力に変換したりするパワーコンディショニングシステム（Power Conditioning System；ＰＣＳ）を備えていてもよい。

　以下、本開示の蓄電システムについて、図１を用いて、本開示の再生可能エネルギー発電システムの一実施形態を用いて説明する。図１は、本開示の再生可能エネルギー発電システムの一実施形態の構成を示す図である。

　再生可能エネルギー発電システム１Ａは、内部電力配線２と、複数の蓄電ユニット１０と、一又は複数の発電ユニット２０と、統括コントローラ４とを備えている。

　内部電力配線２は、所定周波数（例えば５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用周波数）の交流電力を伝搬する。内部電力配線２は、家庭、工場、農場等の局地的な区域内に限定的に敷設された配線であって、負荷６と電気的に接続されている。再生可能エネルギー発電システム１Ａは、発電ユニット２０により生成された電力、及び蓄電ユニット１０から放電された電力を、内部電力配線２を介して負荷６に供給することができる。負荷とは、電力を消費する１以上の機器若しくは装置又はこれらの集合である。内部電力配線２は、上記局地的な区域の外部に配設された外部電力系統３と、連係点５を介して電気的に接続される。

　発電ユニット２０は、内部電力配線２と電気的に接続され、再生可能な自然エネルギーを利用して電力を発生する。発電ユニット２０は、再生可能エネルギー発電装置２１及びパワーコンディショニングシステム（ＰＣＳ）２２を有する。再生可能エネルギー発電システム１Ａは、複数の発電ユニット２０を備えていてもよい。再生可能エネルギー発電装置２１は、ＰＣＳ２２を介して内部電力配線２と電気的に接続されており、再生可能な自然エネルギーを利用して電力を生成する。再生可能エネルギー発電装置２１は、例えば太陽光パネル又は風力発電設備である。ＰＣＳ２２は、インバータを含んで構成される。再生可能エネルギー発電装置２１が直流電力を生成する場合、ＰＣＳ２２は、その直流電力を、所定周波数の交流電力に変換して内部電力配線２に供給する。また、再生可能エネルギー発電装置２１が交流電力を生成する場合、ＰＣＳ２２は、その交流電力の周波数を所定周波数に変換して内部電力配線２に供給する。ＰＣＳ２２は、後述のＰＣＳ１３と一体化していてもよい。

　蓄電ユニット１０は、蓄電池１１、バッテリーマネジメントユニット（ＢＭＵ）１２、及びＰＣＳ１３を有する。蓄電池１１は、発電ユニット２０によって生成された電力を蓄える。蓄電池１１は、単一の蓄電池セルからなってもよいし、複数の蓄電池が互いに直列に接続されて構成されてもよい。ＢＭＵ１２は、蓄電池１１とＰＣＳ１３との間に電気的に接続されている。ＢＭＵ１２は、蓄電池１１の均等充電間隔を管理してもよい。さらに、ＢＭＵ１２は、蓄電池１１に入力又は出力される電流の積算値及び蓄電池１１の両端電圧から、蓄電池１１の充電状態（ＳＯＣ）を測定する。ＰＣＳ１３は、蓄電池１１と内部電力配線２との間に電気的に接続されている。ＰＣＳ１３は、統括コントローラ４からの指示に基づき、蓄電池１１の充放電を行う。ＰＣＳ１３は、インバータを含んで構成される。ＰＣＳ１３は、蓄電池１１の電力を内部電力配線２に放出する際、直流電力から所定周波数の交流電力への変換を併せて行う。また、ＰＣＳ１３は、内部電力配線２の電力を蓄電池１１に貯蔵する際、交流電力から直流電力への変換を併せて行う。図１では、蓄電池１１ごとにＢＭＵ１２及びＰＣＳ１３がそれぞれ設けられているが、１つのＢＭＵ又は１つのＰＣＳが複数の蓄電池１１と電気的に接続していてもよい。

　統括コントローラ４は、各蓄電ユニット１０のＰＣＳ１３の動作（充電動作及び放電動作）を制御し、天気予報情報等の発電出力関連情報をインターネットを介して天気情報サービス３０から取得する。さらに、統括コントローラ４は、制御信号を出力し、制御信号を受信したＰＣＳ１３は、蓄電池１１のＳＯＣが、天気予報情報、再生可能エネルギー発電装置による過去の発電出力情報等の発電出力関連情報、蓄電装置の充放電情報、蓄電装置の劣化情報などに基づいて定められたＳＯＣの下限値以上となるように蓄電池１１の充放電を制御する。

　統括コントローラ４は、負荷６の消費電力が発電ユニット２０の生成電力を上回った場合には、各蓄電ユニット１０のＰＣＳ１３に放電動作を行わせる。このとき、統括コントローラ４は、各蓄電ユニット１０にて、蓄電池１１のＳＯＣが特定の下限値未満にならないように放電動作を制御する。具体的には、外部電力系統３から不足の電力を負荷６に供給することで蓄電池１１のＳＯＣが特定の下限値以上となるように電力供給を制御する。

　統括コントローラ４は、負荷６の消費電力が発電ユニット２０の生成電力を下回った場合には、発電ユニット２０の生成電力を用いて各蓄電ユニット１０のＰＣＳ１３に充電動作を行わせる。

　統括コントローラ４及びＢＭＵ１２は、プロセッサ、メモリ、及び通信インタフェースを備えるコンピュータ（例えばマイクロコンピュータ）により構成され得る。プロセッサは例えばＣＰＵであり、メモリは例えばフラッシュメモリで構成されるが、統括コントローラ４及びＢＭＵ１２を構成するハードウェア装置の種類はこれらに限定されず、任意に選択されてよい。統括コントローラ４及びＢＭＵ１２の各機能は、プロセッサが、メモリに格納されているプログラムを実行することで実現される。例えば、プロセッサは、メモリから読み出したデータまたは通信インタフェースを介して受信したデータに対して所定の演算を実行し、その演算結果を出力する。あるいは、プロセッサは受信したデータまたは演算結果をメモリに格納する。例えば、統括コントローラ４におけるプロセッサは、蓄電池１１のＳＯＣが、発電出力関連情報に基づいて定められた蓄電池１１のＳＯＣの下限値以上となるように蓄電池１１の充電を制御することが好ましい。

　蓄電池１１が鉛蓄電池である場合、定期的（例えば１～２週間毎）に鉛蓄電池を満充電とする均等充電が行われる。例えば、統括コントローラ４は、一定時間（例えば数時間）にわたって発電ユニット２０の生成電力を用いて蓄電池１１の充電を行うように、蓄電池１１の充電動作を制御する。統括コントローラ４は、一定の期間経過後（例えば、前回の均等充電から１～２週間経過後）に蓄電池１１の均等充電が完了していない場合には、外部電力系統３から不足の電力を蓄電池１１に供給して均等充電を完了させる制御を行う。一例として、統括コントローラ４は、１４日ごとに均等充電を行い、１０時間にわたって発電ユニット２０の生成電力を用いて蓄電池１１の充電を行うように、蓄電池１１の充電動作を制御し、前回の均等充電から１４日経過後に蓄電池１１の均等充電が完了していない場合には、外部電力系統３から不足の電力を蓄電池１１に供給して均等充電を完了させる制御を行ってもよい。

　統括コントローラ４は、蓄電池１１の充電状態が、蓄電池１１の充電状態の上限値（％）から一定期間における期待充電量（ｋＷｈ）を用いて算出される値（％）を差し引き、さらにマージン（％）を追加した値以上となるように蓄電池１１の充電を制御することが好ましい。これにより、蓄電池１１の充電状態は、一定期間における期待充電量（ｋＷｈ）を考慮した範囲で蓄電池１１の充電状態が制御される。このとき、蓄電池１１は、鉛蓄電池であってもよい。

　より具体的には、統括コントローラ４は、以下の式（１）を満たすように蓄電池１１の充電を制御してもよい。
　下限ＳＯＣ値≧上限ＳＯＣ値－［Ｑ／電池容量］×１００＋α・・・式（１）
　式（１）中、下限ＳＯＣ値（％）は蓄電池１１の充電状態の下限値であり、上限ＳＯＣ値（％）は蓄電池１１の充電状態の上限値であり、Ｑ（ｋＷｈ）は、一定期間における期待充電量であり、電池容量（ｋＷｈ）は、蓄電池１１の電池容量であり、α（％）は、マージンである。

　上限ＳＯＣ値（％）は、蓄電池１１が満充電状態の場合のＳＯＣであってもよく、α（％）は、蓄電池、再生可能エネルギー発電システム等の使用状態、使用環境などによって適宜調整してもよい。一定期間における期待充電量は、翌日、翌週、翌月等の一定期間の期待充電量であってもよく、今後の一定期間の平均期待充電量（例えば、一日平均、週平均、月平均等の期待充電量）であってもよい。期待充電量は、期待発電量（ｋＷｈ）から負荷への予想供給電力（ｋＷｈ）及びシステム外部への予想供給電力（例えば、売電した電力（ｋＷｈ））を差し引いた電力量であってもよい。再生可能エネルギー発電装置２１の発電量が多い時期（例えば、太陽光発電量の多い夏季）は期待充電量が多くなる傾向にあり、再生可能エネルギー発電装置２１の発電量が少ない時期（例えば、太陽光発電量の少ない冬季）は期待充電量が少なくなる傾向にある。その結果、再生可能エネルギー発電装置２１の発電量が多い時期は、下限ＳＯＣ値が比較的小さくなり、再生可能エネルギー発電装置２１の発電量が少ない時期は、下限ＳＯＣ値が比較的大きくなる。

　再生可能エネルギー発電装置２１の発電量が少ない時期、例えば、太陽光発電量の少ない冬季又は風力発電量の少ない夏季においても、蓄電池１１のＳＯＣが特定の下限値未満にならないように蓄電池１１のＳＯＣが制御され、例えば、蓄電池１１のＳＯＣが特定の下限値付近（但し、特定の下限値以上）を維持するように蓄電池１１のＳＯＣが制御される。そのため、再生可能エネルギー発電装置２１の発電量が少ない時期においても、均等充電に必要な外部電力量を削減することが可能となり、均等充電に必要な電気代を削減することが可能となる。

　統括コントローラ４が、上記式（１）を満たすように蓄電池１１のＳＯＣを制御する場合、式（１）を満たす範囲で蓄電池１１の充放電を制御し、蓄電池１１のＳＯＣを制御している際に負荷６にて消費される電力として不足する電力は、外部電力系統３から負荷６に供給される。

　統括コントローラ４は、蓄電池１１の充電状態が、蓄電池１１本来の下限ＳＯＣ値（％）に一定期間における蓄電池１１の自己放電量（ｋＷｈ）を用いて算出される値（％）を追加し、さらにマージン（％）を追加した値以上となるように蓄電池１１の充電を制御することが好ましい。これにより、蓄電池１１の充電状態は、一定期間における自己放電量（ｋＷｈ）を考慮した範囲で蓄電池１１の充電状態が制御され、例えば、過放電のリスクを低減することが可能となる。このとき、蓄電池１１は、リチウムイオン二次電池であってもよい。

　より具体的には、統括コントローラ４は、以下の式（２）を満たすように蓄電池１１の充電を制御してもよい。
　下限ＳＯＣ値≧蓄電池１１本来の下限ＳＯＣ値＋［Ｑｓ／電池容量（ｋＷｈ）］×１００×ｘ＋β・・・式（２）
　式（２）中、下限ＳＯＣ値（％）は蓄電池１１の充電状態の下限値であり、蓄電池１１本来の下限ＳＯＣ値（％）は蓄電池１１がとり得る充電状態の下限値であり、Ｑｓ（ｋＷｈ）は、蓄電池１１における１ヶ月間の自己放電量であり、１ヶ月の自己放電量であり、電池容量（ｋＷｈ）は、蓄電池の電池容量であり、ｘ（ヶ月）は、再生可能エネルギー発電装置２１での発電量が特定の条件を満たすと推測される期間であり、β（％）は、マージンである。
　なお、統括コントローラ４が蓄電池１１の電力を用いて動作する場合、統括コントローラ４の消費電力を自己放電量に含めた上で蓄電池１１のＳＯＣを制御することが好ましい。
　蓄電池１１本来の下限ＳＯＣ値（％）は、蓄電池１１が機能上取り得る下限ＳＯＣ値であってもよく、停電等に備えて、通常残しておく蓄電残量に対応するＳＯＣ値であってもよい。
　式（２）を満たすように蓄電池１１のＳＯＣを制御することで、過放電のリスクを好適に低減することが可能となる。

　β（％）は、蓄電池、再生可能エネルギー発電システム等の使用状態、使用環境などによって適宜調整してもよい。ｘ（ヶ月）における特定の条件を満たすと推測される期間とは、再生可能エネルギー発電装置２１での発電量が一定の発電量以下になると推測される期間であってもよく、再生可能エネルギー発電装置２１でのひと月あたりの発電量が、ひと月あたりの最大の発電量に対して特定の割合以下になると推測される期間などであってもよい。
　ｘ（ヶ月）は、現時点から１２ヶ月以内における特定の条件を満たすと推測される期間であってもよく、現時点から６ヶ月以内における特定の条件を満たすと推測される期間であってもよい。

　再生可能エネルギー発電システム１Ａが蓄電池１１として鉛蓄電池及びリチウムイオン二次電池を備えていてもよい。例えば、再生可能エネルギー発電システム１Ａが蓄電池１１として鉛蓄電池を含む蓄電ユニット１０（蓄電ユニット１０Ａとする）と、蓄電池１１としてリチウムイオン二次電池を含む蓄電ユニット１０（蓄電ユニット１０Ｂとする）とを並列で備えていてもよい。この場合、蓄電ユニット１０Ａに含まれる蓄電池１１（鉛蓄電池）については、蓄電池１１の充電状態が蓄電池１１の充電状態の上限値（％）から一定期間における期待充電量（ｋＷｈ）を用いて算出される値（％）を差し引き、さらにマージン（％）を追加した値以上となるように蓄電池１１の充電を制御してもよく、好ましくは上記式（１）を満たすように蓄電池１１の充電を制御してもよい。蓄電ユニット１０Ｂに含まれる蓄電池１１（リチウムイオン二次電池）については、蓄電池１１の充電状態が蓄電池１１本来の下限ＳＯＣ値（％）に一定期間における蓄電池１１の自己放電量（ｋＷｈ）を用いて算出される値（％）を追加し、さらにマージン（％）を追加した値以上となるように蓄電池１１の充電を制御してもよく、好ましくは上記式（２）を満たすように蓄電池１１の充電を制御してもよい。

　本開示の蓄電装置の充電方法は、再生可能な自然エネルギーを利用して発電する再生可能エネルギー発電装置、並びに、前記再生可能エネルギー発電装置から出力される電力及びシステム外部から供給される電力を貯蔵可能、かつ、貯蔵した電力を放出可能である蓄電装置を用い、前記蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）が、前記再生可能エネルギー発電装置の発電出力関連情報に基づいて定められた前記蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）の下限値以上となるように前記蓄電装置の充電を制御する方法である。このような蓄電装置の充電方法は、本開示の再生可能エネルギー発電システムを用いて実現することができる。

（均等充電による電気代削減）
　以下、蓄電池が鉛蓄電池である場合に、本開示の蓄電装置の充電方法による均等充電を行った際の電気代削減効果について説明する。
　ひと月当りの均等充電回数をｙ（回／月）、鉛蓄電池本来の下限ＳＯＣをSOC_Llimit（％）、本開示の制御を行った場合の下限ＳＯＣをSOC_LClimit（％）、鉛蓄電池の電池容
量をＱ（ｋＷｈ）、電気代をｚ（￥／ｋＷｈ）とする。鉛蓄電池本来の下限ＳＯＣは、下限ＳＯＣの制御を行わない場合のＳＯＣである。均等充電による１ヶ月の電気代削減効果は以下の式（３）で表される。
(SOC_LClimit - SOC_Llimit)×Q×z×y・・・式（３）

＜比較例１＞
　ここで、下限ＳＯＣの制御を行わない場合を比較例１とする。ひと月当りの均等充電回数ｙを２回／月（年間に換算すると、２４回／年）とし、鉛蓄電池の電池容量Ｑを４０ｋＷｈとし、電気代ｚを２０￥／ｋＷｈとする。さらに、鉛蓄電池本来の下限ＳＯＣを３０％と仮定し、均等充電に不足した電力を外部電力系統からすべて取得したと仮定した場合、比較例１での均等充電に係る電気代は以下のように算出される。
　［（１００－３０）／１００］×４０×２０×２４＝１３４４０円

＜実施例１＞
　ここで、下限ＳＯＣの制御を行う場合を実施例１とする。実施例１では、式（１）に基づく下限ＳＯＣの制御の結果、１～３月における下限ＳＯＣ及び１０月～１２月における下限ＳＯＣを８０％に制御し、４～６月における下限ＳＯＣ及び７～９月における下限ＳＯＣを３０％に制御したと仮定する。さらに、均等充電に不足した電力を外部電力系統からすべて取得したと仮定した場合、実施例１での均等充電に係る電気代は以下のように算出される。
　［（１００－８０）／１００］×４０×２０×１２＋［（１００－３０）／１００］×４０×２０×１２＝８６４０円

＜実施例２＞
　実施例１とは異なる下限ＳＯＣの制御を行う場合を実施例２とする。実施例２では、ひと月あたりの期待充電量が低下する１月～３月及び１０月～１２月において、下限ＳＯＣを１００％に制御したと仮定する。さらに、均等充電に不足した電力を外部電力系統からすべて取得したと仮定した場合、実施例２での均等充電に係る電気代は以下のように算出される。
　［（１００－１００）／１００］×４０×２０×１２＋［（１００－３０）／１００］×４０×２０×１２＝６７２０円

　実施例１、２及び比較例１の結果をまとめると以下の表１の通りである。表１に示すように、実施例１、２では比較例１に対して電気代の削減効果が得られた。

　２０２２年６月６日に出願された日本国特許出願２０２２－０９１５４８号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

１Ａ…蓄電システム、２…内部電力配線、３…外部電力系統、４…統括コントローラ、５…連係点、６…負荷、１０…蓄電ユニット、１１…蓄電池、１２…バッテリーマネジメントユニット（ＢＭＵ）、１３、２２…パワーコンディショニングシステム（ＰＣＳ）、２０…発電ユニット、２１…発電装置、３０…天気情報サービス

Claims

　再生可能な自然エネルギーを利用して発電する再生可能エネルギー発電装置と、
　前記再生可能エネルギー発電装置から出力される電力及びシステム外部から供給される電力を貯蔵可能、かつ、貯蔵した電力を放出可能である蓄電装置と、
　前記蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）が、前記再生可能エネルギー発電装置の発電出力関連情報に基づいて定められた前記蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）の下限値以上となるように前記蓄電装置の充電を制御する制御部と、
　を備える再生可能エネルギー発電システム。
　前記制御部は、前記蓄電装置の充電状態が、前記蓄電装置の充電状態の上限値（％）から一定期間における期待充電量（ｋＷｈ）を用いて算出される値（％）を差し引き、さらにマージン（％）を追加した値以上となるように前記蓄電装置の充電を制御する請求項１に記載の再生可能エネルギー発電システム。
　前記制御部は、前記蓄電装置の充電状態が、蓄電装置本来の下限ＳＯＣ値（％）に一定期間における蓄電装置の自己放電量（ｋＷｈ）を用いて算出される値（％）を追加し、さらにマージン（％）を追加した値以上となるように前記蓄電装置の充電を制御する請求項１に記載の再生可能エネルギー発電システム。
　前記蓄電装置は複数の鉛蓄電池を含み、
　前記制御部は、定期的に前記再生可能エネルギー発電装置から出力される電力を用いて前記複数の鉛蓄電池の充電を行い、一定の期間経過後に前記複数の鉛蓄電池の均等充電が完了していない場合には、システム外部から電力を前記複数の鉛蓄電池に供給して均等充電を完了させる制御を行う請求項１に記載の再生可能エネルギー発電システム。
　再生可能な自然エネルギーを利用して発電する再生可能エネルギー発電装置、並びに、前記再生可能エネルギー発電装置から出力される電力及びシステム外部から供給される電力を貯蔵可能、かつ、貯蔵した電力を放出可能である蓄電装置を用い、
　前記蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）が、前記再生可能エネルギー発電装置の発電出力関連情報に基づいて定められた前記蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）の下限値以上となるように前記蓄電装置の充電を制御する蓄電装置の充電方法。
　前記発電出力関連情報は、天気予報情報及び前記再生可能エネルギー発電装置による過去の発電出力情報の少なくとも一方を含む請求項５に記載の蓄電装置の充電方法。