JP4609156B2 - Power storage device control device - Google Patents
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Description
本発明は、電力貯蔵装置を用いて、ある任意の箇所の電力潮流を一定に保つ負荷追従運転を行うための電力貯蔵装置の制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for a power storage device for performing a load following operation that keeps a power flow in a certain arbitrary place constant using the power storage device .
二次電池などからなる電力貯蔵装置は、主に昼夜の負荷電力を平準化する目的で設置されている。その他、風力発電などの変動が大きな自然エネルギー発電と組み合わせて発電出力の変動を吸収する目的などで使用されている。 A power storage device including a secondary battery is installed mainly for the purpose of leveling load power during the day and night. In addition, it is used for the purpose of absorbing fluctuations in power generation output in combination with natural energy power generation with large fluctuations such as wind power generation.
また、二次電池であるNaS電池（ナトリウム−硫黄電池）を用いて、風力発電の発電出力を一定に保つ制御手段の技術が開発されている。この制御手段とは、電力潮流を検出し、これを一定に保つようNaS電池を充放電する技術である。（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照。）。
上述した電力貯蔵装置は、夜間の負荷が軽い時間帯に電力を充電し、昼間の負荷が重い時間帯に電力を放電して、負荷の平準化を図ることが可能であるという特徴を有している。また、直流電源である蓄電池（電力貯蔵装置）を電力系統に接続するためには、一般的に自励式インバータが用いられることから比較的高速な応答特性を持ち、短時間の電力変動を平滑化する目的でも使用される。 The power storage device described above is characterized in that it is possible to charge the power when the nighttime load is light and discharge the power during the daytime when the load is heavy, thereby leveling the load. ing. In addition, since a self-excited inverter is generally used to connect a storage battery (power storage device), which is a DC power supply, to the power system, it has a relatively fast response characteristic and smoothes out short-term power fluctuations. Also used for the purpose.
しかし、電力貯蔵装置は、１日サイクルの負荷平準化運転と短時間の電力変動を、平滑化するという二つの機能を両立する装置として利用されていないのが現状である。また、短時間の電力変動を平滑化する目的で電力貯蔵装置を用いた場合には、短時間に充放電を繰り返すこととなり、電力貯蔵装置の耐久性の観点から望ましい運転方法であるとは言えない問題がある。 However, at present, the power storage device is not used as a device that has both functions of smoothing the load leveling operation of the daily cycle and the short-time power fluctuation. In addition, when the power storage device is used for the purpose of smoothing fluctuations of power for a short time, charging and discharging are repeated in a short time, and it can be said that this is a desirable operation method from the viewpoint of durability of the power storage device. There is no problem.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、蓄電池（二次電池）を用いた電力貯蔵装置により、昼夜の負荷平準化運転の機能と短時間の電力変動を平滑化する機能の両立を図ると共に、充放電サイクル数を減らし、電力貯蔵装置の耐久性を向上させ、さらに短時間の電力変動を平滑化する機能のみで使用した場合も電力貯蔵装置の貯蔵容量の時間定格（Ah）を低く抑えることを可能にした電力貯蔵装置の制御装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and by using a power storage device using a storage battery (secondary battery), it is possible to achieve both a function of day-night load leveling operation and a function of smoothing a short-time power fluctuation. In addition to reducing the number of charge / discharge cycles, improving the durability of the power storage device, and using only the function of smoothing short-term power fluctuations, the time rating (Ah) of the storage capacity of the power storage device It is an object of the present invention to provide a control device for a power storage device that makes it possible to keep low.
本発明は、上記の課題を達成するために、第１発明は、電力系統からの電力が供給される電力負荷と、電力を貯蔵する少なくとも２台の電力貯蔵装置と、これらの電力貯蔵装置と前記電力系統とを結ぶ電路に介挿され、交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置に貯蔵したり、その電力貯蔵装置から直流電力を取り出して交流電力に変換して前記電力系統に送出する少なくとも２台の電力変換装置と、前記電力負荷の電力変動を検出し、平均値が零となる変動成分のみを抽出する負荷変動検出手段と、この負荷変動検出手段で抽出した変動成分が入力され、出力に前記電力貯蔵装置の入出力電力制御の目標値が出力される入出力電力制御手段と、この入出力電力制御手段から出力された目標値を正の成分と負の成分に分離する上下限リミッタ手段と、この上下限リミッタ手段で分離された正の成分と負の成分の目標値を充放電モード切替信号により切り替えてそれぞれ供給し、前記２台の電力貯蔵装置により負荷平準化運転と短時間の電力変動を平滑化運転となるようにそれぞれの電力変換装置を制御するそれぞれの電力変換制御手段とを有することを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention provides a power load to which power from a power system is supplied, at least two power storage devices that store power, and these power storage devices. It is inserted into an electric path connecting the power system, converts AC power into DC power and stores it in the power storage device, or takes DC power from the power storage device and converts it into AC power to the power system. At least two power conversion devices to be transmitted, load fluctuation detecting means for detecting power fluctuation of the power load and extracting only fluctuation components whose average value is zero, and fluctuation components extracted by the load fluctuation detecting means are Input / output power control means for inputting and outputting a target value for input / output power control of the power storage device to the output, and separating the target value output from the input / output power control means into a positive component and a negative component Upper and lower limit And the target value of the positive component and the negative component separated by the upper / lower limiter unit are switched by a charge / discharge mode switching signal, respectively, and load leveling operation is performed by the two power storage devices. It has each power conversion control means which controls each power converter so that a short-time power fluctuation may become smoothing operation.
第２発明は、前記入出力電力制御手段は、積分器と充電量制御部を有し、入出力電力制御手段から出力される目標値を積分器により積算し、この積算値を零に保つように電力変換制御手段を制御して、前記電力貯蔵装置が放電過多となり積算値が正方向にずれたときには充電量を増加し、それが充電過多となり積算値が負方向にずれたときには放電量を増加させるようにすることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention , the input / output power control means includes an integrator and a charge amount control unit, integrates the target value output from the input / output power control means by the integrator, and maintains the integrated value at zero. The power conversion control means is controlled to increase the amount of charge when the power storage device is overdischarged and the integrated value is shifted in the positive direction, and when it is overcharged and the integrated value is shifted in the negative direction, the amount of discharge is increased. It is characterized by increasing.
第３発明は、前記電力変換制御手段が電力貯蔵装置の内、一方を電力変動平滑化運転を行って充放電動作させているとき、他方の電力貯蔵装置を回復充電手段により回復充電動作させることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention , when the power conversion control unit performs a charge fluctuation discharge operation by performing power fluctuation smoothing operation on one of the power storage devices, the other power storage device is subjected to a recovery charge operation by the recovery charge unit. It is characterized by.
第４発明は、電力系統からの電力が供給される電力負荷と、電力を貯蔵する少なくとも２台の電力貯蔵装置と、前記電力系統に交流端が接続されるとともに、直流電圧が一定に保つように制御され、交流電力が直流電力に、直流電力が交流電力に変換される第１の電力変換装置と、この第１の電力変換装置の直流端に接続され、直流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置に貯蔵したり、その電力貯蔵装置から直流電力を取り出して直流電力に変換して前記第１の電力変換装置に送出する少なくとも２台の第２の電力変換装置と、前記電力負荷の電力変動を検出し、平均値が零となる変動成分のみを抽出する負荷変動検出手段と、この負荷変動検出手段で抽出した変動成分が入力され、出力に前記電力貯蔵装置の入出力電力制御の目標値が出力される入出力電力制御手段と、この入出力電力制御手段から出力された目標値を正の成分と負の成分に分離する上下限リミッタ手段と、この上下限リミッタ手段で分離された正の成分と負の成分の目標値を充放電モード切替信号により切り替えてそれぞれ供給し、前記２台の電力貯蔵装置により負荷平準化運転と短時間の電力変動を平滑化運転となるようにそれぞれ第２の電力変換装置を制御するそれぞれ第２の電力変換制御手段と、を有することを特徴とする。
第５発明は、前記負荷変動検出手段は、高域フィルタ（HPF）からなることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention , there is provided a power load to which power from the power system is supplied, at least two power storage devices for storing power, an AC terminal is connected to the power system, and a DC voltage is kept constant. Connected to the first power converter that is controlled by the AC power to convert DC power to DC power and DC power to AC power, and to the DC terminal of the first power converter, and converts DC power to DC power. At least two second power conversion devices that store in the power storage device, take out DC power from the power storage device, convert the DC power into DC power, and send the DC power to the first power conversion device; Load fluctuation detecting means for detecting the power fluctuation of the load and extracting only the fluctuation component for which the average value is zero; the fluctuation component extracted by the load fluctuation detecting means is input; and the input / output power of the power storage device is output Target value of control Output I / O power control means, upper / lower limiter means for separating the target value output from the I / O power control means into a positive component and a negative component, and a positive value separated by the upper / lower limiter means The target value of the component and the negative component are switched and supplied by the charge / discharge mode switching signal, respectively, and the two power storage devices are respectively set so that the load leveling operation and the short-time power fluctuation become the smoothing operation. And a second power conversion control means for controlling each of the power converters.
The fifth invention is characterized in that the load fluctuation detecting means comprises a high-pass filter (HPF) .
以上述べたように、本発明によれば、昼夜の負荷平準化運転と短時間の電力変動平滑化運転の両立を図ると共に、短時間の電力変動平滑化運転と充放電サイクルの低減の両立を図り、しかも電力貯蔵装置の貯蔵容量の時間定格を低く抑えることができるようにした。 As described above, according to the present invention, both day-and-night load leveling operation and short-time power fluctuation smoothing operation are achieved, and both short-time power fluctuation smoothing operation and charge / discharge cycle reduction are achieved. In addition, the time rating of the storage capacity of the power storage device can be kept low.
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
まず、実施の形態１を述べる前に、電力貯蔵装置の一般的なことについて述べる。通常、電力貯蔵装置は、図１に示すように、負荷消費量の大きな時間帯に蓄積した電力を放電し、負荷消費量の小さな時間帯に電力を貯蔵することにより、昼夜の消費電力の差を平準化する目的で設置される。この場合、放電電力及び充電電力は、予め決められたスケジュールに従って一定に保持される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[Embodiment 1]
First, before describing
一方、風力発電や太陽光発電のような自然エネルギー型発電機や工場などにおける生産ラインの特殊な負荷用途では、発電電力や消費電力が短時間で変動するため、このような電力変動を抑制する目的で電力貯蔵装置が用いられる場合がある。この場合には、電力貯蔵装置は電力変動に追従して充電と放電が短時間で繰り返されることとなる。電力貯蔵装置として蓄電池が用いられる場合、蓄電池の寿命は、充放電サイクル数に左右されるため、図２に示すような運用は望ましくない。 On the other hand, in natural load generators such as wind power generation and solar power generation, and special load applications on production lines in factories, etc., the generated power and power consumption fluctuate in a short time, so such power fluctuations are suppressed. A power storage device may be used for the purpose. In this case, the power storage device is repeatedly charged and discharged in a short time following the power fluctuation. When a storage battery is used as the power storage device, the life of the storage battery depends on the number of charge / discharge cycles, and therefore operation as shown in FIG. 2 is not desirable.
このため、本発明では、図３に示すように、昼夜の負荷平準化を行うとともに、短時間の電力変動成分を吸収可能とする電力貯蔵装置の運用方法を行う。 For this reason, in this invention, as shown in FIG. 3, while performing the load leveling of day and night, the operation method of the electric power storage apparatus which can absorb a short time electric power fluctuation component is performed.
図３に示すように、放電の時間帯と充電の時間帯を区切り、放電の時間帯では放電方向のみで放電電力を増減し、充電の時間帯では充電方向のみで充電電力を増減する。これにより、短時間の電力変動成分を吸収する運転を行っても充放電の繰り返しサイクル数は増加せず、昼夜の負荷平準化運転と電力平滑化運転の両立が可能となる。 As shown in FIG. 3, the discharge time zone and the charge time zone are separated, and in the discharge time zone, the discharge power is increased or decreased only in the discharge direction, and in the charge time zone, the charge power is increased or decreased only in the charge direction. As a result, even when an operation that absorbs the power fluctuation component for a short time is performed, the number of repeated charge / discharge cycles does not increase, and both day-night load leveling operation and power smoothing operation can be achieved.
図４は、本発明の実施の形態１を示す電力貯蔵装置の制御ブロック図で、図４において、電力系統１１からの電力が、母線１２を介して電力負荷（自然エネルギー型発電機を含む）１３と二次電池などからなる電力貯蔵装置１４に供給される。なお、電力貯蔵装置１４の電力は、負荷消費量の大きな時間帯に蓄積した電力を、後述する双方向コンバータを介して放電するように構成されている。
FIG. 4 is a control block diagram of the power storage device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 4, the power from the power system 11 is a power load (including a natural energy generator) via the
母線１２と電力負荷１３は、遮断器１５を介して接続され、また、母線１２と電力貯蔵装置１４は、遮断器１６と双方向コンバータ１７の直列回路を介して接続される。双方向コンバータ１７は、後述する双方向コンバータ電流制御器により制御される。１８，１９は電力検出器で、この電力検出器１８，１９は、変圧器VT1,VT2と変流器CT1,CT2に接続されている。
The
電力検出器１８で検出された電力負荷１３の短時間の電力変動は、例えば、高域フィルタ（HPF：ハイパスフィルタ）等からなる負荷変動検出装置２０で検出され、この検出値は、負荷変動補償量上下限リミッタ２１に供給される。この上下限リミッタ２１には、インバータ（INV）容量（kVA）と基準充放電電力が供給される。基準充放電電力は、予め決められたスケジュールに従って生成される目標値である。
A short-time power fluctuation of the power load 13 detected by the
負荷変動補償量上下限リミッタ２１のリミッタ上下限値は、充電時間帯の放電および放電時間帯の充電を行わず、目標値を電力変換装置である双方向コンバータ（CNV）１７の容量以内とするような値に設定する。具体的には、電力変動の検出値の消費を正［ここで、消費とは、電力負荷１３に流れる電流の方向(電力検出器１８を流れる図示矢印方向）を言う］、電力貯蔵装置１４の入出力電力の放電を正とした場合、充電時間帯においては、「下限値＝（−１）×（（CNV容量）−（基準充電電力の絶対値））」、「上限値＝(基準充電電力の絶対値）」とし、放電時間帯においては、「下限値＝（−１）×（基準放電電力の絶対値）」、「（（CNV容量）−（基準放電電力の絶対値））」とする。 The limit upper / lower limit value of the load fluctuation compensation amount upper / lower limit limiter 21 is set so that the target value is within the capacity of the bidirectional converter (CNV) 17 which is a power conversion device without discharging in the charging time zone and charging in the discharging time zone. Set to a value like this. Specifically, the consumption of the detected value of the power fluctuation is positive [here, the consumption means the direction of the current flowing through the power load 13 (the direction of the arrow shown in the figure flowing through the power detector 18)], the power storage device 14 When discharging of input / output power is positive, in the charging time zone, “lower limit value = (− 1) × ((CNV capacity) − (absolute value of reference charging power))”, “upper limit value = (reference charging) Absolute value of electric power) ”, and in the discharge time zone,“ lower limit value = (− 1) × (absolute value of reference discharge power) ”,“ ((CNV capacity) − (absolute value of reference discharge power)) ” And
上記（−１）は下記の式の導出過程で生じたものである。以下、充電時間帯の場合を例に述べる。蓄電池の放電を正、CNV容量をP(kW)とした場合、
ａ：充電時間帯の運転範囲を、−Ｐ（kW）〜０（kW）
ｂ：基準充放電電力の設定値を、−Ｐ／３（kW）
と仮定する。
The above (-1) occurs in the process of deriving the following equation. Hereinafter, the case of the charging time zone will be described as an example. When the discharge of the storage battery is positive and the CNV capacity is P (kW),
a: The operating range of the charging time range is -P (kW) to 0 (kW)
b: Set the reference charge / discharge power to -P / 3 (kW)
Assume that
蓄電池への指令値（図４に示す加算器２２の出力）は、上記ａより−Ｐ（kW）〜０（kW）とすれば良い。よって、加算器２２の出力は、（基準充放電電力＋リミッタ２１の出力）のため、リミッタ２１の上下限範囲は、
（−Ｐ〜０）−（基準充放電電力）
＝（−Ｐ−（−Ｐ／３）〜０−（−Ｐ／３））
＝（−２Ｐ／３〜＋ｐ／３）
＝（下限値〜上限値）
とすればよい。
The command value to the storage battery (the output of the
(-P to 0)-(reference charge / discharge power)
= (-P-(-P / 3) to 0-(-P / 3))
= (-2P / 3 to + p / 3)
= (Lower limit value to Upper limit value)
And it is sufficient.
よって、上下限リミッタ２１は、
下限値：（−CNV容量）−（基準充放電電力）
＝（−CNV容量）＋（基準充放電電力の絶対値）
＝−（CNV容量−基準充放電電力の絶対値）
上限値：（基準充放電電力の絶対値）となる。
Therefore, the upper and lower limiter 21 is
Lower limit: (-CNV capacity)-(reference charge / discharge power)
= (-CNV capacity) + (absolute value of reference charge / discharge power)
=-(CNV capacity-standard charge / discharge power absolute value)
Upper limit value: (absolute value of reference charge / discharge power).
なお、前記リミッタ２１の上下限値は、加算器２２により基準充放電電力と加算されて偏差器２３に供給される。この偏差器２３では、リミッタの上下限値が加算された基準充放電電力と電力検出器１９で検出された値との偏差が取られ、その偏差が入出力電力制御器２４を介して双方向コンバータ１７を電流制御する目標値として双方向コンバータ電流制御器２５に供給される。双方向コンバータ電流制御器（電力変換制御手段）２５は、この目標値により双方向コンバータ１７を制御する。
The upper and lower limit values of the limiter 21 are added to the reference charge / discharge power by the
入出力電力制御器（ＡＰＲ：Auto Power Regulator）２４は、例えば、PID制御器から構成され、蓄電池の入出力電力をある目標値と一致するように制御する装置である。 The input / output power controller (APR: Auto Power Regulator) 24 is, for example, a device configured to control the input / output power of the storage battery so as to coincide with a certain target value.
上記上下限リミッタ２１、加算器２２、偏差器２３及び入出力電力制御器２４とにより、前記電力貯蔵装置１４の入出力電力制御の目標値として設定される入出力電力制御目標値設定手段が構成される。
The upper / lower limiter 21, the
上記のように構成した実施の形態１のように制御することにより、昼間の負荷消費量が大きな時間帯に電力貯蔵装置から電力を供給し、夜間の負荷消費量が小さい時間帯に電力貯蔵装置に電力を充電する負荷平準化運転と、短時間の電力変動を平滑化する運転が両立可能となる。すなわち、昼夜の負荷平準化運転と短時間の電力変動平滑化運転の両立を図ることができるようになる。また、電力貯蔵装置の充放電サイクルを１日に一回とすることによって、電力貯蔵装置である、例えば蓄電池の耐久性を向上させることができるようになる。 By controlling as in the first embodiment configured as described above, power is supplied from the power storage device during the daytime when the load consumption is large, and the power storage device during the nighttime when the load consumption is small. It is possible to achieve both load leveling operation for charging electric power and operation for smoothing short-time power fluctuations. That is, it becomes possible to achieve both day-and-night load leveling operation and short-time power fluctuation smoothing operation. In addition, by setting the charge / discharge cycle of the power storage device once a day, it is possible to improve the durability of the power storage device, for example, a storage battery.
なお、上述した負荷変動検出手段２０は、高域フィルタ（HPF）で構成され、高域フィルタ（HPF）からは平均値が零で変動成分のみを含む波形が抽出される。
［実施の形態２］
電力貯蔵装置の用途を、図２に示した短時間の電力変動を吸収して平準化する電力変動平滑化運転の用途に限定した場合、従来の電力貯蔵装置では、充放電サイクル数が増加し、蓄電池の寿命の観点から望ましくない。
The load change detection means 20 described above is composed of a high-pass filter (HPF), is from the high-pass filter (HPF) is a waveform including only variation component average value zero is extracted.
[Embodiment 2]
When the use of the power storage device is limited to the use of the power fluctuation smoothing operation that absorbs and leveles the short-time power fluctuation shown in FIG. 2, the number of charge / discharge cycles increases in the conventional power storage device. From the viewpoint of the life of the storage battery, it is not desirable.
そこで、２台の電力貯蔵装置Ａ，Ｂを用意し、一方を放電用、他方を充電用として両者を定期的に切り替えることにより、充放電サイクル数を低く抑えた上で電力変動平滑化運転を可能とする運転方法を実現するのが、次に述べる実施の形態２である。 Therefore, two power storage devices A and B are prepared, and one is used for discharging and the other is used for charging. By periodically switching both of them, the power fluctuation smoothing operation is performed while keeping the number of charge / discharge cycles low. The second embodiment described below realizes a possible driving method.
図５は２台の電力貯蔵装置Ａ，Ｂの運転方法を説明する図で、始めに、平準化したい短時間の電力変動成分の内、負方向（図中破線で示す）のみを電力貯蔵装置Ａへ充電し、正方向（図中実線で示す）のみを電力貯蔵装置Ｂへ充電する。 FIG. 5 is a diagram for explaining the operation method of the two power storage devices A and B. First, of the short-time power fluctuation components to be leveled, only the negative direction (indicated by a broken line in the figure) is the power storage device. A is charged to A, and the power storage device B is charged only in the positive direction (indicated by a solid line in the figure).
電力貯蔵装置Ａは充電のみを行い、電力貯蔵装置Ｂは放電のみを行うため、電力貯蔵装置Ａの充電量Ａｈ（図中実線で示す）は次第に増加し、電力貯蔵装置Ｂの充電量Ａｈ（図中破線で示す）は次第に減少する。両者の何れかが既定の充電量Ａｈに達した時点、または既定の時間で電力貯蔵装置Ａを充電動作から放電動作に、電力貯蔵装置Ｂを放電動作から充電動作に切り替える。これにより、電力貯蔵装置Ａ，Ｂの充放電サイクル数を低く抑えた上で電力変動平滑化運転が可能となる。 Since the power storage device A only charges and the power storage device B only discharges, the charge amount Ah (shown by a solid line in the figure) of the power storage device A gradually increases and the charge amount Ah ( (Indicated by broken lines in the figure) gradually decreases. When either of them reaches a predetermined charge amount Ah, or at a predetermined time, the power storage device A is switched from the charge operation to the discharge operation, and the power storage device B is switched from the discharge operation to the charge operation. Thereby, the power fluctuation smoothing operation can be performed while keeping the number of charge / discharge cycles of the power storage devices A and B low.
図６は上記のような動作を行う実施の形態２の制御ブロック図で、図４と同一部分には同一符号を付して説明する。図６において、電力負荷（または自然エネルギー型発電機を含む）の短時間の電力変動を負荷変動検出装置（ＨＰＦ）２０により検出し、平均値が零となる変動成分のみを抽出する。この変動成分と電力検出器１９の出力との偏差を偏差器３１で取り、その偏差を入出力電力制御器２４の目標値として供給し入出力電力制御を行う。
FIG. 6 is a control block diagram of the second embodiment for performing the operation as described above, and the same parts as those in FIG. In FIG. 6, a short-time power fluctuation of an electric power load (or including a natural energy generator) is detected by a load fluctuation detecting device (HPF) 20, and only a fluctuation component whose average value is zero is extracted. The deviation between the fluctuation component and the output of the
この入出力電力制御器２４で行った制御出力は、双方向コンバータ電流制御器２５Ａ，２５Ｂの電流制御目標値であり、この目標値は正の成分と負の成分の２つに分離する上下限リミッタ３２Ａ，３２Ｂに供給される。このリミッタ３２Ａ、３２Ｂは，一方が下限を零に、他方は上限を零とした上下限リミッタである。
The control output performed by the input / output power controller 24 is a current control target value of the bidirectional converter
上下限リミッタ３２Ａ，３２Ｂの出力は、充放電モード切り替え信号（この信号は図示しないが、全体のシステムを管理するコンピュータシステムの制御機能を利用している。この他、タイマーなどでこの信号を得るようにさせても良い）により切り替えられる切替器３３Ａ，３３Ｂを介して双方向コンバータ電流制御器２５Ａ，２５Ｂの電流制御目標値として供給される。
The output of the upper /
そして、切替器３３Ａが、正方向の上下限リミッタ３２Ａの出力を選択している際には、切替器３３Ｂは、負方向の上下限リミッタ３２Ｂの出力を選択し、また、切替器３３Ａが、負方向の上下限リミッタ３２Ｂの出力を選択している際には、切替器３３Ｂは、正方向の出力を選択する構成とする。
When the
切替器３３Ａ，３３Ｂを同時に切り替えることにより、電力貯蔵装置Ａ，Ｂの双方向コンバータ電流制御器２５Ａ，２５Ｂの電流制御目標値をそれぞれ充電方向のみ、または放電方向のみとすることが可能となる。
By simultaneously switching the
上記のように制御することにより、実施の形態２では、電力変動平滑化運転と充放電サイクルの低減を両立する制御が可能となる。また、負荷変動検出装置に高域フィルタ（HPF）を用いて、負荷変動を検出することで、短時間の変動成分のみを抽出してこれを平滑化できる。さらに、電力貯蔵装置２台の内の１台を充電用、他の１台を放電用とすることで、短時間の電力変動の平滑化を可能とするとともに、電力貯蔵装置の充放電サイクルを低減して、電力貯蔵装置の耐久性を向上させることができる。 By controlling as described above, in the second embodiment, it is possible to perform control that achieves both power fluctuation smoothing operation and reduction of the charge / discharge cycle. Further, by detecting a load fluctuation using a high-pass filter (HPF) in the load fluctuation detecting device, only a short-time fluctuation component can be extracted and smoothed. Furthermore, by making one of the two power storage devices for charging and the other one for discharging, it is possible to smooth power fluctuations in a short time and to charge / discharge cycles of the power storage device. This can reduce the durability of the power storage device.
この他、電力貯蔵装置である蓄電池容量Ａｈは，平滑化したい電力変動の絶対値の積算値とすればよく、前記実施の形態１に比較して、電力貯蔵装置である蓄電池容量Ａｈを小さくできる。
［実施の形態３］
図７は実施の形態３を示す制御ブロック図で、図４、図６と同一部分には同一符号を付して説明する。この実施の形態３は、実施の形態２の変形例で、電力貯蔵装置Ａ，Ｂの充放電電流制御をＤＣ／ＤＣコンバータ３６Ａ，３６Ｂを用いて行い、双方向コンバータ１７を１台とすることにある。
In addition, the storage battery capacity Ah that is the power storage device may be an integrated value of the absolute value of the power fluctuation to be smoothed, and the storage battery capacity Ah that is the power storage device can be reduced as compared with the first embodiment. .
[Embodiment 3]
FIG. 7 is a control block diagram showing the third embodiment, and the same parts as those in FIGS. The third embodiment is a modification of the second embodiment, and the charge / discharge current control of the power storage devices A and B is performed using the DC /
この形態３では、双方向コンバータ１７を制御する双方向コンバータ電流制御器２５は、直流電圧を一定に保って双方向コンバータ１７を制御するように構成される。
In the third embodiment, the bidirectional converter
なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６Ａ，３６Ｂを制御するＤＣ／ＤＣ電流制御器３５Ａ，３５Ｂの制御方法は実施の形態２と同様な方法により行われる。このように電力貯蔵装置をＤＣ／ＤＣコンバータで制御して直流回路を共有することで双方向コンバータを１台とすることが可能となり、初期コストの低減を図ることができ、また、前記実施の形態２と同様な短時間の電力変動平滑化運転と充放電サイクルの低減を両立することが可能となる。
［実施の形態４］
前記実施の形態２，３では、２台の電力貯蔵装置Ａ，Ｂを充電用と放電用として両者を切り替えて運転することで、短時間の電力変動を吸収可能とし、充放電サイクル数の低減を両立可能な装置構成及び制御方法を実現した。
The control method of the DC / DC
[Embodiment 4]
In the second and third embodiments, the two power storage devices A and B are operated for switching between charging and discharging, thereby making it possible to absorb short-time power fluctuations and reducing the number of charge / discharge cycles. The device configuration and control method that can achieve both are realized.
前記実施の形態２，３の場合、負荷変動検出装置２０に高域フィルタ（HPF）を用いることで、変動成分の平均値は常に零に収束するが、負荷が変動した際には、平均値が過渡的に正方向または負方向にずれるため、図８に示すように電力貯蔵装置Ａ，Ｂの充電量Ａｈが、同図に示すように偏りが発生する不具合がある。 In the case of the second and third embodiments, by using a high-pass filter (HPF) in the load fluctuation detection device 20, the average value of the fluctuation component always converges to zero, but when the load fluctuates, the average value Is transiently shifted in the positive direction or the negative direction, there is a problem that the charge amount Ah of the power storage devices A and B is biased as shown in FIG.
そこで、実施の形態４では、上記不具合を解消するために、図９に示すような制御ブロック図に構成した。図９において、図４、図６と同一部分には同一符号を付して説明する。 Therefore, in the fourth embodiment, a control block diagram as shown in FIG. 9 is used in order to solve the above problems. In FIG. 9, the same parts as those in FIGS. 4 and 6 are denoted by the same reference numerals.
実施の形態４では、入出力電力制御器２４の出力である充放電電流目標値（または充放電電流の検出値）を積分器４１で積算し、これを零に保つように制御する。このために、積算値は充電量制御器４２を介して偏差器４３に供給して入出力電力目標値を補正する。
In the fourth embodiment, the charge / discharge current target value (or the detected value of charge / discharge current), which is the output of the input / output power controller 24, is integrated by the integrator 41 and controlled so as to be kept at zero. For this purpose, the integrated value is supplied to the
上記のように、充放電電流の積算値を零に保つように制御することで、入出力電力制御器２４からの出力を上下限リミッタ３２Ａ，３２Ｂに与え、前記実施の形態３のように動作させることにより、電力貯蔵装置Ａ，Ｂの充電量の平均値が常に一定に保たれる。
As described above, by controlling the integrated value of the charge / discharge current to be zero, the output from the input / output power controller 24 is given to the upper and
すなわち、放電過多となると、積算値が正方向にずれて充電量を増加し、充電過多となって積算値が負方向にずれた場合は放電量を増加する。このような制御により、充電用と放電用の電力貯蔵装置の充電量Ａｈをバランスさせることができ、充電量が一方向に偏ることなく電力変動の平滑化が可能となる。なお、充電量制御は比例制御や進み遅れ補償により構成される。
［実施の形態５］
電力貯蔵装置として使用される鉛蓄電池やＮａＳ電池など蓄電池の種類によっては、充電量Ａｈを計測値から判定することが困難な場合がある。この場合には、充電量Ａｈを演算によって求める必要がある。演算によって充電量Ａｈを求めた場合には、誤差の積算により正確な充電量Ａｈを把握することが困難であるため、充電末期時などに演算量をリセットする必要がある。
That is, when the discharge becomes excessive, the integrated value shifts in the positive direction to increase the amount of charge, and when the integrated value shifts in the negative direction due to excessive charge, the discharge amount is increased. Such control makes it possible to balance the charge amounts Ah of the power storage devices for charging and discharging, and it is possible to smooth power fluctuations without the charge amount being biased in one direction. The charge amount control is configured by proportional control or lead / lag compensation.
[Embodiment 5]
Depending on the type of storage battery such as a lead storage battery or NaS battery used as the power storage device, it may be difficult to determine the charge amount Ah from the measured value. In this case, it is necessary to calculate the charge amount Ah by calculation. When the amount of charge Ah is obtained by calculation, it is difficult to grasp the accurate amount of charge Ah by integrating the errors, so it is necessary to reset the amount of calculation at the end of charging.
また、蓄電池寿命の観点から、定期的に完全充電（蓄電池の種類によって完全放電）を行うことが望ましい場合がある。以下ではこれを回復充電と称することにする。 Moreover, it may be desirable to perform full charge regularly (complete discharge according to the kind of storage battery) from a viewpoint of a storage battery lifetime. Hereinafter, this will be referred to as recovery charging.
蓄電池の回復充電を行った場合、充電末期においては電流値が減少し、一定の充電電流を確保できなくなる。よって、回復充電中の蓄電池については所望の充電電力を得ることができず、電力変動平滑化運転に支障をきたすことになる。 When the recovery charge of the storage battery is performed, the current value decreases at the end of charging, and a constant charging current cannot be secured. Therefore, the desired charging power cannot be obtained for the storage battery during recovery charging, which hinders the power fluctuation smoothing operation.
前記実施の形態２，３で示した装置では、２台の電力貯蔵装置Ａ，Ｂを用いて電力変動平滑化運転を行い通常の運転中は、一方の電力貯蔵装置Ａを充電用として、他方の電力貯蔵装置Ｂを放電用とした運用を行う。 In the devices shown in the second and third embodiments, the power fluctuation smoothing operation is performed using the two power storage devices A and B, and during normal operation, one power storage device A is used for charging and the other The power storage device B is used for discharging.
この装置において蓄電池の回復充電を行う際に、一方の電力貯蔵装置Ａを回復充電運転としている際に、他方の電力貯蔵装置Ｂで電力変動平滑化運転を行うことで、電力変動平滑化運転に支障を来すことなく蓄電池の回復充電が可能となる。その制御ブロック図を図１０に示す。 When performing recovery charging of a storage battery in this device, when one power storage device A is in recovery charging operation, power variation smoothing operation is performed by the other power storage device B, thereby achieving power variation smoothing operation. The storage battery can be recovered and charged without any trouble. The control block diagram is shown in FIG.
図１０は実施の形態５を述べるための制御ブロック図で、図１０において、図６と同一部分には同一符号を付して説明する。図１０に示す実施の形態５においては、正方向と負方向の上下限リミッタ３２Ａ，３２Ｂの他に、上下限リミッタ３２Ｃを設けるとともに、切替器３３Ａ，３３Ｂに４つの状態を選択することができる接点ａ〜ｄを設ける。切替器３３Ａの接点ｄと切替器３３Ｂの接点ａには回復充電制御器４４の出力が供給される。なお、切替器４５は、電力貯蔵装置Ａ，Ｂを切替えるものである。
FIG. 10 is a control block diagram for explaining the fifth embodiment. In FIG. 10, the same parts as those in FIG. In the fifth embodiment shown in FIG. 10, in addition to the upper and
上記のように構成することにより、切替器３３Ａ，３３Ｂが状態ａの場合は、電力貯蔵装置Ａを電力変動平滑化運転として充放電を行い、電力貯蔵装置Ｂを回復充電運転とする。
By configuring as described above, when the
また、切替器３３Ａ，３３Ｂが状態ｄの場合は、電力貯蔵装置Ｂを電変動平滑化運転として充放電を行い、電力貯蔵装置Ａを回復充電運転とする。同様に、状態ｂの場合は、電力貯蔵装置Ａを放電運転、電力貯蔵装置Ｂを充電運転とし、状態ｃの場合は、電力貯蔵装置Ａを充電運転、電力貯蔵装置Ｂを放電運転とする。
Further, when the
上記のように、２台の電力貯蔵装置の一方を回復充電中として運転している間に、他方を、電力変動平滑化運転の継続を行うことで電力変動平滑化運転を中断することなく回復充電を可能とする。 As described above, while one of the two power storage devices is operating as being in recovery charge, the other is recovered without interrupting the power fluctuation smoothing operation by continuing the power fluctuation smoothing operation. Enable charging.
１４、Ａ、Ｂ…電力貯蔵装置
１５，１６…遮断器
１７、１７Ａ，１７Ｂ…双方向コンバータ
１８，１９…電力検出器
２０…負荷変動検出装置
２１…負荷変動補償量上下限リミッタ
２２…加算器
２３…偏差器
２４…入出力電力制御器
２５、２５Ａ、２５Ｂ…双方向コンバータ電流制御器
３２Ａ，３２Ｂ、３２Ｃ…上下限リミッタ
３３Ａ，３３Ｂ…切替器
３５Ａ，３５Ｂ…ＤＣ／ＤＣコンバータ電流制御器
３６Ａ，３６Ｂ…ＤＣ／ＤＣコンバータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14, A, B ...
Claims (5)
電力を貯蔵する少なくとも２台の電力貯蔵装置と、
これらの電力貯蔵装置と前記電力系統とを結ぶ電路に介挿され、交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置に貯蔵したり、その電力貯蔵装置から直流電力を取り出して交流電力に変換して前記電力系統に送出する少なくとも２台の電力変換装置と、
前記電力負荷の電力変動を検出し、平均値が零となる変動成分のみを抽出する負荷変動検出手段と、
この負荷変動検出手段で抽出した変動成分が入力され、出力に前記電力貯蔵装置の入出力電力制御の目標値が出力される入出力電力制御手段と、
この入出力電力制御手段から出力された目標値を正の成分と負の成分に分離する上下限リミッタ手段と、
この上下限リミッタ手段で分離された正の成分と負の成分の目標値を充放電モード切替信号により切り替えてそれぞれ供給し、前記２台の電力貯蔵装置により負荷平準化運転と短時間の電力変動を平滑化運転となるようにそれぞれの電力変換装置を制御するそれぞれの電力変換制御手段と、
を有することを特徴とする電力貯蔵装置の制御装置。 A power load supplied with power from the power grid; and
At least two power storage devices for storing power;
The power storage device and the power grid are inserted into an electric path, and AC power is converted into DC power and stored in the power storage device, or DC power is taken out from the power storage device and converted into AC power. And at least two power converters for sending to the power system,
A load fluctuation detecting means for detecting a power fluctuation of the power load and extracting only a fluctuation component having an average value of zero;
Input / output power control means for inputting the fluctuation component extracted by the load fluctuation detection means and outputting the target value for input / output power control of the power storage device to the output;
Upper / lower limiter means for separating the target value output from the input / output power control means into a positive component and a negative component;
The target values of the positive component and the negative component separated by the upper / lower limiter means are switched by a charge / discharge mode switching signal, respectively, and the load leveling operation and short-time power fluctuation are performed by the two power storage devices. Each power conversion control means for controlling each power converter so as to be a smoothing operation,
The control apparatus of the electric power storage apparatus characterized by having.
電力を貯蔵する少なくとも２台の電力貯蔵装置と、
前記電力系統に交流端が接続されるとともに、直流電圧が一定に保つように制御され、交流電力が直流電力に、直流電力が交流電力に変換される第１の電力変換装置と、
この第１の電力変換装置の直流端に接続され、直流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置に貯蔵したり、その電力貯蔵装置から直流電力を取り出して直流電力に変換して前記第１の電力変換装置に送出する少なくとも２台の第２の電力変換装置と、
前記電力負荷の電力変動を検出し、平均値が零となる変動成分のみを抽出する負荷変動検出手段と、
この負荷変動検出手段で抽出した変動成分が入力され、出力に前記電力貯蔵装置の入出力電力制御の目標値が出力される入出力電力制御手段と、
この入出力電力制御手段から出力された目標値を正の成分と負の成分に分離する上下限リミッタ手段と、
この上下限リミッタ手段で分離された正の成分と負の成分の目標値を充放電モード切替信号により切り替えてそれぞれ供給し、前記２台の電力貯蔵装置により負荷平準化運転と短時間の電力変動を平滑化運転となるようにそれぞれ第２の電力変換装置を制御するそれぞれ第２の電力変換制御手段と、
を有することを特徴とする電力貯蔵装置の制御装置。 A power load supplied with power from the power grid; and
At least two power storage devices for storing power;
A first power converter that is connected to the power system and connected to an AC terminal and controlled to keep a DC voltage constant, AC power is converted into DC power, and DC power is converted into AC power;
Connected to the DC terminal of the first power converter, the DC power is converted into DC power and stored in the power storage device, or the DC power is taken out from the power storage device and converted into DC power. At least two second power converters to be sent to one power converter;
A load fluctuation detecting means for detecting a power fluctuation of the power load and extracting only a fluctuation component having an average value of zero;
Input / output power control means for inputting the fluctuation component extracted by the load fluctuation detection means and outputting the target value for input / output power control of the power storage device to the output;
Upper / lower limiter means for separating the target value output from the input / output power control means into a positive component and a negative component;
The target values of the positive component and the negative component separated by the upper / lower limiter means are switched by a charge / discharge mode switching signal, respectively, and the load leveling operation and short-time power fluctuation are performed by the two power storage devices. Each of the second power conversion control means for controlling the second power converter so as to be a smoothing operation,
The control apparatus of the electric power storage apparatus characterized by having.
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