JP2023170814A - 充放電制御装置、充放電制御方法、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】蓄電システムが有する複数の蓄電池間の健全度のばらつきを小さくすることができる充放電制御装置を提供する。【解決手段】充放電制御装置は、複数の蓄電池を有する蓄電システムの充放電制御装置であって、複数の前記蓄電池それぞれの健全度を含む蓄電池情報を取得する蓄電池情報取得部と、前記蓄電システム全体に対し要求される充放電電力を示す第1充放電電力指令値を取得する全体指令値取得部と、前記健全度に基づいて、前記第1充放電電力指令値のうち前記蓄電池それぞれに割り当てる充放電電力を示す第2充放電電力指令値を計算する指令値計算部と、を備える。【選択図】図2
Description
本開示は、充放電制御装置、充放電制御方法、およびプログラムに関する。
複数の蓄電池を用いた蓄電システムにおいて、各蓄電池のSOC(State of Charge;充電率)に基づいて、蓄電池毎の充放電電力(充放電指令値)を計算することが考えられている。例えば、特許文献1には、SOCが高い蓄電池に対する充放電指令値を大きくし、SOCが低い蓄電池に対する充放電指令値を小さくすることにより、各蓄電池のSOCのバランスを取る技術が記載されている。
しかしながら、従来の技術では、蓄電池の健全度(劣化度合い)については考慮されていないので、蓄電池間で健全度にばらつきが生じてしまう可能性がある。
本開示の目的は、蓄電システムが有する複数の蓄電池間の健全度のばらつきを小さくすることができる充放電制御装置、充放電制御方法、およびプログラムを提供することにある。
本開示の一態様によれば、充放電制御装置は、複数の蓄電池を有する蓄電システムの充放電制御装置であって、複数の前記蓄電池それぞれの健全度を含む蓄電池情報を取得する蓄電池情報取得部と、前記蓄電システム全体に対し要求される充放電電力を示す第1充放電電力指令値を取得する全体指令値取得部と、前記健全度に基づいて、前記第1充放電電力指令値のうち前記蓄電池それぞれに割り当てる充放電電力を示す第2充放電電力指令値を計算する指令値計算部と、を備える。
本開示の一態様によれば、充放電制御方法は、複数の蓄電池を有する蓄電システムの充放電制御方法であって、複数の前記蓄電池それぞれの健全度を含む蓄電池情報を取得するステップと、前記蓄電システム全体に対し要求される充放電電力を示す第1充放電電力指令値を取得するステップと、前記健全度に基づいて、前記第1充放電電力指令値のうち前記蓄電池それぞれに割り当てる充放電電力を示す第2充放電電力指令値を計算するステップと、を有する。
本開示の一態様によれば、プログラムは、複数の蓄電池を有する蓄電システムの充放電制御装置に、複数の前記蓄電池それぞれの健全度を含む蓄電池情報を取得するステップと、前記蓄電システム全体に対し要求される充放電電力を示す第1充放電電力指令値を取得するステップと、前記健全度に基づいて、前記第1充放電電力指令値のうち前記蓄電池それぞれに割り当てる充放電電力を示す第2充放電電力指令値を計算するステップと、を実行させる。
上記態様によれば、蓄電システムが有する複数の蓄電池間の健全度のばらつきを小さくすることができる。
(蓄電制御システムの全体構成)
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
図1は、一実施形態に係る蓄電制御システムの全体構成を示す図である。
図1に示すように、蓄電制御システム1は、充放電制御装置10と、蓄電システム20とを備える。
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
図1は、一実施形態に係る蓄電制御システムの全体構成を示す図である。
図1に示すように、蓄電制御システム1は、充放電制御装置10と、蓄電システム20とを備える。
蓄電システム20は、複数の蓄電池ユニット21を有する。蓄電システム20は、例えば、工場、オフィス、住宅などの施設に設置され、施設内の負荷(不図示)の消費電力が電力会社との契約電力を超える場合に、蓄電池ユニット21に充電された電力を負荷に供給して不足電力を補う。また、蓄電システム20は、負荷の消費電力が契約電力よりも小さい場合に、蓄電池ユニット21に余剰電力を充電する。
充放電制御装置10は、施設内の不足電力または余剰電力に応じた電力を放電または充電するように、蓄電システム20の各蓄電池ユニット21を制御する。また、本実施形態に係る充放電制御装置10は、各蓄電池ユニット21の健全度に偏りが生じないように、各蓄電池ユニット21に充放電される電力の配分を調整する。なお、以下の説明では、蓄電システム20全体に要求される充放電電力の指令値を「第1充放電電力指令値」、蓄電池ユニット21それぞれに配分される充放電電力の指令値を「第2充放電電力指令値」とも記載する。充放電制御装置10の機能構成の詳細については後述する。
(蓄電システムの機能構成)
蓄電システム20の蓄電池ユニット21は、それぞれ、蓄電池210と、PCS(Power Conditioning System;パワーコンディショナ)221と、PCSコントローラ222と、BMS(Battery Management System)223とを有する。
蓄電システム20の蓄電池ユニット21は、それぞれ、蓄電池210と、PCS(Power Conditioning System;パワーコンディショナ)221と、PCSコントローラ222と、BMS(Battery Management System)223とを有する。
PCS221は、PCSコントローラ222の制御に従って蓄電池210の充放電を切り替える。PCS221は、交流電力と直流電力とを双方向に変換する回路などを有する。PCS221は、充電時は電力線を介して供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電池210に入力し、放電時は蓄電池210から放電される直流電力を交流電力に変換して電力線に出力する。
PCSコントローラ222は、充放電制御装置10から通信線を通じて第2充放電指令値を受信し、第2充放電指令値に応じた電力が蓄電池210に充電、または蓄電池210から放電されるようにPCS221を制御する。
BMS223は、蓄電池210の状態を監視し、充放電制御装置に蓄電池情報として送信する。蓄電池情報には、例えば、蓄電池210のSOC(State of Charge;充電率[%])、SOH(State of Health;健全度[%])が含まれる。また、蓄電池情報には、蓄電池210のセル電圧[V]、セル電流[A]、セル温度[℃]などがさらに含まれてもよい。
SOCは、蓄電池210の充放電可能な最大電池容量に対する、現在の放電可能な電池容量の比率を表す。SOHは、蓄電池210の新品時の最大電池容量(初期最大電池容量)に対する、現在の最大電池容量(劣化時最大電池容量)の比率(容量維持率)を表す。例えば、初期最大電池容量が50Ahであり、現在の最大電池容量が40Ahである場合、この蓄電池のSOHは「40Ah/50Ah*100=80%」である。
なお、SOHの推定に必要な現在の最大電池容量は、例えば、ある電流でSOCがSOC下限値(例えば、0%)からSOC上限値(例えば、100%)になるまで充電する場合の電流を積算することで求めることができる。なお、SOC下限値およびSOC上限値はユーザが任意に設定した値である。例えば、他の実施形態ではSOC下限値=10%、SOC上限値=90%などに設定してもよい。具体的には、BMS223は、蓄電池210のセル電圧と電流を計測し、SOC下限値に相当するセル電圧から、SOC上限値に相当するセル電圧まで充電し、その間に計測した電流を積算することで求める。
SOC下限値のときのセル電圧[V]をV0、SOC上限値のときのセル電圧[V]をV1、SOCに対するセル開放電圧特性をf、セル電流[A]をI、充電開始時間をt0、充電終了時間をt1、現在の最大電池容量[Ah]をQ、初期最大電池容量[Ah]をQ0とすると、SOH[%]は以下の式(1)で求められる。セル開放電圧特性は、例えば、既知のセル特性取得試験を行って得られるデータである。また、初期最大電池容量はユーザにより入力された値である。
なお、上記式(1)を使って蓄電池210の放電時にSOHを計測することも可能である。この場合、SOC上限値に相当するセル電圧からSOC下限値に相当するセル電圧まで放電し、その間に計測した電流を積算してSOHを求める。
また、BMS223がSOHを算出する方法は上記に限られることはない。他の実施形態では、BMS223は、既知の他の技術を使ってSOHを算出してもよい。
(充放電制御装置の機能構成)
図2は、一実施形態に係る充放電制御装置の機能構成を示すブロック図である。
図2に示すように、充放電制御装置10は、プロセッサ11と、メモリ12と、ストレージ13と、通信インタフェース14とを備える。
図2は、一実施形態に係る充放電制御装置の機能構成を示すブロック図である。
図2に示すように、充放電制御装置10は、プロセッサ11と、メモリ12と、ストレージ13と、通信インタフェース14とを備える。
メモリ12は、プロセッサ11の動作に必要なメモリ領域を有する。
ストレージ13は、いわゆる補助記憶装置であって、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等である。
通信インタフェース14は、外部装置(PCSコントローラ222、BMS223など)との間で各種情報の送受信を行うためのインタフェースである。
プロセッサ11は、所定のプログラムに従って動作することにより、蓄電池情報取得部110、全体指令値取得部111、指令値計算部112、指令値送信部113としての機能を発揮する。
蓄電池情報取得部110は、複数の蓄電池210それぞれの健全度(SOH)および充電率(SOC)を含む蓄電池情報を、各蓄電池ユニット21のBMS223から取得する。
全体指令値取得部111は、蓄電システム20全体に対し要求される充放電電力を示す第1充放電電力指令値を取得する。
指令値計算部112は、各蓄電池210の蓄電池情報に基づいて、第1充放電指令値のうち蓄電池210それぞれに割り当てる充放電電力を示す第2充放電電力指令値を計算する。また、本実施形態に係る指令値計算部112は、各蓄電池210の充電率(SOC)に基づいて、第2充放電電力指令値を計算するモードを切り替える。指令値計算部112は、各蓄電池210の充電率(SOC)に基づいて第2充放電電力指令値を計算する第1モード(SOCバランス制御モード)と、各蓄電池210の健全度(SOH)に基づいて第2充放電電力指令値を計算する第2モード(SOHバランス制御モード)との2つのモードを有している。指令値計算部112が2つのモードを切り替える処理の詳細については後述する。
指令値送信部113は、各蓄電池ユニットのPCSコントローラ222に対し、指令値計算部112が計算した第2充放電電力指令値を通信線を通じて送信する。
(充放電制御装置の処理フロー)
図3は、一実施形態に係る充放電制御装置の処理の一例を示す第1のフローチャートである。
図3には、充放電制御装置10が各蓄電池の充放電を制御するにあたり、第2充放電電力指令値を計算するためのモードを決定する処理の一例が示されている。
図3は、一実施形態に係る充放電制御装置の処理の一例を示す第1のフローチャートである。
図3には、充放電制御装置10が各蓄電池の充放電を制御するにあたり、第2充放電電力指令値を計算するためのモードを決定する処理の一例が示されている。
まず、蓄電池情報取得部110は、各蓄電池ユニット21のBMS223から、蓄電池210のSOCおよびSOHを含む蓄電池情報を取得する(ステップS100)。
次に、指令値計算部112は、蓄電池情報に基づいて、各蓄電池210の充電可能容量[kWh]、放電可能容量[kWh]、およびSOH下限値[%]との差分を算出する(ステップS101)。
例えば、ストレージ13には、予めユーザにより入力された各蓄電池210の初期充放電容量[kWh]およびSOH下限値[%]が予め記録されている。SOH下限値は蓄電池210の交換要否を決定するための目安であり、SOHがSOH下限値以下となった場合に、新しい蓄電池に交換される。指令値計算部112は、ストレージ13に記録されている初期充放電容量とSOHとに基づいて、蓄電池210の現在の充放電最大容量[kWH]を計算する。例えば、初期充放電容量が100kWhであり、SOHが90%である場合、蓄電池210の現在の充放電最大容量は「100kwH×90%/100=90kWh」である。また、指令値計算部112は、現在の充放電最大容量[kWh]とSOCとに基づいて、蓄電池210の充電可能容量および放電可能容量を算出する。現在の充放電最大容量が90kWhであり、SOCが60%である場合、放電可能容量は「90kWh×(100-60%)/100=36kWh」であり、放電可能容量は「90kWh×60%/100=54kWh」である。また、指令値計算部112は、蓄電池情報に含まれるSOHから、ストレージ13から読み出したSOH下限値を減じて、SOH下限値との差を計算する。SOH下限値が80%であり、SOHが90%である場合、SOH下限値との差は「90%-80%=10%」である。
全体指令値取得部111は、蓄電システム20全体に要求される充放電電力の指令値である第1充放電電力指令値を取得する(ステップS102)。例えば、全体指令値取得部111は、施設内の負荷の消費電力を監視する監視システム(不図示)から、施設内の不足電力または余剰電力に応じた第1充放電電力指令値を取得する。なお、他の実施形態では、全体指令値取得部111は、施設の契約電力と、施設内の消費電力とから算出した不足電力または余剰電力に基づいて第1充放電電力指令値を計算してもよい。また、図3にはステップS103をステップS100~S101の後に実行する例が示されているが、これに限られることはない。他の実施形態では、ステップS103はステップS100~S101の前に実行してもよいし、ステップS100~S101と並行して実行してもよい。
次に、指令値計算部112は、各蓄電池210に対する第2充放電指令値を計算するためのモード(第1モードまたは第2モード)を切り替える処理を行う。
図4は、一実施形態に係る充放電制御装置の機能を説明するための第1の図である。
図4には、ある蓄電池のSOCの時系列の例が示されている。第1モードはSOCバランス制御モードであり、何れかの蓄電池210のSOCがSOC上限値に近い(例えば、第1閾値U[%]以上である)場合、またはSOC下限値に近い(例えば、第2閾値L[%]以下である)場合に、蓄電池の充電可能容量または放電可能容量を重視して、各蓄電池のSOCに基づいて蓄電池別の充放電電力の割り当てを調整するモードである。なお、各蓄電池210のSOC上限値、SOC下限値、第1閾値U、および第2閾値Lは、それぞれユーザにより任意の値が設定され、ストレージ13に記憶される。
図4には、ある蓄電池のSOCの時系列の例が示されている。第1モードはSOCバランス制御モードであり、何れかの蓄電池210のSOCがSOC上限値に近い(例えば、第1閾値U[%]以上である)場合、またはSOC下限値に近い(例えば、第2閾値L[%]以下である)場合に、蓄電池の充電可能容量または放電可能容量を重視して、各蓄電池のSOCに基づいて蓄電池別の充放電電力の割り当てを調整するモードである。なお、各蓄電池210のSOC上限値、SOC下限値、第1閾値U、および第2閾値Lは、それぞれユーザにより任意の値が設定され、ストレージ13に記憶される。
第2モードは、SOHバランス制御モードであり、全ての蓄電池210のSOCが上限値からも下限値からも離れている場合に、蓄電池の長寿命化を重視して、各蓄電池のSOHに基づいて蓄電池別の充放電電力の割り当てを調整するモードである。
具体的には、指令値計算部112は、まず、第1充放電電力指令値が充電指令であるか放電指令であるかを判断する(ステップS103)。
第1充放電電力指令値が充電指令である場合(ステップS103;YES)、指令値計算部112は、複数の蓄電池のうち少なくとも1つの蓄電池210のSOCが第1閾値U以上であるか判断する(ステップS104)。
少なくとも1つの蓄電池210のSOCが第1閾値U以上である場合(ステップS104;YES)、指令値計算部112は第1モードに切り替える(ステップS105)。
一方、全ての蓄電池210のSOCが第1閾値U未満である場合(ステップS104;NO)、指令値計算部112は第2モードに切り替える(ステップS106)。
また、第1充放電電力指令値が放電指令である場合(ステップS103;NO)、指令値計算部112は、複数の蓄電池のうち少なくとも1つの蓄電池210のSOCが第2閾値L以下であるか判断する(ステップS107)。
少なくとも1つの蓄電池210のSOCが第2閾値L以上である場合(ステップS107;YES)、指令値計算部112は第1モードに切り替える(ステップS108)。
一方、全ての蓄電池210のSOCが第2閾値Lを超える場合(ステップS107;NO)、指令値計算部112は第2モードに切り替える(ステップS106)。
充放電制御装置10は、所定時間毎に図3の一連の処理を実行して、第1モードまたは第2モードに切り替える。
図5は、一実施形態に係る充放電制御装置の処理の一例を示す第2のフローチャートである。
図5には、第1モード(SOCバランス制御モード)において、指令値計算部112が第1充放電指令値で要求された充放電電力を各蓄電池に配分する処理の一例が示されている。
図5には、第1モード(SOCバランス制御モード)において、指令値計算部112が第1充放電指令値で要求された充放電電力を各蓄電池に配分する処理の一例が示されている。
まず、指令値計算部112は、指令値の計算対象となる蓄電池のユニットNo.Xを、複数の蓄電池210のうち最初の蓄電池210の識別番号(例えば、「1」)にする(ステップS200)。
また、指令値計算部112は、ユニットNo.Xの蓄電池210の第2充放電指令値を算出する(ステップS201)。例えば、第1充放電指令値が放電指令である場合、指令値計算部112は、ユニットNo.Xの放電可能容量と、蓄電システム20全体に要求される放電電力指令値(第1充放電指令値)とに基づいて、式(2)によりユニットNo.Xの放電電力指令値を算出する。
また、第1充放電指令値が充電指令である場合、指令値計算部112は、ユニットNo.Xの充電可能容量と、システム全体の充電電力指令値(第1充放電指令値)とに基づいて、式(3)によりユニットNo.Xの充電電力指令値を算出する。
また、指令値計算部112は、蓄電池210の充放電能力を超えないように、すなわち、PCS221に予め設定された電力の上限値であるPCS定格値を超えないように、ユニットNo.Xに対する第2充放電電力指令値を制限する(ステップS202)。つまり、指令値計算部112は、第2充放電電力指令値がPCS定格値よりも大きい値となった場合、第2充放電電力指令値をPCS定格値と同じ値に変更する。なお、各蓄電池ユニット21のPCS定格値は、予めストレージ13に記録されているものであってもよいし、PCSコントローラ222から取得したものであってもよい。
次に、指令値計算部112は、ユニットNo.Xが最後の蓄電池210の識別番号であるか、すなわち、全ての蓄電池210に対する第2充放電電力指令値を計算したか判断する(ステップS203)。ユニットNo.Xが最後の蓄電池210の識別番号ではない場合(ステップS203;NO)、指令値計算部112は、ユニットNo.Xに1を加算して(ステップS204)、次のユニットNo.X+1の第2充放電指令値を計算するためにステップS201に戻る。
また、ユニットNo.Xが最後の蓄電池210の識別番号である場合(ステップS203;YES)、各蓄電池210の第2充放電指令値の合計値(指令合計値)を算出する(ステップS205)。
次に、指令値計算部112は、指令合計値が蓄電システム20に要求される第1充放電指令値に一致するか判断する(ステップS206)。
指令値計算部112は、指令合計値が蓄電システム20に要求される第1充放電指令値に一致する場合(ステップS206;YES)、ステップS201~S202で計算した第2充放電指令値を、各蓄電池ユニット21のPCSコントローラ222に送信する(ステップS208)。
一方、指令値計算部112は、指令合計値が蓄電システム20に要求される第1充放電指令値に一致しない場合(ステップS206;NO)、各蓄電池210に対する第2充放電指令値の再配分を行う(ステップS208)。
例えば、ある蓄電池210についてステップS201で算出した指令値を、ステップS202でPCS定格値に下げた場合、指令合計値が第1充放電指令値よりも小さくなる場合がある。指令値計算部112は、指令合計値が蓄電システム20全体に要求される充電電力指令値よりも小さい場合に、第2充放電指令値がPCS定格値未満である蓄電池210を抽出し、これらのうち充電可能容量が多い蓄電池210から順に、不足する充電電力を配分する。また、指令値計算部112は、指令合計値が蓄電システム20全体に要求される放電電力指令値よりも小さい場合に、第2充放電指令値がPCS定格値未満である蓄電池210を抽出し、これらのうち放電可能容量が多い蓄電池210から順に、不足する放電電力を配分する。
不足分の再配分が完了すると、指令値計算部112は、ステップS208で再配分した第2充放電指令値を、各蓄電池ユニット21のPCSコントローラ222に送信する(ステップS207)。
このように、充放電制御装置10は、第1モードにおいて、放電可能容量または充電可能容量が大きいほど、割り当てられる放電電力または充電電力が大きくなるように、システム全体に要求される充放電電力を各蓄電池210に配分する。これにより、充放電制御装置10は、各蓄電池210のSOCが略均等となるように調整することができる。
図6は、一実施形態に係る充放電制御装置の処理の一例を示す第3のフローチャートである。
図6には、第2モード(SOHバランス制御モード)において、指令値計算部112が第1充放電指令値で要求された充放電電力を各蓄電池に配分する処理の一例が示されている。
図6には、第2モード(SOHバランス制御モード)において、指令値計算部112が第1充放電指令値で要求された充放電電力を各蓄電池に配分する処理の一例が示されている。
まず、指令値計算部112は、指令値の計算対象となる蓄電池のユニットNo.Xを、複数の蓄電池210のうち最初の蓄電池210の識別番号(例えば、「1」)にする(ステップS300)。
また、指令値計算部112は、ユニットNo.Xの蓄電池210の第2充放電指令値を算出する(ステップS301)。例えば、第1充放電指令値が放電指令である場合、指令値計算部112は、ユニットNo.Xの放電可能容量と、蓄電システム20全体に要求される放電電力指令値(第1充放電指令値)とに基づいて、式(4)によりユニットNo.Xの放電電力指令値を算出する。
また、第1充放電指令値が充電指令である場合、指令値計算部112は、ユニットNo.Xの充電可能容量と、システム全体の充電電力指令値(第1充放電指令値)とに基づいて、式(5)によりユニットNo.Xの充電電力指令値を算出する。
次に、指令値計算部112は、ユニットNo.Xが最後の蓄電池210の識別番号であるか、すなわち、全ての蓄電池210に対する第2充放電電力指令値を計算したか判断する(ステップS302)。ユニットNo.Xが最後の蓄電池210の識別番号ではない場合(ステップS302;NO)、指令値計算部112は、ユニットNo.Xに1を加算して(ステップS303)、次のユニットNo.X+1の第2充放電指令値を計算するためにステップS301に戻る。
また、ユニットNo.Xが最後の蓄電池210の識別番号である場合(ステップS302;YES)、ステップS301で計算した第2充放電指令値を、各蓄電池ユニット21のPCSコントローラ222に送信する(ステップS304)。
蓄電池210は、より多くの電力を充放電するほど、SOHの低下が早くなる傾向がある。このため、充放電制御装置10は、第2モードでは、SOH下限値との差(SOH下限値までの余裕度)が大きいほど、割り当てられる充放電電力が大きくなるように、システム全体に要求される充放電電力を各蓄電池210に配分する。これにより、充放電制御装置10は、SOH下限値との差が大きい蓄電池210については、SOHの低下速度が遅くなるように充放電電力の配分を小さくして、蓄電池210のSOHのばらつきが小さくなるように調整することができる。
充放電制御装置10は、所定時間毎に図5または図6の一連の処理を実行して、各蓄電池ユニット21に第2充放電指令値を送信して、蓄電池210の充放電を制御する。
(充放電制御装置の作用、効果)
図7は、一実施形態に係る充放電制御装置の機能を説明するための第2の図である。
図7には、ユニットNo.1~2の2つの蓄電池210を有する蓄電システム20について、(a)ユニットNo.1の蓄電池210に対して出力される第2充放電指令値およびSOCの時間推移の一例、および、(b)ユニットNo.2の蓄電池210に対して出力される第2充放電指令値およびSOCの時間推移の一例が示されている。図7において、破線はSOCの推移、実線は第2充放電指令値の推移を表す。また、図7に示す期間において、ユニットNo.1の蓄電池210のSOHは95%、ユニットNo.2の蓄電池210のSOHは90%であり、各蓄電池210のSOH下限値は80%であるとする。
図7は、一実施形態に係る充放電制御装置の機能を説明するための第2の図である。
図7には、ユニットNo.1~2の2つの蓄電池210を有する蓄電システム20について、(a)ユニットNo.1の蓄電池210に対して出力される第2充放電指令値およびSOCの時間推移の一例、および、(b)ユニットNo.2の蓄電池210に対して出力される第2充放電指令値およびSOCの時間推移の一例が示されている。図7において、破線はSOCの推移、実線は第2充放電指令値の推移を表す。また、図7に示す期間において、ユニットNo.1の蓄電池210のSOHは95%、ユニットNo.2の蓄電池210のSOHは90%であり、各蓄電池210のSOH下限値は80%であるとする。
時間t1において、充放電制御装置10の全体指令値取得部111は、蓄電システム20全体に対する放電指令値(第1充放電電力指令値)を取得する。また、時間t1では、両方の蓄電池210のSOCが第2閾値Lを超えているので(図3のステップS107;NO)、指令値計算部112は、第2モード(SOHバランス制御モード)に切り替えて(図3のステップS106)、各蓄電池210の指令値を計算する。
図7の例では、ユニットNo.1のSOH下限値との差は95%-80%=15%であり、ユニットNo.2のSOH下限値との差は90%-80%=10%である。ここで、蓄電システム20全体に対する放電指令値が「30kW」である場合、ユニットNo.1の放電指令値は30kW×15%/(15%+10%)=18kW、ユニットNo.2の放電指令値は30kW×10%/(15%+10%)=12kWとなる。
また、時間t2において、ユニットNo.1のSOCが第2閾値L以下になったとする(図3のステップS107;YES)。この場合、指令値計算部112は、時間t2以降は第1モード(SOCバランス制御モード)に切り替えて(図3のステップS108)、各蓄電池210の指令値を計算する。
時間t2において、ユニットNo.1の放電可能容量は80kWh、ユニットNo.2の放電可能容量は120kWhであったとする。ここで、蓄電システム20全体に対する放電指令値が「30kW」である場合、ユニットNo.1の放電指令値は30kW×80kWh/(80kWh+120kWh)=12kW、ユニットNo.2の放電指令値は30kW×120kWh/(80kWh+120kWh)=18kWとなる。このように、時間t2以降の期間ではSOCに応じて放電指令値の値を調整することにより、時間t3の付近でユニットNo.1~No.2のSOCが同程度となり、各蓄電池210のSOCのばらつきが解消される。
以上のように、本実施形態に係る充放電制御装置10は、蓄電池210のSOH(健全度)に基づいて、蓄電システム20全体に要求される第1充放電指令値のうち、各蓄電池に割り当てる第2充放電電力指令値を計算する。これにより、充放電制御装置10は、各蓄電池210のSOHのバランスをとりつつ、充放電制御を行うことができる。
具体的には、充放電制御装置10は、蓄電池210のSOHからSOH下限値を減じた値に応じて、第2充放電指令値の配分を調整する。例えば図7のようにユニットNo.2よりもユニットNo.1の方がSOH下限値との差(SOH下限値までの余裕度)が大きい場合には、ユニットNo.1に配分される放電電力が比較的大きくなる。このようにすることで、充放電制御装置10は、ユニットNo.2のSOHの低下速度を、ユニットNo.1よりも遅くすることができるので、ユニットNo.1およびユニットNo.2のSOHのばらつきを小さくすることができる。つまり、ユニットNo.2の寿命(SOH下限値に到達するまでの期間)がユニットNo.1よりも短くなってしまうことを抑制することができる。
また、充放電制御装置10は、第1充放電電力指令値が充電指令であり、少なくとも1つの蓄電池210のSOCが第1閾値U以上である場合に、SOCに基づいて各蓄電池210の充電電力(第2充放電指令値)を計算する第1モード(SOCバランス制御モード)に切り替える。これにより、充放電制御装置10は、SOCがSOC上限値に近い蓄電池210がある場合には、各蓄電池210のSOCに応じて充電電力の大きさを変えることにより、各蓄電池210のSOCが略均等となるように調整することができる。
また、充放電制御装置10は、第1充放電電力指令値が放電指令であり、少なくとも1つの蓄電池210のSOCが第2閾値L以下である場合に、SOCに基づいて各蓄電池210の放電電力(第2充放電指令値)を計算する第1モード(SOCバランス制御モード)に切り替える。これにより、充放電制御装置10は、SOCがSOC下限に近い蓄電池210がある場合には、各蓄電池210のSOCに応じて放電電力の大きさを変えることにより、各蓄電池210のSOCが略均等となるように調整することができる。
また、充放電制御装置10は、第1充放電電力指令値が充電指令であり、全ての蓄電池210のSOCが第1閾値U未満である場合、または、第1充放電電力指令値が放電指令であり、全ての蓄電池210のSOCが第2閾値Lを超える場合に、SOHに基づいて各蓄電池210の第2充放電指令値を計算する第2モード(SOHバランス制御モード)に切り替える。充放電制御装置10は、このように第1モードおよび第2モードを切り替えて蓄電池210の充放電電力を調整することにより、各蓄電池210の充電可能容量または放電可能容量の不足を抑制する効果と、および、各蓄電池210のSOHのばらつきを小さくする効果とを両立させることができる。
以上のとおり、本開示に係るいくつかの実施形態を説明したが、これら全ての実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
<付記>
上述の実施形態は、例えば以下のように把握される。
上述の実施形態は、例えば以下のように把握される。
(1)第1の態様によれば、複数の蓄電池210を有する蓄電システム20の充放電制御装置10は、複数の蓄電池210それぞれの健全度(SOH)を含む蓄電池情報を取得する蓄電池情報取得部110と、蓄電システム20全体に対し要求される充放電電力を示す第1充放電電力指令値を取得する全体指令値取得部111と、健全度に基づいて、第1充放電電力指令値のうち蓄電池210それぞれに割り当てる充放電電力を示す第2充放電電力指令値を計算する指令値計算部112と、を備える。
このようにすることで、充放電制御装置10は、各蓄電池210の健全度のバランスをとりつつ、充放電制御を行うことができる。
(2)第2の態様によれば、第1の態様に係る充放電制御装置10において、指令値計算部112は、健全度から所定の健全度下限値を減じた値が大きいほど第2充放電電力指令値が大きくなるように計算する。
このようにすることで、充放電制御装置10は、健全度下限値との差が大きい蓄電池210の健全度の低下速度を、健全度下限値との差が小さい蓄電池210よりも遅くすることができるので、各蓄電池210の健全度のばらつきを小さくすることができる。
(3)第3の態様によれば、第1または第2の態様に係る充放電制御装置10において、指令値計算部112は、第1充放電電力指令値が充電指令を示す値であり、少なくとも1つの蓄電池210の蓄電池情報に含まれる充電率(SOC)が第1閾値U以上である場合に、健全度に代えて充電率に基づいて第2充放電電力指令値を算出する。
このようにすることで、充放電制御装置10は、充電率が第1閾値U以上の(上限に近い)蓄電池210がある場合には、各蓄電池210の充電率に応じて充電電力の大きさを変えることにより、各蓄電池210の充電率が略均等となるように調整することができる。
(4)第4の態様によれば、第1から第3の何れか一の態様に係る充放電制御装置10において、指令値計算部112は、第1充放電電力指令値が放電指令を示す値であり、少なくとも1つの蓄電池210の蓄電池情報に含まれる充電率が第2閾値L以下である場合に、健全度に代えて充電率に基づいて第2充放電電力指令値を算出する。
このようにすることで、充放電制御装置10は、充電率が第2閾値L以下の(下限に近い)蓄電池210がある場合には、各蓄電池210の充電率に応じて充電電力の大きさを変えることにより、各蓄電池210の充電率が略均等となるように調整することができる。
(5)第5の態様によれば、複数の蓄電池210を有する蓄電システム20の充放電制御方法は、複数の蓄電池210それぞれの健全度を含む蓄電池情報を取得するステップと、蓄電システム20全体に対し要求される充放電電力を示す第1充放電電力指令値を取得するステップと、健全度に基づいて、第1充放電電力指令値のうち蓄電池210それぞれに割り当てる充放電電力を示す第2充放電電力指令値を計算するステップと、を有する。
(6)第6の態様によれば、プログラムは、複数の蓄電池210を有する蓄電システム20の充放電制御装置10に、複数の蓄電池210それぞれの健全度を含む蓄電池情報を取得するステップと、蓄電システム20全体に対し要求される充放電電力を示す第1充放電電力指令値を取得するステップと、健全度に基づいて、第1充放電電力指令値のうち蓄電池210それぞれに割り当てる充放電電力を示す第2充放電電力指令値を計算するステップと、を実行させる。
1 蓄電制御システム
10 充放電制御装置
11 プロセッサ
110 蓄電池情報取得部
111 全体指令値取得部
112 指令値計算部
113 指令値送信部
12 メモリ
13 ストレージ
14 通信インタフェース
20 蓄電システム
21 蓄電池ユニット
210 蓄電池
221 PCS
222 PCSコントローラ
223 BMS
10 充放電制御装置
11 プロセッサ
110 蓄電池情報取得部
111 全体指令値取得部
112 指令値計算部
113 指令値送信部
12 メモリ
13 ストレージ
14 通信インタフェース
20 蓄電システム
21 蓄電池ユニット
210 蓄電池
221 PCS
222 PCSコントローラ
223 BMS
Claims (6)
- 複数の蓄電池を有する蓄電システムの充放電制御装置であって、
複数の前記蓄電池それぞれの健全度を含む蓄電池情報を取得する蓄電池情報取得部と、
前記蓄電システム全体に対し要求される充放電電力を示す第1充放電電力指令値を取得する全体指令値取得部と、
前記健全度に基づいて、前記第1充放電電力指令値のうち前記蓄電池それぞれに割り当てる充放電電力を示す第2充放電電力指令値を計算する指令値計算部と、
を備える充放電制御装置。 - 前記指令値計算部は、前記蓄電池に対し、前記健全度から所定の健全度下限値を減じた値に応じた充放電電力が配分されるように前記第2充放電電力指令値を計算する、
請求項1に記載の充放電制御装置。 - 前記指令値計算部は、前記第1充放電電力指令値が充電指令を示す値であり、少なくとも1つの前記蓄電池の前記蓄電池情報に含まれる充電率が第1閾値以上である場合に、前記健全度に代えて前記充電率に基づいて前記第2充放電電力指令値を算出する、
請求項1または2に記載の充放電制御装置。 - 前記指令値計算部は、前記第1充放電電力指令値が放電指令を示す値であり、少なくとも1つの前記蓄電池の前記蓄電池情報に含まれる充電率が第2閾値以下である場合に、前記健全度に代えて前記充電率に基づいて前記第2充放電電力指令値を算出する、
請求項1または2に記載の充放電制御装置。 - 複数の蓄電池を有する蓄電システムの充放電制御方法であって、
複数の前記蓄電池それぞれの健全度を含む蓄電池情報を取得するステップと、
前記蓄電システム全体に対し要求される充放電電力を示す第1充放電電力指令値を取得するステップと、
前記健全度に基づいて、前記第1充放電電力指令値のうち前記蓄電池それぞれに割り当てる充放電電力を示す第2充放電電力指令値を計算するステップと、
を有する充放電制御方法。 - 複数の蓄電池を有する蓄電システムの充放電制御装置に、
複数の前記蓄電池それぞれの健全度を含む蓄電池情報を取得するステップと、
前記蓄電システム全体に対し要求される充放電電力を示す第1充放電電力指令値を取得するステップと、
前記健全度に基づいて、前記第1充放電電力指令値のうち前記蓄電池それぞれに割り当てる充放電電力を示す第2充放電電力指令値を計算するステップと、
を実行させるプログラム。
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
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JP2022082868A JP2023170814A (ja) | 2022-05-20 | 2022-05-20 | 充放電制御装置、充放電制御方法、およびプログラム |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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JP2022082868A Pending JP2023170814A (ja) | 2022-05-20 | 2022-05-20 | 充放電制御装置、充放電制御方法、およびプログラム |
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WO2016030967A1 (ja) * | 2014-08-26 | 2016-03-03 | 株式会社日立製作所 | エネルギーストレージ運転計画システムおよび運用条件決定方法 |
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2022
- 2022-05-20 JP JP2022082868A patent/JP2023170814A/ja active Pending
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2023
- 2023-02-17 WO PCT/JP2023/005665 patent/WO2023223618A1/ja unknown
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