JP6712802B2 - 蓄電システム、制御装置、及び蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、並列接続された複数の蓄電装置と制御装置を備える蓄電システム、制御装置、及び蓄電装置に関する。

近年、分離型の蓄電システムが普及してきている。分離型の蓄電システムでは、並列接続された複数の蓄電装置がパワーコンディショナから離れた位置に設置される。また並列接続された複数の蓄電装置もそれぞれ離れた位置に設置されることがある。並列接続された複数の蓄電装置を備える蓄電システムでは、システムの最大出力容量を確保するため、蓄電装置間の充電状態(ＳＯＣ：State of Charge)をできるだけ均一に管理することが求められる。ＳＯＣを均一化する方法として、複数の蓄電装置間のＳＯＣに応じて各蓄電装置に充放電量を分配する方法がいくつか提案されている。

例えば、各蓄電装置の放電許容量の比率から放電分配率を算出し、各蓄電装置に放電分配率に応じた電力指令値を設定する。同様に各蓄電装置の充電許容量の比率から充電分配率を算出し、各蓄電装置に充電分配率に応じた電力指令値を設定する（例えば、特許文献１参照）。このような制御を行うためには、複数の蓄電装置を管理する制御装置で各蓄電装置のＳＯＣを把握し、各蓄電装置に対して個別に指令値を与える必要がある。

特開２００８−１０９８４０号公報

しかしながら、分離型の蓄電システムでは指令値を通信で与える必要があり、指令値が共通ではなく蓄電装置ごとに個別に生成されるシステムでは通信量が増大する。接続台数が多くなるほど通信量が増大し、通信仕様によっては設定期間内に全ての蓄電装置に指令値を送ることができない場合も発生し得る。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、分散型の蓄電システムにおいて、通信量の増大を抑えつつＳ０Ｃに応じた、充放電量の分配制御が可能な蓄電システム、制御装置、及び蓄電装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の記載の蓄電システムは、並列接続された複数の蓄電装置と、前記複数の蓄電装置と通信線で接続され、前記複数の蓄電装置が充電または放電すべき総電力量を前記複数の蓄電装置の数で割った電力量に対応する基準値を前記複数の蓄電装置に送信するとともに、前記複数の蓄電装置の充電状態をもとに決定した各蓄電装置に対する前記基準値を補正するための補正値を各蓄電装置に送信する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記補正値を前記基準値の送信頻度より少ない頻度で送信する。

本発明によれば、分散型の蓄電システムにおいて、通信量の増大を抑えつつＳ０Ｃに応じた、充放電量の分配制御が可能となる。

本発明の実施の形態に係る、太陽光発電システムと連携した蓄電システム１の構成例を示す図である。 実施例１に係る、共通制御部から第１ＳＢ制御部及び第２ＳＢ制御部への指令値通知タイミングの一例を示す図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、実施例１に係る、第１蓄電装置及び第２蓄電装置の電流指令値を示す図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、実施例２に係る、第１蓄電装置及び第２蓄電装置の電流指令値を示す図である。 実施例３に係る、共通制御部から第１ＳＢ制御部及び第２ＳＢ制御部への指令値通知タイミングの一例を示す図である。 図６（ａ）、（ｂ）は、実施例３に係る、第１蓄電装置及び第２蓄電装置の電流指令値を示す図である。 実施例４に係る、共通制御部から第１ＳＢ制御部及び第２ＳＢ制御部への指令値通知タイミングと、第１ＳＢ制御部及び第２ＳＢ制御部から共通制御部へのＳＯＣ通知タイミングの一例を示す図である。 図８（ａ）−（ｃ）は、実施例４に係る、第１蓄電部のＳＯＣ＿１及び第２蓄電部のＳＯＣ＿２の推移例と、第１蓄電装置及び第２蓄電装置の電流指令値の更新例を示す図である。 実施例５に係る、共通制御部から第１ＳＢ制御部及び第２ＳＢ制御部への指令値通知タイミングの一例を示す図である。 実施例５に係る、第１蓄電装置及び第２蓄電装置の電流指令値を示す図である。 実施例６に係る、第１蓄電装置及び第２蓄電装置の電流指令値を示す図である。 図１２（ａ）−（ｃ）は、変形例１に係る、第１蓄電装置及び第２蓄電装置の電流指令値を示す図である。 図１３（ａ）、（ｂ）は、変形例２に係る、第１蓄電装置及び第２蓄電装置の電流指令値を示す図である。 本発明の実施の形態に係る、太陽光発電システムと連携した蓄電システムの別の構成例を示す図である。

図１は、本発明の実施の形態に係る、太陽光発電システム１０と連携した蓄電システム（創蓄連携システム）１の構成例を示す図である。蓄電システム１は、直流バス４０に対して並列接続された複数の蓄電装置２０と、１つの電力変換装置３０を備える。以下、本実施の形態では第１蓄電装置２０ａと第２蓄電装置２０ｂの２つの蓄電装置２０が並列接続される例を想定する。第１蓄電装置２０ａ、第２蓄電装置２０ｂ、及び電力変換装置３０は、それぞれ別の筐体に設置され、通信線５０で接続される。さらに直流バス４０に対して、太陽光発電システム１０が複数の蓄電装置２０と並列に接続される。

太陽光発電システム１０は、太陽電池１１、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２及び制御部１３を含む。ＤＣ−ＤＣコンバータ１２は、太陽電池１１から供給される直流電力を別の電圧の直流電力に変換し、当該変換した直流電力を直流バス４０に出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１２は例えば、昇圧チョッパで構成することができる。

制御部１３は、太陽電池１１の出力電力が最大になるようＤＣ−ＤＣコンバータ１２を制御する。制御部１３の構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ素子、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＦＰＧＡ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。

制御部１３は、太陽電池１１の発電電圧および発電電流である、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２の入力電圧および入力電流を検出する。制御部１３は、検出した入力電圧および入力電流をもとに計測された太陽電池１１の発電電力を、最大電力点（最適動作点）に維持するための指令値を生成する。具体的には山登り法に従い動作点電圧を所定のステップ幅で変化させて最大電力点を探索し、最大電力点を維持するための指令値を生成する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１２は、生成された指令値に基づく駆動信号に応じて動作する。

第１蓄電装置２０ａは、蓄電部２１ａ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２ａ及び制御部２３ａを含む。制御部２３ａの構成も、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。蓄電部２１ａは蓄電池２１１ａ及び監視部２１２ａを含む。蓄電池２１１ａは、直列または直並列接続された複数の蓄電池セルにより構成される。蓄電池セルにはリチウムイオン蓄電池、ニッケル水素蓄電池などを使用できる。なお蓄電池２１１ａの代わりに電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどのキャパシタを使用してもよい。監視部２１２ａは当該複数の蓄電池セルの電圧、電流、温度を監視し、当該複数の蓄電池セルの監視データとして制御部２３ａに送信する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２２ａは、蓄電部２１ａと直流バス４０の間に接続され、蓄電部２１ａを充放電する双方向コンバータである。制御部２３ａは、指令値をもとにＤＣ−ＤＣコンバータ２２ａを制御して、蓄電部２１ａを定電流（ＣＣ）／定電圧（ＣＶ）で充電／放電する。本実施の形態では、電力変換装置３０の制御部３２から通信線５０を介して受信する電流指令値をもとに定電流（ＣＣ）で充電／放電する場面を考える。

制御部２３ａは、監視部２１２ａから受信する蓄電池２１１ａの電圧および電流をもとに、蓄電池２１１ａのＳＯＣを推定する。蓄電池２１１ａのＳＯＣは、電流積算法またはＯＣＶ法により推定することができる。制御部２３ａは、推定したＳＯＣを通信線５０を介して電力変換装置３０の制御部３２に定期的に送信する。第２蓄電装置２０ｂも基本的に第１蓄電装置２０ａと同様の構成である。

電力変換装置３０は、インバータ３１及び制御部３２を含み、本蓄電システム１のパワーコンディショナシステム（ＰＣＳ）としての役割を果たす。制御部３２の構成も、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。

電力変換装置３０の制御部３２（以下、共通制御部３２と表記する）は、第１蓄電装置２０ａの制御部２３ａ（以下、第１ＳＢ制御部２３ａと表記する）、第２蓄電装置２０ｂの制御部２３ｂ（以下、第２ＳＢ制御部２３ｂと表記する）、及び太陽光発電システム１０の制御部１３と通信線５０で接続される。例えばＲＳ−４８５規格に対応したケーブルで接続され、当該規格に準拠した通信方式に従いシリアル通信する。また、ＴＣＰ／ＩＰ及びイーサネット（登録商標）規格に準拠した通信ネットワークで構築してもよい。なお太陽光発電システム１０のＤＣ−ＤＣコンバータ１２及び制御部１３は電力変換装置３０の筐体内に設置されてもよく、その場合、共通制御部３２と、太陽光発電システム１０の制御部１３とを通信を介さずに直接、信号線で接続することができる。本実施の形態では共通制御部３２が、第１ＳＢ制御部２３ａ、第２ＳＢ制御部２３ｂ、及び太陽光発電システム１０の制御部１３を管理する共通の管理部としての役割を果たす。

インバータ３１は、直流バス４０から入力される直流電力を交流電力に変換して、当該変換した交流電力を系統４または負荷５に供給する。またインバータ３１は、系統４から供給される交流電力を直流電力に変換して、当該変換した直流電力を直流バス４０に出力する。共通制御部３２は、直流バス４０の電圧を検出し、検出したバス電圧を目標値に一致させるための指令値を生成する。インバータ３１は、生成された指令値に基づく駆動信号に応じて動作する。

図１に示す蓄電システム１では、太陽光発電システム１０が直流バス４０に出力する電力、第１蓄電装置２０ａが直流バス４０に出力する電力（充電の場合は負の電力）及び第２蓄電装置２０ｂが直流バス４０に出力する電力（充電の場合は負の電力）の合計と、インバータ３１が系統４または負荷５に出力する電力が均衡している必要がある。前者が後者より大きくなると直流バス４０の電圧が上昇し、後者が前者より大きくなると直流バス４０の電圧が低下する。インバータ３１の直流側の電力（直流バス４０の電力）は主に、太陽電池１１の発電量により変動する。インバータ３１の交流側の電力は主に、負荷５の消費電力により変動する。

インバータ３１の直流側の電力の方が大きい場合、共通制御部３２は、第１ＳＢ制御部２３ａ及び第２ＳＢ制御部２３ｂに放電量の減少または充電量の増加を指示する。一方、インバータ３１の交流側の電力の方が大きい場合、共通制御部３２は、第１ＳＢ制御部２３ａ及び第２ＳＢ制御部２３ｂに放電量の増加または充電量の減少を指示する。

従来、共通制御部３２は直流バス４０の余剰電力または不足電力を、蓄電装置２０の接続台数で除算し、各蓄電装置２０のＳＯＣ比率に応じて各蓄電装置２０が放電または充電すべき電力値を決定していた。共通制御部３２は、決定した各蓄電装置２０の放電量または充電量に応じた電流指令値を生成し、通信線５０を介して各蓄電装置２０に電流指令値を送信していた。電流指令値は、指令値の更新タイミング毎に送信されるため、蓄電装置２０の接続台数がＮ台の場合、Ｎ倍の指令値送信が発生していた。以下、指令値の送信に必要なデータ量を圧縮して、通信負荷を低下させる手法を説明する。

（実施例１）
実施例１において共通制御部３２は、第１ＳＢ制御部２３ａから蓄電部２１ａのＳＯＣを、第２ＳＢ制御部２３ｂから蓄電部２１ｂのＳＯＣをそれぞれ定期的（例えば、１ｓｅｃ間隔）に取得する。共通制御部３２は、第１蓄電装置２０ａと第２蓄電装置２０ｂが充電または放電すべき総電力量（即ち、直流バス４０の電力と負荷５の消費電力を平衡させるために必要な電力量）を決定する。共通制御部３２は、取得した蓄電部２１ａのＳＯＣと蓄電部２１ｂのＳＯＣの比率と、決定した総電力量に応じて第１蓄電装置２０ａと第２蓄電装置２０ｂのそれぞれの電流指令値を算出する。例えば、蓄電部２１ａのＳＯＣが６０％、蓄電部２１ｂのＳＯＣが４０％の場合において、放電の場合は３：２で総電力量を分配し、充電の場合は２：３で総電力量を分配する。

共通制御部３２は、総電力量を接続台数の２で割った電力量に対応する基準指令値を生成する。この基準指令値は、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂに共通の電流指令値となる。また共通制御部３２は、基準指令値と第１蓄電装置２０ａの電流指令値との差分（オフセット）で規定される第１蓄電装置２０ａの補正値１を生成し、同様に基準指令値と第２蓄電装置２０ｂの電流指令値との差分で規定される第２蓄電装置２０ｂの補正値２を生成する。共通制御部３２は通信線５０を介して、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂに基準指令値を所定の送信頻度で送信するとともに、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂに補正値１、２をそれぞれ、基準指令値の送信頻度より少ない頻度で送信する。

第１ＳＢ制御部２３ａは基準指令値と補正値１を受信し、基準指令値に補正値１を加算して自己に対する電流指令値を復元する。第１ＳＢ制御部２３ａは復元した電流指令値をもとにＤＣ−ＤＣコンバータ２２ａを制御する。同様に第２ＳＢ制御部２３ｂは基準指令値と補正値２を受信し、基準指令値に補正値２を加算して自己に対する電流指令値を復元する。第２ＳＢ制御部２３ｂは復元した電流指令値をもとにＤＣ−ＤＣコンバータ２２ｂを制御する。

図２は、実施例１に係る、共通制御部３２から第１ＳＢ制御部２３ａ及び第２ＳＢ制御部２３ｂへの指令値通知タイミングの一例を示す図である。図２に示す例では共通制御部３２は、基準指令値を第１ＳＢ制御部２３ａ及び第２ＳＢ制御部２３ｂに例えば、１００ｍｓｅｃ間隔で通知する。また共通制御部３２は、補正値１及び補正値２を第１ＳＢ制御部２３ａ及び第２ＳＢ制御部２３ｂにそれぞれ例えば、数分間隔で通知する。

図３（ａ）、（ｂ）は、実施例１に係る、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂの電流指令値を示す図である。図３（ａ）は、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂに放電指示する場合に生成される基準指令値、補正値１及び補正値２の関係を示した図である。図３（ｂ）は、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂに充電指示する場合に生成される基準指令値、補正値１及び補正値２の関係を示した図である。横軸は第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂに要求される総放電電力／総充電電力を、縦軸は第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂのそれぞれに要求される放電電力／充電電力を示している。

図３（ａ）、（ｂ）に示す例では蓄電部２１ａのＳＯＣが、蓄電部２１ｂのＳＯＣより大きい状態を前提としている。この前提では放電指示の場合、補正値１は正の値になり、補正値２は負の値になる。充電指示の場合、この逆の関係になる。

以上説明したように実施例１によれば、各蓄電装置２０に通知するデータ量の増加を抑えつつ、各蓄電装置２０間のＳＯＣのバランスをとることで、常時最大出力が可能な状況を維持できる。

（実施例２）
実施例２に係る処理は実施例１に係る処理と、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂの基準指令値を生成するまでの処理は同じである。共通制御部３２は、基準指令値と第１蓄電装置２０ａの電流指令値との比率で規定される第１蓄電装置２０ａの補正値１を生成し、同様に基準指令値と第２蓄電装置２０ｂの電流指令値との比率で規定される第２蓄電装置２０ｂの補正値２を生成する。共通制御部３２は通信線５０を介して、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂに基準指令値を所定の送信頻度で送信するとともに、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂに補正値１及び補正値２をそれぞれ、基準指令値の送信頻度より少ない頻度で送信する。

第１ＳＢ制御部２３ａは基準指令値と補正値１を受信し、基準指令値に補正値１を乗算して自己に対する電流指令値を復元する。第１ＳＢ制御部２３ａは復元した電流指令値をもとにＤＣ−ＤＣコンバータ２２ａを制御する。同様に第２ＳＢ制御部２３ｂは基準指令値と補正値２を受信し、基準指令値に補正値２を乗算して自己に対する電流指令値を復元する。第２ＳＢ制御部２３ｂは復元した電流指令値をもとにＤＣ−ＤＣコンバータ２２ｂを制御する。実施例２に係る、共通制御部３２から第１ＳＢ制御部２３ａ及び第２ＳＢ制御部２３ｂへの指令値通知タイミングは、図２と同様である。

図４（ａ）、（ｂ）は、実施例２に係る、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂの電流指令値を示す図である。図４（ａ）は、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂに放電指示する場合に生成される基準指令値、補正値１及び補正値２の関係を示した図である。図４（ｂ）は、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂに充電指示する場合に生成される基準指令値、補正値１及び補正値２の関係を示した図である。

図４（ａ）、（ｂ）に示す例も、図３（ａ）、（ｂ）に示した例と同様に蓄電部２１ａのＳＯＣが、蓄電部２１ｂのＳＯＣより大きい状態を前提としている。この前提では放電指示の場合、補正値１は１を超える値になり、補正値２は１未満の値になる。なお補正値１は、第１蓄電装置２０ａの電流指令値を基準指令値で除算した値から１を減算した値で規定してもよい（＋Ｘ［％］）。同様に補正値２も、第２蓄電装置２０ｂの電流指令値を基準指令値で除算した値から１を減算した値で規定してもよい（−Ｘ［％］）。充電指示の場合、補正値１と補正値２の関係が逆になる。

以上説明したように実施例２によれば、実施例１と同様の効果を奏する。さらに実施例１と比較して、より高精度な電流指令値を第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂに通知することができる。実施例１、２に共通して、基準指令値の送信頻度より補正値１及び補正値２の送信頻度が低い。従って第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂに要求される総放電電力または総充電電力が変化した場合、基準指令値にはその変化が早く反映されるが、補正値１及び補正値２にはその変化が遅れて反映されることになる。

例えば、総放電電力が大きく低下した場合、基準指令値は少なくとも１００ｍｓｅｃ後には大きく低下するが、補正値１及び補正値２は数分後にならないと変化しない。この間、実施例１では補正値１及び補正値２が定数で与えられるため、補正値１を基準指令値に加算して得られる第１蓄電装置２０ａの電流指令値は過大になり、補正値２を基準指令値に加算して得られる第２蓄電装置２０ｂの電流指令値は過小になる。これに対して、実施例２では補正値１及び補正値２が比率で与えられるため、補正値１を基準指令値に乗算して得られる第１蓄電装置２０ａの電流指令値、及び補正値２を基準指令値に乗算して得られる第２蓄電装置２０ｂの電流指令値は、いずれも適正値に近い値を維持できる。

（実施例３）
実施例３に係る処理も実施例１に係る処理と、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂの基準指令値を生成するまでの処理は同じである。共通制御部３２は、第１ＳＢ制御部２３ａから取得したＳＯＣ＿１と、第２ＳＢ制御部２３ｂから取得したＳＯＣ＿２を平均化したＳＯＣ＿０を共通補正値として生成する。共通制御部３２は通信線５０を介して、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂに基準指令値を所定の送信頻度で送信するとともに、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂに共通補正値を、基準指令値の送信頻度より少ない頻度で送信する。

第１ＳＢ制御部２３ａは基準指令値と共通補正値ＳＯＣ＿０を受信し、受信した基準指令値、共通補正値ＳＯＣ＿０及び自己のＳＯＣ＿１をもとに自己の電流指令値を生成する。第１ＳＢ制御部２３ａは生成した電流指令値をもとにＤＣ−ＤＣコンバータ２２ａを制御する。具体的には放電指示の場合、基準指令値に補正値１（ＳＯＣ＿１／ＳＯＣ＿０）を乗算して電流指令値を算出する。充電指示の場合、基準指令値に補正値１（ＳＯＣ＿０／ＳＯＣ＿１）または補正値１（２−ＳＯＣ＿１／ＳＯＣ＿０）を乗算して電流指令値を生成する。同様に第２ＳＢ制御部２３ｂは基準指令値と共通補正値ＳＯＣ＿０を受信し、受信した基準指令値、共通補正値ＳＯＣ＿０及び自己のＳＯＣ＿２をもとに自己の電流指令値を生成する。第２ＳＢ制御部２３ｂは生成した電流指令値をもとにＤＣ−ＤＣコンバータ２２ｂを制御する。

図５は、実施例３に係る、共通制御部３２から第１ＳＢ制御部２３ａ及び第２ＳＢ制御部２３ｂへの指令値通知タイミングの一例を示す図である。図５に示す例では共通制御部３２は、基準指令値を第１ＳＢ制御部２３ａ及び第２ＳＢ制御部２３ｂに例えば、１００ｍｓｅｃ間隔で通知する。また共通制御部３２は、共通補正値を第１ＳＢ制御部２３ａ及び第２ＳＢ制御部２３ｂに例えば、数分間隔で通知する。

図６（ａ）、（ｂ）は、実施例３に係る、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂの電流指令値を示す図である。図６（ａ）は、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂに放電指示する場合に生成される基準指令値、補正値１及び補正値２の関係を示した図である。図６（ｂ）は、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂに充電指示する場合に生成される基準指令値、補正値１及び補正値２の関係を示した図である。

図６（ａ）、（ｂ）に示す例も、図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）に示した例と同様に蓄電部２１ａのＳＯＣが、蓄電部２１ｂのＳＯＣより大きい状態を前提としている。この前提では放電指示の場合、補正値１は共通補正値ＳＯＣ＿０に対する蓄電部２１ａのＳＯＣ＿１の比率（ＳＯＣ＿１／ＳＯＣ＿０）で規定され、補正値２は共通補正値ＳＯＣ＿０に対する蓄電部２１ｂのＳＯＣ＿２の比率（ＳＯＣ＿２／ＳＯＣ＿０）で規定される。充電指示の場合、補正値１は蓄電部２１ａのＳＯＣ＿１に対する共通補正値ＳＯＣ＿０の比率（ＳＯＣ＿０／ＳＯＣ＿１）で規定され、補正値２は蓄電部２１ｂのＳＯＣ＿２に対する共通補正値ＳＯＣ＿０の比率（ＳＯＣ＿０／ＳＯＣ＿２）で規定される。

以上説明したように実施例３によれば、実施例２と同様の効果を奏する。また補正値も共通化できるため、実施例１及び実施例２と比較して、通信量をさらに圧縮することができる。

（実施例４）
実施例４に係る処理は実施例３に係る処理と、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂの基準指令値を生成するまでの処理は同じである。共通制御部３２は、第１ＳＢ制御部２３ａから取得したＳＯＣ＿１と第２ＳＢ制御部２３ｂから取得したＳＯＣ＿２を平均化したＳＯＣ＿０を共通補正値として生成する。実施例４では、前回の共通補正値の生成時に使用したＳＯＣ＿１またはＳＯＣ＿２の少なくとも一方が、所定値以上変化したとき、新たな共通補正値を生成する。従ってＳＯＣ＿１及びＳＯＣ＿２の値の変化が小さい間は新たな共通補正値が生成されないことになる。

共通制御部３２は通信線５０を介して、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂに基準指令値を所定の送信頻度で送信する。さらに共通制御部３２は、新たな共通補正値ＳＯＣ＿０を生成したとき、当該共通補正値ＳＯＣ＿０を第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂに送信する。

図７は、実施例４に係る、共通制御部３２から第１ＳＢ制御部２３ａ及び第２ＳＢ制御部２３ｂへの指令値通知タイミングと、第１ＳＢ制御部２３ａ及び第２ＳＢ制御部２３ｂから共通制御部３２へのＳＯＣ通知タイミングの一例を示す図である。図７に示す例では共通制御部３２は、基準指令値を第１ＳＢ制御部２３ａ及び第２ＳＢ制御部２３ｂに例えば、１００ｍｓｅｃ間隔で通知する。第１ＳＢ制御部２３ａ及び第２ＳＢ制御部２３ｂはＳＯＣ＿１及びＳＯＣ＿２をそれぞれ、共通制御部３２に例えば、１ｓｅｃ間隔で通知する。共通制御部３２は、ＳＯＣ＿１またはＳＯＣ＿２の少なくとも一方の変化が所定値より大きくなったとき、共通補正値ＳＯＣ＿０を生成し、第１ＳＢ制御部２３ａ及び第２ＳＢ制御部２３ｂに通知する。

図８（ａ）−（ｃ）は、実施例４に係る、蓄電部２１ａのＳＯＣ＿１及び蓄電部２１ｂのＳＯＣ＿２の推移例と、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂの電流指令値の更新例を示す図である。図８（ｂ）は、指令値更新前の第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂの電流指令値を、図８（ｃ）は、指令値更新後の第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂの電流指令値をそれぞれ示している。共通制御部３２は、図８（ａ）に示す蓄電部２１ａのＳＯＣ＿１が所定値（ΔＳＯＣ）低下したことを検出すると、新たな共通補正値ＳＯＣ＿０を生成し、第１ＳＢ制御部２３ａ及び第２ＳＢ制御部２３ｂに通知する。

以上説明したように実施例４によれば、実施例３と同様の効果を奏する。また補正値の更新および通知を時間規定ではなくＳＯＣに所定値以上の変動があった場合に行う。従って通信量の増大を抑えつつ、ＳＯＣの変動に追従して、必要な総充放電量を第１蓄電装置２０ａと第２蓄電装置２０ｂ間で精度良く分配することができる。

（実施例５）
実施例５では共通制御部３２は、いずれかの蓄電装置２０が指令値通りに充放電できない場合、蓄電部２１ａ及び蓄電部２１ｂのＳＯＣに応じて、必要な総充放電量を蓄電部２１ａ及び蓄電部２１ｂに再分配して指令値を更新する。共通制御部３２は、更新した基準指令値と補正値を第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂに通知する。蓄電装置２０が指令値通りに充放電できない場合とは、充放電量が上限値または下限値に到達して、上限値または下限値でクリップされて動作される場合や、蓄電装置２０側の保護機能により、充電禁止状態または放電禁止状態になる場合が該当する。

共通制御部３２は、蓄電装置２０が指令値通りに充放電できない状態を蓄電装置２０から通知を受けることにより認識する。また共通制御部３２側で各蓄電装置２０のＳＯＣを管理しておくことで、指令値通りに動作できない状態に至っているかを推定することも可能である。

共通制御部３２は、第１蓄電装置２０ａまたは第２蓄電装置２０ｂの充放電量が上限値または下限値にクリップされて動作している場合、クリップ動作している蓄電装置２０の充放電量を当該上限値または当該下限値に固定した状態で、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂの電流指令値を再計算し、補正値を更新する。

図９は、実施例５に係る、共通制御部３２から第１ＳＢ制御部２３ａ及び第２ＳＢ制御部２３ｂへの指令値通知タイミングの一例を示す図である。図９に示す例では共通制御部３２は、基準指令値を第１ＳＢ制御部２３ａ及び第２ＳＢ制御部２３ｂに例えば、１００ｍｓｅｃ間隔で通知する。また共通制御部３２は第１ＳＢ制御部２３ａから、上限値または下限値に到達してクリップ動作に切り替わること示すリミット通知を受信すると、第１蓄電装置２０ａの電流指令値を当該上限値または下限値に対応する値に更新する。共通制御部３２は、必要な総充放電量に対応する電流指令値から、更新した第１蓄電装置２０ａの電流指令値を減算して、第２蓄電装置２０ｂの電流指令値を更新する。共通制御部３２は、基準指令値と第１蓄電装置２０ａの電流指令値をもとに補正値１を更新し、基準指令値と第２蓄電装置２０ｂの電流指令値をもとに補正値２を更新し、更新した補正値１及び補正値２を第１ＳＢ制御部２３ａ及び第２ＳＢ制御部２３ｂにそれぞれ通知する。

図１０は、実施例５に係る、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂの電流指令値を示す図である。第１蓄電装置２０ａの放電電力が上限値にクリップされる領域では、総放電電力の増加を、第２蓄電装置２０ｂの放電電力の増加分で全て賄うことになる。

なお蓄電装置２０が３台以上の場合、総放電電力の増加分を、クリップ動作していない２台以上の蓄電装置２０の放電電力の増加で賄うことになる。その際、クリップ動作していない２台以上の蓄電装置２０が、ＳＯＣ比率に応じてそれぞれが放電電力を増加させてもよいし、最もＳＯＣが高い蓄電装置２０が、放電電力の増加分を全て賄ってもよい。充電の場合は、最もＳＯＣが低い蓄電装置２０が、充電電力の増加分を全て賄ってもよい。

以上説明したように実施例５によれば、実施例１と同様の効果を奏する。さらに実施例５では、充放電量の上限値または下限値に到達した蓄電装置２０が発生しても、必要な総充放電量を確保することができる。

（実施例６）
実施例６では共通制御部３２は、いずれかの蓄電装置２０の充放電電力が所定の下限値に到達した場合、下限値に到達した蓄電装置２０を分配対象から除外して、残りの蓄電装置２０で、必要な総充放電量を分配するための指令値に更新する。例えば、蓄電装置２０の接続台数がＮの場合において１台が下限値に到達した場合、共通制御部３２は、必要な総充放電量を（Ｎ−１）で除算して新たな基準指令値を生成する。また共通制御部３２は新たな基準指令値をもとに、下限値に到達していない（Ｎ−１）台の蓄電装置２０の各ＳＯＣに応じて、当該蓄電装置２０の各補正値を生成する。なお下限値に到達した蓄電装置２０には停止指示を通知してもよいし、Ｏ［Ａ］の電流指令値を通知してもよい。

実施例６に係る充放電電力の下限値は、実施例５に示した電池の仕様に基づく値ではなく、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２を駆動するための消費電力を考慮した値に設定される。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の駆動電力を蓄電部２１から供給している構成では、蓄電部２１に充電する電力量より、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の駆動電力量の方が大きい場合、充電動作は蓄電部２１にとってマイナスの動作となる。従って実施例６に係る充放電電力の下限値は、少なくともＤＣ−ＤＣコンバータ２２の消費電力より高い値に設定される。

図１１は、実施例６に係る、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂの電流指令値を示す図である。第２蓄電装置２０ｂの放電電力が下限値より低い領域では、総放電電力の増加を、第１蓄電装置２０ａの放電電力の増加で全て賄うことになる。なお蓄電装置２０が３台以上の場合、総放電電力の増加分を、下限値に到達していない２台以上の蓄電装置２０の放電電力の増加で賄うことになる。その際、下限値に到達していない２台以上の蓄電装置２０が、ＳＯＣ比率に応じてそれぞれが放電電力を増加させてもよいし、最もＳＯＣが高い蓄電装置２０が、放電電力の増加分を全て賄ってもよい。充電の場合は、最もＳＯＣが低い蓄電装置２０が、充電電力の増加分を全て賄ってもよい。

以上説明したように実施例６によれば、実施例１と同様の効果を奏する。さらに実施例６では、充放電電力が下限値より低い蓄電装置２０が発生することによる、システム全体の効率低下を防止することができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

図１２（ａ）−（ｃ）は、変形例１に係る、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂの電流指令値を示す図である。変形例１は、実施例１を改良した例である。図１２（ａ）に示すように実施例１では、充放電電力が０に近い領域Ａ１では、第１蓄電装置２０ａと第２蓄電装置２０ｂ間で電力の融通（横流）が発生する。即ち、第１蓄電装置２０ａが放電した電力の一部が、第２蓄電装置２０ｂに充電される。電力の融通はＳＯＣの平準化には寄与するが、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２ａ及びＤＣ−ＤＣコンバータ２２ｂで損失が発生するため、融通前後で全体の蓄電量が低下する。

そこで図１２（ｂ）に示すように第１蓄電装置２０ａと第２蓄電装置２０ｂ間で電力の融通が発生する領域Ａ１では、オフセット量を所定の比率で減じて生成した補正値を使用する。また、実施例２に係る処理で生成した補正値を使用してもよい。これにより、第１蓄電装置２０ａと第２蓄電装置２０ｂ間の電力融通を防止することができる。また電力融通を防止するために蓄電装置２０を停止させる必要がないので、充放電移行時の起動／停止による遅延が発生せず、シームレスに動作できる。

図１２（ｃ）は、オフセット量を所定の比率で減じて生成した補正値を使用する領域を、電力融通が発生する領域Ａ１より広い領域Ａ２に設定した例である。この例では、第１蓄電装置２０ａの放電電力が、総電流目標値に対応する電力に到達する前に、オフセット量を所定の比率で減じて生成した補正値を使用する制御に切り替わる。これにより、第１蓄電装置２０ａと第２蓄電装置２０ｂ間の電力融通をより確実に防止することができるとともに、よりシームレスな動作が可能となる。

図１３（ａ）、（ｂ）は、変形例２に係る、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂの電流指令値を示す図である。変形例２は、実施例１を改良した別の例である。図１３（ａ）に示すように第１蓄電装置２０ａの放電電力が最大出力点より大きくなると、総電流目標値と、第１蓄電装置２０ａと第２蓄電装置２０ｂが実際に放電している総電流とが乖離してくる。

そこで図１３（ｂ）に示すように第１蓄電装置２０ａは、受信した基準指令値と補正値１を加算して生成した電流指令値が最大出力点を超える場合、自己の充放電電力を最大出力点にクリップさせる。即ち、自己の入力／出力電力を飽和させる。共通制御部３２は、基準指令値と補正値１が第１蓄電装置２０ａの最大出力を超える領域では、第１蓄電装置２０ａの飽和による第１蓄電装置２０ａの充放電量を補償するように、その不足分を第２蓄電装置２０ｂに割り当てる。これにより、総電流目標値と、第１蓄電装置２０ａと第２蓄電装置２０ｂが実際に放電する総電流との乖離を防止し、線形な制御を実現できる。

図１４は、本発明の実施の形態に係る、太陽光発電システム１０と連携した蓄電システム１の別の構成例を示す図である。図１に示した構成では、共通制御部を電力変換装置３０内に設ける例を説明したが、共通制御部を電力変換装置３０と独立した制御装置６０内に設けてもよい。また共通制御部を第１蓄電装置２０ａまたは第２蓄電装置２０ｂ内に設けてもよい。

上記の実施の形態では、直流バス４０に余剰電力が発生した場合、基準制御部から第１ＳＢ制御部２３ａ及び第２ＳＢ制御部２３ｂに放電量の減少または充電量の増加を指示することにより、余剰電力を解消する制御を説明した。この点、太陽光発電システム１０の制御部１３に太陽電池１１の発電量の抑制を指示してもよい。この場合、第１蓄電装置２０ａ及び第２蓄電装置２０ｂに充放電させる必要な総充放電量は、太陽電池１１の発電量抑制分を減算した後の値になる。

また上記の実施の形態では、蓄電システム１が太陽光発電システム１０と連携している例を説明した。この点、太陽光発電システム１０と連携しない構成でも上記の制御が適用可能である。この場合、蓄電部２１ａ及び蓄電部２１ｂへの充電は系統４からのみ行うことになる。

なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。

［項目１］
並列接続された複数の蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）と、
前記複数の蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）と通信線（５０）で接続され、前記複数の蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）が充電または放電すべき総電力量を前記複数の蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）の数で割った電力量に対応する基準値を前記複数の蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）に送信するとともに、前記複数の蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）の充電状態をもとに決定した各蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）に対する前記基準値を補正するための補正値を各蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）に送信する制御装置（３２／６０）と、を備え、
前記制御装置（３２／６０）は、前記補正値を前記基準値の送信頻度より少ない頻度で送信することを特徴とする蓄電システム（１）。
これによれば、通信量の増大を抑えつつ、充電状態に応じた充放電量の分配制御が可能となる。
［項目２］
前記制御装置（３２／６０）は、前記複数の蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）の充電状態をもとに各蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）の前記基準値に対する補正比率を決定し、決定した補正比率を各蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）に送信し、
各蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）は、前記制御装置（３２／６０）から受信した基準値と補正比率をもとに、充放電量を決定することを特徴とする項目１に記載の蓄電システム（１）。
これによれば、補正値を比率で規定することにより、差分で規定する場合より高精度な指令が可能となる。
［項目３］
前記制御装置（３２／６０）は、前記複数の蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）の充電状態を平均化した共通の補正値を生成し、生成した共通の補正値を前記複数の蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）に送信し、
各蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）は、前記制御装置（３２／６０）から受信した基準値、共通の補正値と、自己の充電状態をもとに、充放電量を決定することを特徴とする項目１に記載の蓄電システム（１）。
これによれば、基準値に加えて補正値も共通化することにより、通信量をさらに圧縮することができる。
［項目４］
前記複数の蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）はそれぞれ、自己の充電状態を定期的に前記制御装置（３２／６０）に送信し、
前記制御装置（３２／６０）は、少なくとも１つの蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）の充電状態が所定値以上変化したとき、前記補正値を生成し、生成した補正値を前記複数の蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）に送信することを特徴とする項目１から３のいずれかに記載の蓄電システム（１）。
これによれば、補正値の送信頻度を少なくすることができ、通信量をさらに圧縮することができる。
［項目５］
前記制御装置（３２／６０）は、いずれかの蓄電装置（２０ａ）の充放電量が上限値または下限値にクリップされているとき、当該蓄電装置（２０）の充放電量を当該上限値または当該下限値に固定した状態で、前記基準値と前記補正値を生成することを特徴とする項目１から３のいずれかに記載の蓄電システム（１）。
これによれば、いずれかの蓄電装置（２０ａ）の充放電量が上限値または下限値にクリップされた場合でも、全体の充放電量を、所望の電力量に維持することができる。
［項目６］
前記制御装置（３２／６０）は、いずれかの蓄電装置（２０ｂ）が停止、または当該蓄電装置（２０ｂ）の充放電量が下限より低いとき、当該蓄電装置（２０ｂ）を除いて前記基準値と前記補正値を生成することを特徴とする項目１から３のいずれかに記載の蓄電システム（１）。
これによれば、いずれかの蓄電装置（２０ｂ）が停止、または当該蓄電装置（２０ｂ）の充放電量が下限値より低い場合でも、全体の充放電量を、所望の電力量に維持することができる。
［項目７］
並列接続された複数の蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）と通信線（５０）で接続された制御装置（３２／６０）であって、
前記複数の蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）が充電または放電すべき総電力量を前記複数の蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）の数で割った電力量に対応する基準値を前記複数の蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）に送信するとともに、前記複数の蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）の充電状態をもとに決定した各蓄電装置に対する前記基準値を補正するための補正値を、前記基準値の送信頻度より少ない頻度で各蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）に送信することを特徴とする制御装置（３２／６０）。
これによれば、通信量の増大を抑えつつ、充電状態に応じた充放電量の分配制御が可能となる。
［項目８］
少なくとも１つの他の蓄電装置（２０ｂ）と並列接続され、制御装置（３２／６０）と通信線（５０）で接続された蓄電装置（２０ａ）であって、
前記制御装置（３２／６０）から、前記複数の蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）が充電または放電すべき総電力量を前記複数の蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）の数で割った電力量に対応する基準値を受信するとともに、前記複数の蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）の充電状態をもとに決定した各蓄電装置（２０ａ、２０ｂ）に対する前記基準値を補正するための補正値を、前記基準値の受信頻度より少ない頻度で受信し、受信した基準値と補正値をもとに、充放電量を決定することを特徴とする蓄電装置（２０ａ）。
これによれば、通信量の増大を抑えつつ、充電状態に応じた充放電量の分配制御が可能となる。

１ 蓄電システム、 ４ 系統、 ５ 負荷、 １０ 太陽光発電システム、 １１ 太陽電池、 １２ ＤＣ−ＤＣコンバータ、 １３ 制御部、 ２０ａ 第１蓄電装置、 ２１ａ 蓄電部、 ２１１ａ 蓄電池、 ２１２ａ 監視部、 ２２ａ ＤＣ−ＤＣコンバータ、 ２３ａ 制御部、 ２０ｂ 第２蓄電装置、 ２１ｂ 蓄電部、 ２１１ｂ 蓄電池、 ２１２ｂ 監視部、 ２２ｂ ＤＣ−ＤＣコンバータ、 ２３ｂ 制御部、 ３０ 電力変換装置、 ３１ インバータ、 ３２ 制御部、 ４０ 直流バス、 ５０ 通信線、 ６０ 制御装置。

Claims (8)

1. 直流バスに並列接続された複数の蓄電装置と、
   前記直流バスと電力系統との間に接続されたインバータと、
   前記複数の蓄電装置と通信線で接続され、前記複数の蓄電装置が充電または放電すべき総電力量を前記複数の蓄電装置の数で割った電力量に対応する基準値を前記複数の蓄電装置に送信するとともに、前記複数の蓄電装置の充電状態をもとに決定した各蓄電装置の前記基準値を補正するための補正値を各蓄電装置に送信する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記補正値を前記基準値の送信頻度より少ない頻度で送信することを特徴とする蓄電システム。
2. 前記制御装置は、前記複数の蓄電装置の充電状態をもとに各蓄電装置の前記基準値に対する補正比率を決定し、決定した補正比率を各蓄電装置に送信し、
   各蓄電装置は、前記制御装置から受信した基準値と補正比率をもとに、充放電量を決定することを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
3. 前記制御装置は、前記複数の蓄電装置の充電状態を平均化した共通の補正値を生成し、生成した共通の補正値を前記複数の蓄電装置に送信し、
   各蓄電装置は、前記制御装置から受信した基準値、共通の補正値と、自己の充電状態をもとに、充放電量を決定することを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
4. 前記複数の蓄電装置はそれぞれ、自己の充電状態を定期的に前記制御装置に送信し、
   前記制御装置は、少なくとも１つの蓄電装置の充電状態が所定値以上変化したとき、前記補正値を生成し、生成した補正値を前記複数の蓄電装置に送信することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の蓄電システム。
5. 前記制御装置は、いずれかの蓄電装置の充放電量が上限値または下限値にクリップされているとき、当該蓄電装置の充放電量を当該上限値または当該下限値に固定した状態で、前記基準値と前記補正値を生成することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の蓄電システム。
6. 前記制御装置は、いずれかの蓄電装置が停止、または当該蓄電装置の充放電量が下限値より低いとき、当該蓄電装置を除いて前記基準値と前記補正値を生成することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の蓄電システム。
7. 電力系統に接続されたインバータが接続された直流バスに、並列接続された複数の蓄電装置と通信線で接続された制御装置であって、
   前記複数の蓄電装置が充電または放電すべき総電力量を前記複数の蓄電装置の数で割った電力量に対応する基準値を前記複数の蓄電装置に送信するとともに、前記複数の蓄電装置の充電状態をもとに決定した各蓄電装置に対する前記基準値を補正するための補正値を、前記基準値の送信頻度より少ない頻度で各蓄電装置に送信することを特徴とする制御装置。
8. 電力系統に接続されたインバータが接続された直流バスに、少なくとも１つの他の蓄電装置と並列接続され、制御装置と通信線で接続された蓄電装置であって、
   前記制御装置から、前記複数の蓄電装置が充電または放電すべき総電力量を前記複数の蓄電装置の数で割った電力量に対応する基準値を受信するとともに、前記複数の蓄電装置の充電状態をもとに決定した各蓄電装置に対する前記基準値を補正するための補正値を、前記基準値の受信頻度より少ない頻度で受信し、受信した基準値と補正値をもとに、充放電量を決定することを特徴とする蓄電装置。

Images