JP2015226351A - 充放電制御装置及び蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料発電機の発電量をリアルタイムに制御することにより、自然エネルギー発電機の発電量を予測することなく、燃料発電機の発電効率を低コストに向上させることができる充放電制御装置及び蓄電装置を提供する。【解決手段】一実施形態に係る充放電制御装置は、第１の取得部と、制御部と、を備える。第１の取得部は、燃料発電機の発電量を取得する。制御部は、第１の取得部が取得する発電量に基づいて、燃料発電機の発電量が燃料発電機の発電効率に基づいて設定される所定の範囲内となるように、燃料発電機と接続される電力貯蔵装置からの充放電を制御する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、充放電制御装置及び蓄電装置に関する。

従来、燃料発電機と、自然エネルギー発電機と、蓄電池とを備えた小規模な電力供給システムが利用されている。燃料発電機の発電効率を向上させるためには、燃料発電機を、発電量が所定の範囲内となるように制御することが重要である。しかしながら、上述のような電力供給システムでは、自然エネルギー発電機の発電量が天候などの要因によって変化するため、燃料発電機の発電量を所定の範囲内に制御することは困難であった。

このような問題を解消するために、従来の電力供給システムでは、予測制御が利用されている。予測制御とは、自然エネルギー発電機の発電量や、負荷の消費電力を予測し、これらの予測値に基づいて、燃料発電機の発電量を制御する制御方法である。しかしながら、予測制御を実施するためには、電力供給システムに大幅な機能追加が必要となり、多大なコストを要するという問題があった。

特開２０１３−４６５０３号公報

燃料発電機の発電量をリアルタイムに制御することにより、自然エネルギー発電機の発電量を予測することなく、燃料発電機の発電効率を低コストに向上させることができる充放電制御装置及び蓄電装置を提供する。

一実施形態に係る充放電制御装置は、第１の取得部と、制御部と、を備える。第１の取得部は、燃料発電機の発電量を取得する。制御部は、第１の取得部が取得する発電量に基づいて、燃料発電機の発電量が燃料発電機の発電効率に基づいて設定される所定の範囲内となるように、燃料発電機と接続される電力貯蔵装置からの充放電を制御する。

第１実施形態に係る電力供給システムを示すブロック図。 充放電制御装置のハードウェア構成を示す図。 第１実施形態に係る充放電制御装置による制御を示すフローチャート。 電力供給システムの発電量の一例を示すグラフ。 第２実施形態に係る電力供給システムを示すブロック図。 第２実施形態に係る充放電制御装置による制御を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る充放電制御装置及び蓄電装置について、図１〜図４を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る充放電制御装置を備える電力供給システム１０を示すブロック図である。図１において、実線矢印は電力の流れを示しており、破線矢印は情報の流れを示している。

電力供給システム１０は、工場、ビル、及び離島などにおいて、負荷５の電源として用いられる。負荷５は、設備機器などの任意の動力であり、電力供給システム１０の発電量Ｐにより駆動される。

図１に示すように、この電力供給システム１０は、燃料発電機１と、自然エネルギー発電機２と、蓄電池３と、充放電制御装置４と、を備える。燃料発電機１と、自然エネルギー発電機２と、蓄電池３とは、負荷５に対して並列に接続されている。

燃料発電機１は、内燃機関又は外燃機関により発電する発電機であり、電力供給システム１０の出力電圧が一定となるように発電する定電圧源である。燃料発電機１として、例えば、エンジン発電機、ガスタービン発電機、及び蒸気タービン発電機などが挙げられる。燃料発電機１には、効率的に発電可能な発電量Ｐ_１（ｋＷ）の最適範囲（Ｐ_ＬＯＷ＜Ｐ_１＜Ｐ_ＨＩＧＨ）が予め設定されている。最適範囲は、燃料発電機１の発電効率に基づいて設定され、例えば、発電効率が所定値以上の発電量Ｐ_１の範囲である。

自然エネルギー発電機２は、自然エネルギーにより発電する発電機である。自然エネルギー発電機２として、例えば、太陽光発電機、風力発電機、及び地熱発電機などが挙げられる。自然エネルギー発電機２の発電量Ｐ_２（ｋＷ）は、天候などの外部環境に応じて変化する。

蓄電池３は、燃料発電機１の発電量Ｐ_１及び自然エネルギー発電機２の発電量Ｐ_２により充電可能であるとともに、蓄積した電力を放電可能に構成される。以下では、蓄電池３の充放電電力をＰ_３（ｋＷ）と称し、放電の際の充放電電力Ｐ_３を正の値（Ｐ_３＞０）、充電の際の充放電電力Ｐ_３を負の値（Ｐ_３＜０）とする。蓄電池３は、放電の場合、負荷５に対して充放電電力Ｐ_３（＞０）を供給し、充電の場合、燃料発電機１及び自然エネルギー発電機２の発電量Ｐ_１，Ｐ_２から充放電電力Ｐ_３（＜０）を充電する。蓄電池３の充放電は、充放電制御装置４により制御される。

なお、電力供給システム１０は、蓄電池３の代わりに、電力を充放電可能な任意の電力貯蔵装置を備えてもよい。電力貯蔵装置として、例えば、フライホイール、コンデンサ（キャパシタ）、及びＳＭＥＳ（超伝導エネルギー貯蔵装置）などが挙げられる。

電力供給システム１０の出力Ｐ（ｋＷ）は、上述の発電量Ｐ_１，Ｐ_２、及び充放電電力Ｐ_３の合計である（Ｐ＝Ｐ_１＋Ｐ_２＋Ｐ_３）。電力供給システム１０の出力Ｐは、負荷５において消費される消費電力であり、負荷５の変動に追従して変化する。このような動作は、定電圧源である燃料発電機１が、Ｐ_１（Ｐ_１＝Ｐ−Ｐ_２−Ｐ_３）を出力するように発電することによって実現される。

充放電制御装置４は、燃料発電量取得部４１（第１の取得部）と、自然エネルギー発電量取得部４２と、変化量算出部４３と、制御部４４とを備える。燃料発電量取得部４１（以下、「取得部４１」という）は、燃料発電機１から発電量Ｐ_１の大きさを示す情報Ｉ_Ｐ１を取得する。自然エネルギー発電量取得部４２（以下、「取得部４２」という）は、自然エネルギー発電機２から発電量Ｐ_２の大きさを示す情報Ｉ_Ｐ２を取得する。変動量算出部４３（以下、「算出部４３」という）は、取得部４２が取得した自然エネルギー発電機２の発電量Ｐ_２の単位時間あたりの変化量を算出する。制御部４４は、取得部４１が取得した発電量Ｐ_１及び算出部４３が算出した発電量Ｐ_２の変化量に基づいて、蓄電池３に制御信号ＣＳ_１を送信し、蓄電池３の充放電を制御する。これにより、充放電制御装置４は、電力供給システム１０の出力の変動を抑制するとともに、燃料発電機１の発電量Ｐ_１が最適範囲内となるように制御する。充放電制御装置４による蓄電池３の制御方法については後述する。

以上説明した充放電制御装置４は、コンピュータ装置１００を基本ハードウェアとして使用することで実現することができる。コンピュータ装置１００は、図２に示すように、ＣＰＵ１０１と、入力部１０２と、表示部１０３と、通信部１０４と、主記憶部１０５と、外部記憶部１０６とを備え、これらはバス１０７により相互に接続されている。

入力部１０２は、キーボード、マウス等の入力デバイスであり、入力デバイスの操作による操作信号をＣＰＵ１０１に出力する。表示部１０３は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等の表示ディスプレイである。通信部１０４は、無線または有線の通信手段を有し、所定の通信方式で通信を行う。通信部１０４により、充放電制御装置４と、燃料発電機１、自然エネルギー発電機２、及び蓄電池３と、の間の通信が行われる。

外部記憶部１０６は、例えば、ハードディスク、メモリ装置、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ等の記憶媒体等である。外部記憶部１０６は、充放電制御装置４の処理をＣＰＵ１０１に実行させるためのプログラムを記憶している。また、充放電制御装置４が備える各記憶手段のデータを記憶している。

主記憶部１０５は、ＣＰＵ１０１による制御の下で、外部記憶部１０６に記憶されたプログラムを展開し、プログラムの実行時に必要なデータ、及びプログラムの実行により生じたデータ等を記憶する。主記憶部１０５は、不揮発性メモリ等の任意のメモリである。

上記のプログラムは、コンピュータ装置１００に予めインストールされていてもよいし、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶され、コンピュータ装置１００に適宜インストールされてもよい。

なお、充放電制御装置４は、燃料発電機１、自然エネルギー発電機２、及び蓄電池３や、これらの制御システムと、一体に構成されてもよい。このような装置として、例えば、充放電制御装置４と、蓄電池３と、蓄電池３の制御システムと、を一体に構成した蓄電装置が挙げられる。蓄電装置は、蓄電池３と、その制御システム及び充放電制御装置４による制御を実現するコンピュータ装置１００と、により構成することができる。

蓄電装置を用いることにより、ハードウェア資源を節約し、充放電制御装置４を安価に製造することができる。また、蓄電装置を用いた場合、充放電制御装置４を電力供給システム１０に組み込む際に、充放電制御装置４と蓄電池３の制御システムとを対応させる作業が不要となる。したがって、充放電制御装置４を電力供給システム１０に容易に導入することができる。これは、充放電制御装置４と、燃料発電機１や自然エネルギー発電機２とを一体に構成した場合であっても同様である。

次に、本実施形態に係る充放電制御装置４による制御について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、充放電制御装置４による制御を示すフローチャートである。なお、制御期間中において、取得部４１，４２は、発電量Ｐ_１，Ｐ_２を継続的に取得しているものとする。

まず、算出部４３は、自然エネルギー発電機２の発電量Ｐ_２の単位時間あたりの変化量を算出する。制御部４４は、算出部４３が算出した変化量と変化量の閾値とを比較し、発電量Ｐ_２が急激に変動したか否か判定する（ステップＳ１）。自然エネルギー発電機２は、自然エネルギーにより発電するため、発電量Ｐ_２が一定ではなく、短時間で大幅に変動することがある。電力供給システム１０のような小規模な系統の場合、このような発電量Ｐ_２の急激な変動によって系統全体が不安定化する恐れがある。そこで、まず、発電量Ｐ_２の急激な変動を検出する。

ステップＳ１において、発電量Ｐ_２の急激な変動が検出された場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、充放電制御装置４は、当該変動による電力供給システム１０の出力の変動を抑制する（ステップＳ２）。具体的には、制御部４４は、発電量Ｐ_２の急激な上昇が検出された場合、当該上昇分の電力を蓄電池３に充電させ、発電量Ｐ_２の急激な下降が検出された場合、当該下降分の電力を蓄電池３に放電させる。これにより、電力供給システム１０の出力Ｐの変動が抑制され、電力供給システム１０による電力供給を安定化することができる。

ステップＳ２において、出力Ｐの変動を抑制した後、或いは、ステップＳ１において、発電量Ｐ_２の急激な変動が検出されなかった場合（ステップＳ１のＮＯ）、充放電制御装置４の処理はステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、制御部４４は、燃料発電機１の発電量Ｐ_１と、最適範囲の下限値である下限発電量Ｐ_ＬＯＷと、を比較する（ステップＳ３）。発電量Ｐ_１が下限発電量Ｐ_ＬＯＷより小さい場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、制御部４４は、発電量Ｐ_１の不足分の電力を蓄電池３に充電する（ステップＳ４）。すなわち、蓄電池の充放電電力Ｐ_３は、Ｐ_１−Ｐ_ＬＯＷとなる。

上述の通り、燃料発電機１は、Ｐ_１＝Ｐ−Ｐ_２−Ｐ_３となるように発電するから、蓄電池３に不足分の電力を充電すると、発電量Ｐ_１は、Ｐ_ＬＯＷ−Ｐ_１、すなわち、下限発電量Ｐ_ＬＯＷに対する不足分の電力だけ増加する。したがって、発電量Ｐ_１は下限発電量Ｐ_ＬＯＷとなる。ここで、図４は、電力供給システム１０の発電量Ｐを示すグラフである。図４（Ａ）は、充放電制御装置４が制御しない場合の発電量、図４（Ｂ）は、充放電制御装置４が制御した場合の発電量を示す。図４（Ｂ）の時刻ｔ_１〜ｔ_２に示すように、発電量Ｐ_１の不足分の電力を蓄電池３に充電することにより、下限発電量Ｐ_ＬＯＷより小さい発電量Ｐ_１を下限発電量Ｐ_ＬＯＷまで上昇させ、最適範囲内とすることができる。

これに対して、発電量Ｐ_１が下限発電量Ｐ_ＬＯＷ以上の場合（ステップＳ３のＮＯ）、制御部４４は、燃料発電機１の発電量Ｐ_１と、最適範囲の上限値である上限発電量Ｐ_ＨＩＧＨと、を比較する（ステップＳ５）。発電量Ｐ_１が上限発電量Ｐ_ＨＩＧＨより大きい場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、制御部４４は、発電量Ｐ_１の過剰分の電力を蓄電池３から放電する（ステップＳ６）。すなわち、蓄電池３の充放電電力Ｐ_３は、は、Ｐ_１−Ｐ_ＨＩＧＨとなる。

上述の通り、燃料発電機１は、Ｐ_１＝Ｐ−Ｐ_２−Ｐ_３となるように発電するから、蓄電池３から過剰分の電力を放電すると、発電量Ｐ_１は、Ｐ_１−Ｐ_ＨＩＧＨ、すなわち、上限発電量Ｐ_ＨＩＧＨに対する過剰分の電力だけ減少する。したがって、発電量Ｐ_１は上限発電量Ｐ_ＨＩＧＨとなる。ここで、図４（Ｂ）の時刻ｔ_３〜ｔ_４に示すように、発電量Ｐ_１の過剰分の電力を蓄電池３から放電することにより、上限発電量Ｐ_ＨＩＧＨより大きい発電量Ｐ_１を上限発電量Ｐ_ＨＩＧＨまで下降させ、最適範囲内とすることができる。蓄電池３から放電後、或いは、ステップＳ５において、発電量Ｐ_１が上限発電量Ｐ_ＨＩＧＨ以下の場合（ステップＳ５のＮＯ）、処理は終了する。

充放電制御装置４は、以上の処理を、所定の時間間隔で繰り返す。なお、上述の説明において、発電量Ｐ_１と下限発電量Ｐ_ＬＯＷとの比較を、発電量Ｐ_１と上限発電量Ｐ_ＨＩＧＨとの比較より先に行っているが、順番は逆でもよい。

以上説明した通り、本実施形態に係る充放電制御装置４は、燃料発電機１の発電量Ｐ_１に応じて蓄電池３の充放電を制御することにより、発電機Ｐ_１の発電量を最適範囲内とすることができる。これにより、発電機Ｐ_１の発電効率の低下を防ぎ、発電効率を向上させることができる。

また、蓄電池３の充放電による燃料発電機１の発電量Ｐ_１の制御はリアルタイムに行われるため、自然エネルギー発電機２の発電量Ｐ_２の予測を要する予測制御が不要である。したがって、電力供給システム１０に大幅な機能の追加をすることなく、発電効率を低コストに向上させることができる。

なお、充放電制御装置４による蓄電池３の制御はこれに限られず、例えば、停電時のバックアップ制御を実施してもよい。すなわち、燃料発電機１及び自然エネルギー発電機２の少なくとも一方の発電量停止時に、蓄電池３から放電することにより、一時的に電力供給システム１０の発電量が維持されるように、蓄電池３を制御してもよい。また、燃料発電機１及び自然エネルギー発電機２の発電量停止時に、蓄電池３から放電することにより、蓄電池３を無停電電源装置として動作させてもよい。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る充放電制御装置及び蓄電装置について、図５を参照して説明する。図５は、本実施形態に係る充放電制御装置４を備える電力供給システム１０を示すブロック図である。

図５に示すように、充放電制御装置４は、充放電量取得部４５（第２の取得部）と、ＳＯＣ算出部４６とをさらに備える。他の構成は第１実施形態と同様である。充放電量取得部４５（以下、「取得部４５」という）は、蓄電池３から充放電電力Ｐ_３の大きさを示す情報Ｉ_Ｐ３を取得する。ＳＯＣ算出部４６（以下、「算出部４６」という）は、取得部４５が取得した情報Ｉ_Ｐ３に基づいて、蓄電池３の充電率ＳＯＣ（State of Charge）を算出する。充電率ＳＯＣとは、蓄電池３の満充電に対する充電量の割合であり、満充電のとき１００％となる指標である。充電率ＳＯＣは、蓄電池３の充放電電力Ｐ_３を積算することにより算出できる。

本実施形態において、制御部４４は、算出部４６が算出した蓄電池３の充電率ＳＯＣに応じて、蓄電池３及び自然エネルギー発電機２に制御信号ＣＳ_１，ＣＳ_２を送信し、自然エネルギー発電機２の発電量Ｐ_２及び蓄電池３の充放電を制御する。さらに、蓄電池３には、充放電による劣化を抑制する充電率ＳＯＣの最適範囲（ＳＯＣ_ＬＯＷ＜ＳＯＣ＜ＳＯＣ_ＨＩＧＨ）が予め設定されている。

次に、本実施形態に係る充放電制御装置４による制御について、図６を参照して説明する。図６は、充放電制御装置４による制御を示すフローチャートである。図６において、ステップＳ１〜ステップＳ６は、図３と同様である。

本実施形態において、発電量Ｐ_１が下限発電量Ｐ_ＬＯＷより小さい場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、発電量Ｐ_１が最適範囲（Ｐ_ＬＯＷ＜Ｐ_１＜Ｐ_ＨＩＧＨ）から外れる。そのため、蓄電池３への充電によって発電量Ｐ_１を最適範囲（Ｐ_ＬＯＷ＜Ｐ_１＜Ｐ_ＨＩＧＨ）に入れることが考えられる。しかし、蓄電池３についても充電率ＳＯＣの最適範囲（ＳＯＣ_ＬＯＷ＜ＳＯＣ＜ＳＯＣ_ＨＩＧＨ）がある。そこで、充放電制御装置４は、発電量Ｐ_１及び充電率ＳＯＣがともに最適範囲内となるように制御する。まず、算出部４６は、蓄電池３の充電率ＳＯＣを算出する。制御部４４は、算出された充電率ＳＯＣと、上限充電率ＳＯＣ_ＨＩＧＨと、を比較する（ステップＳ７）。

上限充電率ＳＯＣ_ＨＩＧＨ（第１の閾値）とは、最適範囲の上限値として予め設定された充電率である。充電率ＳＯＣが上限充電率ＳＯＣ_ＨＩＧＨより小さい場合（ステップＳ７のＹＥＳ）、蓄電池３の充電率ＳＯＣは最適範囲内である。従って、制御部４４は、発電量Ｐ_１の不足分の電力を蓄電池３に充電する（ステップＳ４）。

これに対して、充電率ＳＯＣが上限充電率ＳＯＣ_ＨＩＧＨ以上の場合（ステップＳ７のＮＯ）、蓄電池３の充電率ＳＯＣは最適範囲内に入っていない。従って、さらに、制御部４４は、充電率ＳＯＣと、蓄電池３の最大充電率ＳＯＣ_ＭＡＸとを比較する（ステップＳ８）。最大充電率ＳＯＣ_ＭＡＸとは、蓄電池３の充電率の上限値として予め設定された充電率であり、ＳＯＣ_ＭＡＸ＞ＳＯＣ_ＨＩＧＨとなるように設定される。

充電率ＳＯＣが最大充電率ＳＯＣ_ＭＡＸより小さい場合（ステップＳ８のＹＥＳ）、すなわち、ＳＯＣ_ＨＩＧＨ＜ＳＯＣ＜ＳＯＣ_ＭＡＸの場合、蓄電池３は、満充電ではないが、満充電に近い。従って、制御部４４は、自然エネルギー発電機２の発電量Ｐ_２を制限する（ステップＳ９）。

より詳細には、発電量Ｐ_２が燃料発電機１の発電量Ｐ_１の不足分の電力より大きい場合（Ｐ_ＬＯＷ−Ｐ_１＜Ｐ_２）、制御部４４は、自然エネルギー発電機２に制御信号ＣＳ_２を送信し、発電量Ｐ_２を当該不足分の電力だけ減少させる。すなわち、発電量Ｐ２を、Ｐ_ＬＯＷ−Ｐ_１だけ減少させる。上述の通り、燃料発電機１は、Ｐ_１＝Ｐ−Ｐ_２−Ｐ_３となるように発電するから、自然エネルギー発電機２の発電量Ｐ_２をＰ_ＬＯＷ−Ｐ_１だけ減少させると、発電量Ｐ_１は、Ｐ_ＬＯＷ−Ｐ_１だけ増加する。したがって、発電量Ｐ_１は下限発電量Ｐ_ＬＯＷとなる。このとき、蓄電池３は蓄電する必要が無い。

これに対して、自然エネルギー発電機２の発電量Ｐ_２が燃料発電機１の発電量Ｐ_１の不足分の電力以下である場合（Ｐ_ＬＯＷ−Ｐ_１≧Ｐ_２）、制御部４４は、自然エネルギー発電機２の発電量Ｐ_２を制限するとともに、蓄電池３に充電することにより、不足分の電力（Ｐ_ＬＯＷ−Ｐ_１）だけ燃料発電機１の発電量Ｐ_１を増加させる。これにより、発電量Ｐ_１は下限発電量Ｐ_ＬＯＷとなる。この際、自然エネルギー発電機２の発電を停止してもよい（Ｐ_２＝０）。このように、蓄電池３の充電率ＳＯＣが上限充電率ＳＯＣ_ＨＩＧＨ以上の場合に、蓄電池３の充電より、自然エネルギー発電機２の発電量Ｐ_２の制限を優先することにより、充電率ＳＯＣの上昇を抑制しながら、発電量Ｐ_１を最適範囲内にすることができる。発電量Ｐ_２の制限後、処理は終了する。

ステップＳ８において、充電率ＳＯＣが最大充電率ＳＯＣ_ＭＡＸ以上の場合（ステップＳ８のＮＯ）、蓄電池３は、ほぼ満充電である。従って、制御部４４は、蓄電池３に充電せずに、自然エネルギー発電機２の発電を停止（Ｐ_２＝０）する（ステップＳ１０）。発電量Ｐ_２の停止後、処理は終了する。

このように、蓄電池３の充電率ＳＯＣが最大充電率ＳＯＣ_ＭＡＸ以上の場合に、蓄電池３の充電及び自然エネルギー発電機２の発電を停止することにより、充電率ＳＯＣの上昇を抑制しながら、発電量Ｐ_１を最適範囲内にし、あるいは、最適範囲に近づけることができる。

一方、本実施形態において、燃料発電機１の発電量Ｐ_１が上限発電量Ｐ_ＨＩＧＨより大きい場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、やはり発電量Ｐ_１が最適範囲（Ｐ_ＬＯＷ＜Ｐ_１＜Ｐ_ＨＩＧＨ）から外れる。そのため、蓄電池３への充電によって発電量Ｐ_１を最適範囲（Ｐ_ＬＯＷ＜Ｐ_１＜Ｐ_ＨＩＧＨ）に入れることが考えられる。しかし、蓄電池３についても充電率ＳＯＣの最適範囲（ＳＯＣ_ＬＯＷ＜ＳＯＣ＜ＳＯＣ_ＨＩＧＨ）がある。そこで、充放電制御装置４は、発電量Ｐ_１及び充電率ＳＯＣがともに最適範囲内となるように制御する。まず、算出部４６が蓄電池３の充電率ＳＯＣを算出する。制御部４４は、算出された充電率ＳＯＣと、下限充電率ＳＯＣ_ＬＯＷと、を比較する（ステップＳ１１）。

下限充電率ＳＯＣ_ＬＯＷ（第２の閾値）とは、最適範囲の下限値として予め設定された充電率である。充電率ＳＯＣが下限充電率ＳＯＣ_ＬＯＷより大きい場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、蓄電池３の充電率ＳＯＣは最適範囲内である。従って、制御部４４は、燃料発電機１の発電量Ｐ_１の過剰分の電力を蓄電池３から放電させる（ステップＳ６）。

これに対して、充電率ＳＯＣが下限充電率ＳＯＣ_ＬＯＷ以下の場合（ステップＳ１１のＮＯ）、蓄電池３の充電率ＳＯＣは最適範囲内に入っていない。従って、制御部４４は、さらに充電率ＳＯＣと、最小充電率ＳＯＣ_ＭＩＮとを比較する（ステップＳ１２）。最小充電率ＳＯＣ_ＭＩＮとは、蓄電池３の充電率の下限値として予め設定された充電率であり、ＳＯＣ_ＭＩＮ＜ＳＯＣ_ＬＯＷとなるように設定される。

充電率ＳＯＣが最小充電率ＳＯＣ_ＭＩＮより大きい場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、すなわち、ＳＯＣ_ＭＩＮ＜ＳＯＣ＜ＳＯＣ_ＬＯＷの場合、蓄電池３は、空（エンプティ）状態ではないが、空状態に近い。従って、制御部４４は、蓄電池３の充放電電力Ｐ_３を制限する（ステップＳ１３）。上述のステップＳ６では、蓄電池３は、Ｐ_１の過剰分の電力を放電するが、本実施形態では、蓄電池３は、燃料電池１の発電量Ｐ_１の過剰分の電力（Ｐ_１−Ｐ_ＨＩＧＨ）より少ない電力を放電する。これにより、発電量Ｐ_１を減少させて、最適範囲内に入れるか、あるいは、最適範囲に近づける。蓄電池３の充放電電力Ｐ_３の制限後、処理は終了する。

これに対して、充電率ＳＯＣが最小充電率ＳＯＣ_ＭＩＮ以下の場合（ステップＳ１２のＮＯ）、蓄電池３は、ほぼ空状態である。従って、制御部４４は、蓄電池３の放電を停止（Ｐ_３＝０）する（ステップＳ１４）。蓄電池３の放電の停止後、処理は終了する。

このように、蓄電池３の充電率ＳＯＣが下限充電率ＳＯＣ_ＬＯＷ以下の場合に、蓄電池３の放電を制限することにより、充電率ＳＯＣの下降が抑制される。

以上説明した通り、本実施形態に係る充放電制御装置４によれば、蓄電池３の充電率３が上限充電率ＳＯＣ_ＨＩＧＨ（下限充電率ＳＯＣ_ＬＯＷ）より上昇（下降）することを抑制するため、燃料発電機１の発電効率を向上させるとともに、蓄電池３の劣化を抑制し、蓄電池３を長寿命化させることができる。

なお、上述のステップＳ１３，Ｓ１４では、電力供給システム１０の出力（供給電力）に対して負荷５の消費電力が過大になっているため、過負荷であることを充放電制御装置４や電力供給システム１０のユーザに通知するのが好ましい。通知は、表示部１０３を介した画像発電量により行われてもよいし、音声発電量手段により行われてもよい。また、通知は、通信部１０４を介して外部装置から発してもよい。

また、本実施形態において、上限充電率ＳＯＣ_ＨＩＧＨ及び下限充電率ＳＯＣ_ＬＯＷは、最適範囲の上下限値として設定されたが、これに限られず、任意の値に設定することができる。例えば、ＳＯＣ_ＨＩＧＨ＝ＳＯＣ_ＬＯＷであってもよい。

なお、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１：燃料発電機、２：自然エネルギー発電機、３：蓄電池、４：充放電制御装置、５：負荷、１０：電力供給システム、４１：燃料発電量取得部、４２：自然エネルギー発電量取得部、４３：変化量算出部、４４：制御部、４５：充放電量取得部、４６：ＳＯＣ算出部、ＣＳ_１，ＣＳ_２：制御信号、Ｐ：電力供給システムの出力、Ｐ_１：燃料発電機の発電量、Ｐ_２：自然エネルギー発電機の発電量、Ｐ_３：蓄電池の充放電電力、Ｐ_ＨＩＧＨ：上限発電量、Ｐ_ＬＯＷ：下限発電量、ＳＯＣ：充電率、ＳＯＣ_ＨＩＧＨ：上限充電率、ＳＯＣ_ＬＯＷ：下限充電率、ＳＯＣ_ＭＡＸ：最大充電率、ＳＯＣ_ＭＩＮ：最小充電率

Claims (5)

1. 燃料発電機の発電量を取得する第１の取得部と、
   前記第１の取得部が取得する前記発電量に基づいて、前記燃料発電機の発電量が当該燃料発電機の発電効率に基づいて設定される所定の範囲内となるように、当該燃料発電機と接続される電力貯蔵装置からの充放電を制御する制御部と、
   を備える充放電制御装置。
2. 前記制御部は、前記燃料発電機の発電量が前記所定の範囲の下限値より小さい場合、前記電力貯蔵装置に充電させ、前記燃料発電機の発電量が前記所定の範囲の上限値より大きい場合、前記電力貯蔵装置に放電させる
   請求項１に記載の充放電制御装置。
3. 前記電力貯蔵装置の充放電量を取得する第２の取得部と、
   前記第２の取得部が取得する前記充放電量に基づいて、前記電力貯蔵装置の充電率を算出する算出部と、
   をさらに備え、
   前記制御部は、前記燃料発電機の発電量が前記所定の範囲の下限値より小さく、かつ、前記電力貯蔵装置の充電率が第１の閾値以上の場合、前記燃料発電機と接続される自然エネルギー発電機の発電量を制限する
   請求項２に記載の充放電制御装置。
4. 前記制御部は、前記燃料発電機の発電量が前記所定の範囲の上限値より大きく、かつ、前記電力貯蔵装置の充電率が第２の閾値以下の場合、前記電力貯蔵装置の発電量を制限する
   請求項２又は請求項３に記載の充放電制御装置。
5. 前記電力貯蔵装置と、
   請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の充放電制御装置と、
   を備える蓄電装置。

Images