JP2020162304A - 電池制御システム - Google Patents
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Abstract
【課題】蓄電池を所有する需要家の経済性を向上可能な電池制御システムを提供すること。【解決手段】本発明に係る電池制御システムは、電力網に接続して電力を充放電する蓄電池と、蓄電池の充放電を制御する制御装置と、を備える電池制御システムであって、制御装置は、使用を開始してから所定時間が経過した時点における蓄電池の劣化状態が所定条件を満足した場合、蓄電池の充放電制御の内容を変更することを特徴とする。なお、制御装置は、蓄電池の使用時間が長くなるにつれ、蓄電池の劣化を抑制する制御に漸次移行するとよい。これにより、蓄電池を所有する需要家の経済性を向上させることができる。【選択図】図1
Description
本発明は、蓄電池の充放電を制御する電池制御システムに関する。
需要家が所有(又は管理)する蓄電池の充放電を制御することによって電力の需給調整を行う電力需給調整システムが知られている。
同じ電力系統内の需要家間で電気事業者との契約内容(例えば電力区分)や設置設備の初期性能(例えば電池出力)が略同じである場合、社会的な公平性を鑑みると、需給調整益は各需要家に均一に分配されるべきである(需給調整による経済性の同域内公平性)。しかしながら、現実には、需要家の経済性は、需給調整益だけでなく設置設備の資産価値にも大きく依存する。例えば蓄電池が電気自動車に搭載されているものである場合、蓄電池の性能劣化は電気自動車の機能(航続距離や動力性能等)の低下となり、結果として、電気自動車の下取り価格の低下を招く。このため、電力需給調整システムにおいて需要家の経済性を向上させるためには、需給調整益だけでなく、各需要家が所有する蓄電池の使用による性能劣化を考慮した制御が望まれる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、蓄電池を所有する需要家の経済性を向上可能な電池制御システムを提供することにある。
本発明に係る電池制御システムは、電力網に接続して電力を充放電する蓄電池と、前記蓄電池の充放電を制御する制御装置と、を備える電池制御システムであって、前記制御装置は、使用を開始してから所定時間が経過した時点における前記蓄電池の劣化状態が所定条件を満足した場合、前記蓄電池の充放電制御の内容を変更することを特徴とする。
本発明に係る電池制御システムは、上記発明において、前記制御装置は、前記蓄電池の使用時間が長くなるにつれ、前記蓄電池の劣化を抑制する制御に漸次移行することを特徴とする。このような構成によれば、蓄電池の使用後期には蓄電池の資産価値の低下が抑制されるので、蓄電池を所有する需要家の経済性をさらに向上させることができる。
本発明に係る電池制御システムは、上記発明において、前記蓄電池は、電力の需給調整のために前記電力網に接続されていることを特徴とする。このような構成によれば、蓄電池の使用初期には需給調整による経済性が優先され、蓄電池の使用後期には蓄電池の資産価値の低下が抑制されるので、蓄電池を所有する需要家の経済性をさらに向上させることができる。
本発明に係る電池制御システムによれば、蓄電池の劣化状態を踏まえて蓄電池の充放電を制御するので、蓄電池を所有する需要家の経済性を向上させることができる。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である電池制御システムの構成及びその動作について説明する。
〔構成〕
まず、図1を参照して、本発明の一実施形態である電池制御システムの構成について説明する。
まず、図1を参照して、本発明の一実施形態である電池制御システムの構成について説明する。
図1は、本発明の一実施形態である電池制御システムの構成を示す模式図である。図1に示すように、本発明の一実施形態である電池制御システム1は、同じ電力系統内の需要家が所有(又は管理)する複数の蓄電池2の充放電を制御することにより電力の需給調整を行うシステム(例えばバーチャルパワープラントシステム等)であり、複数の蓄電池2及び制御装置3を主な構成要素として備えている。
複数の蓄電池2は、電気自動車やハイブリッド車両等の車両に搭載されている蓄電池や家庭用蓄電池等の周知の蓄電池によって構成され、それぞれ同じ電力系統内の需要家によって所有されている。各蓄電池2は、同じ電力系統の電力網4に接続されており、制御装置3によってその充放電動作が制御可能なように構成されている。
制御装置3は、電力ステーションに設置されたコンピュータ等の情報処理装置によって構成されている。なお、制御装置3を蓄電池2毎に設けるようにしてもよい。制御装置3は、電力網4を介して電気事業者が所有する発電設備5が発電した電力を蓄電池2に供給する動作、及び電力網4を介して蓄電池2の充電電力を他の電力系統に供給する動作を制御する。
本実施形態では、制御装置3は、情報処理装置内のCPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置がコンピュータプログラムを実行することにより、充放電制御部3aとして機能する。充放電制御部3aの機能については後述する。また、制御装置3は、後述する電池制御処理において用いられる蓄電池2の運用に関する各需要家の意向を示す意向情報を格納する意向情報データベース(意向情報DB)3bを備えている。各需要家の意向情報は、電気通信回線等を介して予め各需要家から取得されて意向情報DB3bに格納されている。
このような構成を有する電池制御システム1では、制御装置3の充放電制御部3aが、以下に示す電池制御処理を実行することにより、蓄電池2を所有する需要家の経済性を向上させる。以下、図2に示すフローチャートを参照して、電池制御処理を実行する際の充放電制御部3aの動作について説明する。
〔電池制御処理〕
図2は、本発明の一実施形態である電池制御処理の流れを示すフローチャートである。図2に示すフローチャートは、電力網4に蓄電池2が接続されたタイミングで開始となり、電池制御処理はステップS1の処理に進む。なお、この電池制御処理は電力網4に接続されている蓄電池2毎に個別に実施されるものとする。また、この電池制御処理は、電力網4に蓄電池2が接続されている間、前回の電池制御処理が終了してから所定時間が経過する度毎に繰り返し実行されるものとする。
図2は、本発明の一実施形態である電池制御処理の流れを示すフローチャートである。図2に示すフローチャートは、電力網4に蓄電池2が接続されたタイミングで開始となり、電池制御処理はステップS1の処理に進む。なお、この電池制御処理は電力網4に接続されている蓄電池2毎に個別に実施されるものとする。また、この電池制御処理は、電力網4に蓄電池2が接続されている間、前回の電池制御処理が終了してから所定時間が経過する度毎に繰り返し実行されるものとする。
ステップS1の処理では、充放電制御部3aが、予め設定されている蓄電池2の劣化状態の診断時期及び予測時期に到達したか否かを判別する。蓄電池2の劣化状態の診断時期及び予測時期は、意向情報DB3b内に格納されている需要家の意向情報に基づいて設定される。但し、需要家の意向が明示的に示されていない場合は、システム上の設定値を用いてもよい。また、蓄電池2の使用過程において、蓄電池2の劣化状態の診断時期及び予測時期を複数回(例えば1ヶ月に1回等)設けてもよい。
判別の結果、蓄電池2の劣化状態の診断及び予測時期に到達した場合(ステップS1:Yes)、充放電制御部3aは、電池制御処理をステップS2の処理に進める。一方、蓄電池2の劣化状態の診断及び予測時期に到達していない場合には(ステップS1:No)、充放電制御部3aは、一連の電池制御処理を終了する。
ステップS2の処理では、充放電制御部3aが、蓄電池2の出力電流値や温度等を用いた周知の手法により蓄電池2の現在の劣化状態を診断する。例えば、充放電制御部3aは、出力電流値の二乗値の積算値と蓄電池2の劣化状態を示すデータとの関係を示すテーブルから、現在までの出力電流値の二乗値の積算値に対応する蓄電池2の劣化状態を示すデータを読み出す。
また、充放電制御部3aは、意向情報DB3b内に格納されている蓄電池2を所有する需要家の意向情報及び蓄電池2の現在の劣化状態に基づいて、需要家が設定した許容到達時期TCpにおける蓄電池2の容量維持率の予測値を算出する。ここで、容量維持率とは、使用開始前の蓄電池2の容量(初期値)を1としたときの初期値に対する蓄電池2の容量の割合を示す。例えば蓄電池2の容量が0.8である場合、容量維持率は0.8と算出される。これにより、ステップS2の処理は完了し、電池制御処理はステップS3の処理に進む。
ステップS3の処理では、充放電制御部3aが、意向情報DB3b内に格納されている需要家の意向情報に基づいて、ステップS2の処理において算出された許容到達時期TCpにおける蓄電池2の容量維持率の予測値が、需要家が設定した許容容量維持率Cpより大きいか否かを判別する。判別の結果、許容到達時期TCpにおける蓄電池2の容量維持率の予測値が許容容量維持率Cpより大きい場合(ステップS3:Yes)、充放電制御部3aは、電池制御処理をステップS4の処理に進める。一方、許容到達時期TCpにおける蓄電池2の容量維持率の予測値が許容容量維持率Cp以下である場合には(ステップS3:No)、充放電制御部3aは、電池制御処理をステップS5の処理に進める。
ステップS4の処理では、充放電制御部3aは、充放電の抑制レベルや温度の制御レベル等の蓄電池2の劣化抑制制御段階を引き下げる。すなわち、充放電制御部3aは、需給調整による経済性(電力売買による利益)及び同域内公平性を優先して蓄電池2の充放電を制御する。これにより、ステップS4の処理は完了し、電池制御処理はステップS6の処理に進む。
ステップS5の処理では、充放電制御部3aは、蓄電池2の劣化抑制制御段階を引き上げる。すなわち、充放電制御部3aは、蓄電池2の劣化抑制を優先して蓄電池2の充放電を制御する。具体的には、充放電制御部3aは、許容到達時期TCpにおける蓄電池2の容量維持率の予測値が許容容量維持率Cp以上、且つ、最も小さくなるように劣化抑制制御段階を調整(設定、実施、予測、学習)する。例えば、図3に示す時間T=T1において許容到達時期TCpにおける蓄電池2の容量維持率を算出した結果、蓄電池2の容量維持率が曲線L2に沿って変化し、許容到達時期TCpにおける蓄電池2の容量維持率が許容容量維持率Cp以下になると予測された場合について説明する。
この場合、曲線L2に対応する劣化抑制制御段階が図4に示す劣化抑制制御段階Lv1(点P1)であるとすると、充放電制御部3aは、劣化抑制制御段階を需給調整による経済性が低下する劣化抑制制御段階Lv2(点P2)に調整することにより、許容到達時期TCpにおける蓄電池2の容量維持率が許容容量維持率Cpになる曲線L3に沿って蓄電池2の容量維持率が変化するように蓄電池2の充放電を制御する。
なお、図3中の曲線L1は、需給調整による経済性を最優先させた場合の電池容量維持率の時間変化を示す。また、図4中の曲線L4は、需給調整による経済性と劣化抑制制御段階との関係を示す曲線であり、予め制御装置3内に記憶されている。また、図3に示す電池容量維持率の変化曲線及び現在値に関する情報を需要家に提示することにより、需要家が蓄電池2の劣化状況をリアルタイムで把握できるようにしてもよい。これにより、ステップS5の処理は完了し、電池制御処理はステップS6の処理に進む。
ステップS6の処理では、充放電制御部3aは、意向情報DB3b内に格納されている需要家の意向情報に基づいて、次回の蓄電池2の劣化状態の診断時期及び予測時期をセットする。このような処理によれば、劣化抑制制御段階の調整を複数回設けることができる。これにより、ステップS6の処理は完了し、一連の電池制御処理は終了する。
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である電池制御処理では、充放電制御部3aが、許容到達時期TCpにおける蓄電池2の容量維持率の予測値が許容容量維持率Cp以下である場合、蓄電池2の充放電制御の内容を変更する。このような構成によれば、蓄電池2の劣化状態を踏まえて蓄電池2の充放電を制御するので、蓄電池2を所有する需要家は予測しなかった資産価値の低下を回避でき、蓄電池2を所有する需要家の経済性を向上させることができる。また、各需要家は、資産減価を把握した上で蓄電池2を運用することができる。
また、本発明の一実施形態である電池制御処理では、充放電制御部3aが、蓄電池2の使用時間が長くなるにつれ、蓄電池2の劣化を抑制する制御に漸次移行する。このような構成によれば、蓄電池2の使用後期には蓄電池2の資産価値の低下が抑制されるので、蓄電池2を所有する需要家の経済性をさらに向上させることができる。
また、本発明の一実施形態である電池制御処理では、蓄電池2は、電力の需給調整のために電力網4に接続されている。このような構成によれば、蓄電池2の使用初期には需給調整による経済性が優先され、蓄電池2の使用後期には蓄電池2の資産価値の低下が抑制されるので、蓄電池2を所有する需要家の経済性をさらに向上させることができる。
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
1 電池制御システム
2 蓄電池
3 制御装置
3a 充放電制御部
3b 意向情報データベース(意向情報DB)
4 電力網
5 発電設備
2 蓄電池
3 制御装置
3a 充放電制御部
3b 意向情報データベース(意向情報DB)
4 電力網
5 発電設備
Claims (3)
- 電力網に接続して電力を充放電する蓄電池と、前記蓄電池の充放電を制御する制御装置と、を備える電池制御システムであって、
前記制御装置は、使用を開始してから所定時間が経過した時点における前記蓄電池の劣化状態が所定条件を満足した場合、前記蓄電池の充放電制御の内容を変更することを特徴とする電池制御システム。 - 前記制御装置は、前記蓄電池の使用時間が長くなるにつれ、前記蓄電池の劣化を抑制する制御に漸次移行することを特徴とする請求項1に記載の電池制御システム。
- 前記蓄電池は、電力の需給調整のために前記電力網に接続されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電池制御システム。
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