JP2012205490A - 複合蓄電池エネルギー管理システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 実施形態の複合蓄電池エネルギー管理システムは、運用モード設定手段、評価関数設定手段及び充放電指令値送出手段を備えている。前記運用モード設定手段は、前記蓄電池ユニット群の使用目的に応じた運用モードを設定する。前記評価関数設定手段は、前記設定された運用モードを含む複数の運用モードを重み付け可能として前記各蓄電池ユニットの充放電スケジュールを評価する評価関数を設定する。前記充放電指令値送出手段は、前記設定された評価関数に基づいて、前記各蓄電池ユニットの充放電スケジュールを個別に決定し、当該充放電スケジュールに応じた前記充放電指令値を当該各蓄電池ユニットに送出する。
【選択図】図2
Description
図1は第1の実施形態に係る複合蓄電池エネルギー管理システムが適用された複合蓄電池システムの構成例を示す模式図である。この複合蓄電池システムは、図6と同様に、蓄電池ユニット10、PCS11、蓄電池管理システム(BMS)12、蓄電池(バッテリーモジュール)13、負荷設備20、所内系統30及び商用系統40などで構成される。しかしながら、複合蓄電池システムは、前述した蓄電池ユニット10と同様の構成を有する異種、新旧の混在した複数の蓄電池ユニット10−1〜10−mがある。これに伴い、複合蓄電池システムは、複数の蓄電池ユニット10−1〜10−mを管理するための複合蓄電池エネルギー管理システム50及び管理端末60を有している。なお、複数の蓄電池ユニット10−1〜10−mは、複合蓄電池エネルギー管理システム50から受ける充放電指令値に追従するように蓄電池の充放電量を調整可能なものであり、蓄電池状態量(SOC)を複合蓄電池エネルギー管理システム50に送出する機能をもっている。なお、複合蓄電池エネルギー管理システム50は、所望により、「蓄電池管理システム50」又は「蓄電池管理装置50」の如き、他の名称に読み替えてもよい。
充放電目標値(i)=商用系統受電計画量(i)+自然エネルギー発電予測値(i)−負荷設備需要予測値(i)
iは各時刻を意味する添え字である。
寿命コスト(i,j)=寿命コスト(サイクル)+寿命コスト(通電時間)+寿命コスト(最大電流)+寿命コスト(満充電)+寿命コスト(完全放電)+寿命コスト(SOC)
ここで、右辺各項の寿命コストは、以下の通りである。
=一回あたりの充放電で消費される寿命/初期寿命×蓄電池初期コスト
寿命コスト(通電時間)
=単位時間あたりの通電で消費される寿命/初期寿命×蓄電池初期コスト
寿命コスト(最大電流)
=充放電の電流の最大値に応じて消費される寿命/初期寿命×蓄電池初期コスト
寿命コスト(満充電)
=満充電状態に応じて消費される寿命/初期寿命×蓄電池初期コスト
寿命コスト(完全放電)
=完全放電状態に応じて消費される寿命/初期寿命×蓄電池初期コスト
寿命コスト(SOC)
=充電残量(SOC)の状態に応じて消費される寿命/初期寿命×蓄電池初期コスト
これらの寿命コストは、各蓄電池ユニットj=1,2,3,…,mそれぞれに個別に設定されるものとする。各蓄電池13は異種、新旧異なるものであるが、蓄電池特性データベース55及び蓄電池構成データベース56から参照される。
蓄電池13、PCS11が通電状態(充電中あるいは放電中)の場合には蓄電池起動状態(i,j)=1と定義し、
蓄電池13、PCS11が休止状態(電流0)の場合には蓄電池起動状態(i,j)=0
と定義する。なお、休止状態は、待機状態と読み替えてもよい。
充放電追従の制約条件は次式の通りである。
この式は、ε[%]の許容誤差以内で蓄電池の運用で蓄電池システム全体に要求された充放電量目標値に対し、実際の充放電量が追従する条件を意味する。閾値εは例えばε=0.03(3%)などと設定する。
寿命消費の制約条件は次式の通りである。
この式は、蓄電池の寿命消費が予め設定された寿命コスト許容値以下になる条件を意味する。寿命コスト許容値は、例えば目標寿命[時間]に対して次式により計算され、予め蓄電池特性データベース55に設定される。
寿命コスト許容値[¥/時] = 蓄電池初期コスト[¥]/目標寿命[時間]
[数式7]
待機時間の制約条件は次式の通りである。
=(単位時間−単位時間中の待機時間)/単位時間 ≧ 許容稼動率
この式は、単位時間あたりの蓄電池13およびPCS11の通電状態を制限するもので、許容稼働率で指定された稼働率以下になる条件を意味する。許容稼働率は予め蓄電池特性データベース55に設定されている。
図5は第2の実施形態に係る複合蓄電池エネルギー管理システム及びその周辺構成の一例を示す模式図であり、図2と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分について主に述べる。
いずれにしても、運用モード設定部51は、動的モード管理部57から受けた指令に従って、切り替えた運用モードを評価関数・制約条件設定部53に設定する。
Claims (11)
- 充放電指令値に追従するように蓄電池の充放電量を調整可能な複数の蓄電池ユニットからなる蓄電池ユニット群を管理する複合蓄電池エネルギー管理システムであって、
前記蓄電池ユニット群の使用目的に応じた運用モードを設定する運用モード設定手段と、
前記設定された運用モードを含む複数の運用モードを重み付け可能として前記各蓄電池ユニットの充放電スケジュールを評価する評価関数を設定する評価関数設定手段と、
前記設定された評価関数に基づいて、前記各蓄電池ユニットの充放電スケジュールを個別に決定し、当該充放電スケジュールに応じた前記充放電指令値を当該各蓄電池ユニットに送出する充放電指令値送出手段と、
を備えたことを特徴とする複合蓄電池エネルギー管理システム。 - 請求項1に記載の複合蓄電池エネルギー管理システムにおいて、
前記各蓄電池ユニットに使用可能な蓄電池の種別毎の特性を示す特性パラメータを格納する蓄電池特性格納手段と、
前記各蓄電池ユニットを構成する蓄電池の種別を示す構成パラメータを格納する蓄電池構成格納手段と、
前記特性パラメータ及び前記構成パラメータに基づいて、前記各蓄電池ユニットの制約条件を設定する制約条件設定手段とを更に備え、
前記充放電指令値送出手段は、前記各蓄電池ユニットの充放電スケジュールを個別に決定するときに、前記各蓄電池ユニットの制約条件を満たすように決定することを特徴とする複合蓄電池エネルギー管理システム。 - 請求項2に記載の複合蓄電池エネルギー管理システムにおいて、
前記種別毎の特性は、経過時間毎に示されていることを特徴とする複合蓄電池エネルギー管理システム。 - 請求項1に記載の複合蓄電池エネルギー管理システムにおいて、
前記複数の運用モードは、前記充放電指令値への追従を優先した負荷追従優先モードを含むことを特徴とする複合蓄電池エネルギー管理システム。 - 請求項4に記載の複合蓄電池エネルギー管理システムにおいて、
前記使用目的に応じた充放電量目標値を設定する充放電量目標値設定手段を更に備え、
前記評価関数設定手段は、前記設定された運用モードが前記負荷追従優先モードのとき、当該負荷追従優先モードの重み付けを重くした評価関数であって、前記設定された充放電量目標値を含む前記評価関数を設定し、
前記充放電指令値送出手段は、前記各蓄電池ユニットの充放電スケジュールを個別に決定するときに、前記充放電量目標値への追従誤差を最小とするように決定することを特徴とする複合蓄電池エネルギー管理システム。 - 請求項1に記載の複合蓄電池エネルギー管理システムにおいて、
前記複数の運用モードは、前記各蓄電池ユニットの重要度に応じた寿命の最大化を優先した寿命優先モードを含むことを特徴とする複合蓄電池エネルギー管理システム。 - 請求項6に記載の複合蓄電池エネルギー管理システムにおいて、
前記各蓄電池ユニットに使用可能な蓄電池の種別毎の特性及び前記重要度を示す特性パラメータを格納する蓄電池特性格納手段と、
前記各蓄電池ユニットを構成する蓄電池の種別を示す構成パラメータを格納する蓄電池構成格納手段と、
前記特性パラメータ及び前記構成パラメータに基づいて、前記各蓄電池ユニットの制約条件を設定する制約条件設定手段とを更に備え、
前記評価関数設定手段は、前記設定された運用モードが前記寿命優先モードのとき、当該寿命優先モードの重み付けを重くした評価関数であって、前記特性パラメータ及び前記構成パラメータに基づく前記各蓄電池ユニットの重要度を含む前記評価関数を設定し、
前記充放電指令値送出手段は、前記各蓄電池ユニットの充放電スケジュールを個別に決定するときに、前記各蓄電池ユニットの制約条件を満たすと共に、前記各蓄電池ユニットの重要度に応じた寿命を最大化するように決定することを特徴とする複合蓄電池エネルギー管理システム。 - 請求項1に記載の複合蓄電池エネルギー管理システムにおいて、
前記複数の運用モードは、前記各蓄電池ユニットにおける充放電による通電状態にない待機状態を示す待機時間であって、当該各蓄電池ユニットの重要度に応じた前記待機時間の最大化を優先した待機時間優先モードを含むことを特徴とする複合蓄電池エネルギー管理システム。 - 請求項8に記載の複合蓄電池エネルギー管理システムにおいて、
前記各蓄電池ユニットに使用可能な蓄電池の種別毎の特性及び前記重要度を示す特性パラメータを格納する蓄電池特性格納手段と、
前記各蓄電池ユニットを構成する蓄電池の種別を示す構成パラメータを格納する蓄電池構成格納手段と、
前記特性パラメータ及び前記構成パラメータに基づいて、前記各蓄電池ユニットの制約条件を設定する制約条件設定手段とを更に備え、
前記評価関数設定手段は、前記設定された運用モードが前記待機時間優先モードのとき、当該待機時間優先モードの重み付けを重くした評価関数であって、前記特性パラメータ及び前記構成パラメータに基づく前記各蓄電池ユニットの重要度を含む前記評価関数を設定し、
前記充放電指令値送出手段は、前記各蓄電池ユニットの充放電スケジュールを個別に決定するときに、前記各蓄電池ユニットの制約条件を満たすと共に、前記各蓄電池ユニットの重要度に応じた待機時間を最大化するように決定することを特徴とする複合蓄電池エネルギー管理システム。 - 請求項1に記載の複合蓄電池エネルギー管理システムにおいて、
前記複数の運用モードは、前記充放電指令値への追従を優先した負荷追従優先モードと、前記各蓄電池ユニットの寿命の最大化を優先した寿命優先モードと、前記各蓄電池ユニットの待機時間の最大化を優先した待機時間優先モードとを含んでおり、
前記運用モード設定手段が前記寿命優先モード又は前記待機時間優先モードを設定した場合に、前記蓄電池ユニット群の運用状態から供給電力の不足を予測したときには、前記運用モード設定手段が設定した寿命優先モード又は待機時間優先モードを前記負荷追従優先モードに切り替える第1の動的モード管理手段と、
前記運用モード設定手段が前記負荷追従優先モード又は前記待機時間優先モードを設定した場合に、前記蓄電池ユニット群の充放電量に十分な自由度があることを判定したときには、前記運用モード設定手段が設定した負荷追従優先モード又は待機時間優先モードを前記寿命優先モードに切り替える第2の動的モード管理手段と、
前記運用モード設定手段が前記負荷追従優先モード又は前記寿命優先モードを設定した場合に、前記蓄電池ユニット群の充放電量に十分な自由度があり、且つ現在の充放電状態が充放電目標値を達成しているときには、前記運用モード設定手段が設定した負荷追従優先モード又は寿命優先モードを前記待機時間優先モードに切り替える第3の動的モード管理手段と、
を更に備えたことを特徴とする複合蓄電池エネルギー管理システム。 - 運用モード設定手段、評価関数設定手段及び充放電指令値送出手段を備え、充放電指令値に追従するように蓄電池の充放電量を調整可能な複数の蓄電池ユニットからなる蓄電池ユニット群を管理する複合蓄電池エネルギー管理システムが実行する複合蓄電池エネルギー管理方法であって、
前記運用モード設定手段が、前記蓄電池ユニット群の使用目的に応じた運用モードを設定する運用モード設定工程と、
前記評価関数設定手段が、前記設定された運用モードを含む複数の運用モードを重み付け可能として前記各蓄電池ユニットの充放電スケジュールを評価する評価関数を設定する評価関数設定工程と、
前記充放電指令値送出手段が、前記設定された評価関数に基づいて、前記各蓄電池ユニットの充放電スケジュールを個別に決定し、当該充放電スケジュールに応じた前記充放電指令値を当該各蓄電池ユニットに送出する充放電指令値送出工程と、
を備えたことを特徴とする複合蓄電池エネルギー管理方法。
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