JP6099990B2 - 蓄電システムおよびその制御方法 - Google Patents
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Description
複数の電池にそれぞれ双方向インバータを接続した複数の電池システムと、前記複数の電池システムの制御を行う制御装置を備え、自然エネルギー発電装置が接続する電力系統に接続する蓄電システムにおいて、前記電力系統と前記複数の電池システムとの間の電力の供給量を測定する電力計を備え、前記複数の電池システムは、それぞれ並列に接続され、前記制御装置は、前記複数の電池システムの少なくとも1つの電池システムと他方の電池システムの間で行われる相互充放電を繰り返し行うことにより前記各電池の空き容量を確保するように制御し、前記電力計の測定値が0でない場合に前記複数の電池システムの少なくとも1つの電池システムの放電を調整する蓄電システムを採用する。
本発明によれば、各電池システムのSOCに差がある場合には、SOCがそれぞれ最大値と最小値の電池システムの組み合わせに対して相互充放電を行うことから、制御が簡便となる。
本発明によれば、各電池システムのSOCがすべて等しい場合は、あらかじめ決定した所定の基準により相互充放電する電池システムを選択することから、例えば満充電状態でも相互充放電を行うことができるなど、電力系統に応じた柔軟な制御の実施が可能となる。
本発明によれば、各電池システムの充放電回数を平均化するために複数の各電池システムが充放電回数に応じて相互に充電および放電を繰り返すことから、各電池の充電回数すなわち寿命を可及的に揃えることができる。
本発明によれば、自然エネルギー発電装置が接続する電力系統から解列されても、相互充放電を行うことで外部への充放電を行わずに電池の空き容量を確保し充電待ち状態となるため、解列からの復帰直後より自然エネルギー発電装置からの充電を行うことができる。
本発明によれば、天候などにより発電量が定まらない自然エネルギー発電装置において例えば発電量が多い場合に、蓄電システムが満充電状態であっても相互充放電により充電待ち状態となることで、余剰電力を蓄電システムに充電できることから自然エネルギー発電装置を電力系統から解列することなく電力を有効活用できる。
数の電池システムが相互に充電および放電を行うため、充放電の制御が蓄電システムの内
部構造のみで行える。また、充放電の際のインバータ損失に起因する放電を用いることが
できるので、外部への放電を行わず、抵抗負荷を用いる必要も無い。
また、本発明によれば、各電池の空き容量を確保するために複数の各電池システムが相互に充電および放電を繰り返すことから、インバータ損失により電池の空き容量が増え、外部への放電を行うことなくまた抵抗負荷を用いることなく蓄電システム単体で充電のための空き容量を確保できる。
〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態について、図1を用いて説明する。
図1には、本実施形態にかかる蓄電システムの概略構成が示されている。
図1に示されるように、蓄電システム10は、制御装置11と、複数の電池システム12と、電力計40を主な構成として備えている。各電池システム12は、蓄電システム10の内部において、それぞれが並列に接続されており、その分岐の上流に電力計40が設置されている。それぞれの電池システム12は、インバータ(双方向インバータ)121、電池120を主な構成として備えており、その内部においてインバータ121と電池120は直列に接続されている。また各インバータ121は、制御装置11に接続されており、制御装置11は各インバータ121、すなわち各電池システム12の制御を行う。
各インバータ121は双方向の電力変換機能を有する。電力系統1からの交流電力は各インバータ121で直流に整流され電池120に充電される。また、いずれかの電池システム12の電池120から放電する直流電力は各インバータ121で直流電力から交流電力への電力変換を行い、別の電池システム12へ充電することが可能である。なお、電池120は二次電池であり、リチウム二次電池、鉛二次電池、ニッケル水素二次電池等である。
図2に示すように、電力系統1からの充放電指令があると、蓄電システム10全体でのSOCが所定のSOC以下か否かの判断が行われ(S201)、所定のSOC以下の場合は処理を終了し、電力系統1からの電力を充電する。
一方、上記ステップS201において、蓄電システム10のSOCが所定のSOCよりも大きい場合は、内部の各電池システム12のSOCが等しいか否かの判断が行われ(S202)、等しい場合にはXに遷移する。
次に、蓄電システム10の電力計40の測定値が0でないならば、電力系統1からの電力が供給されている、または電力系統1へ電力が供給されていることから、さらにPCS(A)の放電を調整する(S205)。
一方、上記ステップS206において、SOCの差が所定の範囲内に収まっている場合は、ステップS201に遷移する。ステップS201で、蓄電システム10のSOCが所定のSOC以下か否かの判断が行われ、所定のSOC以下の場合は処理を終了し、所定のSOCよりも大きい場合は処理、すなわち相互充放電を繰り返す。
図3に示すように、Xから遷移、すなわち各電池システム12のSOCが等しい場合は、所定の基準でPCS(A)とPCS(B)を選定する(S301)。この所定の基準には、たとえば各電池システム12の充放電回数、各電池120の温度等、を用いる。例えば、所定の基準として各電池システム12の充放電回数を用いた場合、充放電回数が少ない電池システム12同士で相互充放電を行うこととなる。また、充放電回数を用いた相互充放電を繰り返し行うことで、各電池システム12の充放電回数を平均化することが可能となる。
次に、蓄電システム10の電力計40の測定値が0でないならば、電力系統1からの電力が供給されている、または電力系統1へ電力が供給されていることから、さらにPCS(A)の放電を調整する(S303)。
一方、上記ステップS304において、PCS(A)が上限SOCに到達したか、またはPCS(B)が下限SOCに到達した場合は、ステップS305に遷移する。
次に、蓄電システム10の電力計40の測定値が0でないならば、電力系統1からの電力が供給されている、または電力系統1へ電力が供給されていることから、さらにPCS(B)の放電を調整する(S306)。
一方、上記ステップS307において、PCS(B)が上限SOCに到達したか、またはPCS(A)が下限SOCに到達した場合は、Zに遷移する。Zに遷移、すなわちステップS201に遷移すると、蓄電システム10のSOCが所定のSOC以下か否かの判断が行われ、所定のSOC以下の場合は処理を終了し、所定のSOCよりも大きい場合は処理、すなわち相互充放電を繰り返す。
また、各電池システム12のSOCに差がある場合には、SOCがそれぞれ最大値と最小値の電池システム12の組み合わせに対して相互充放電を行うことから、制御が簡便となる。各電池システム12のSOCがすべて等しい場合は、あらかじめ決定した所定の基準により相互充放電する電池システム12を選択することから、例えば満充電状態でも相互充放電を行うことができるなど、電力系統1に応じた柔軟な制御の実施が可能となる。
また、充放電回数に応じて複数の電池システム12が相互に充放電を繰り返すことから、充放電回数を平均化することができ、各電池120の寿命を可及的に揃えることができる。
以下、本発明の第2実施形態について説明する。
上記した第1実施形態では蓄電システム10が接続する電力系統1に接続する発電装置(図示略)の種類は問わないが、本実施形態では、電力系統1に接続する発電装置が例えば風力発電装置や太陽光発電装置等の自然エネルギー発電装置であるとするものである。その他の点については第1実施形態と同様であるので、説明は省略する。
図4には、本実施形態にかかる蓄電システムが接続する電力系統の概略構成が示されている。
図4に示されるように、電力系統1には、蓄電システム10、自然エネルギー発電装置70、外部負荷が接続している。
また、電池120が満充電の場合でも、蓄電システム10は電池システム12の組み合わせについて相互充放電を行うことで外部への充放電を行わずに電池120の空き容量を確保し、蓄電システム10は充電待ち状態となる。
また、天候などにより発電量が定まらない自然エネルギー発電装置70において例えば発電量が多い場合に、蓄電システム10が満充電状態であっても相互充放電により充電待ち状態となることで、余剰電力を蓄電システム10に充電できることから自然エネルギー発電装置70を電力系統1から解列することなく電力を有効活用できる。
10 蓄電システム
11 制御装置
12 電池システム
40 電力計
70 自然エネルギー発電装置
120 電池
121 インバータ(双方向インバータ)
Claims (7)
- 複数の電池にそれぞれ双方向インバータを接続した複数の電池システムと、
前記複数の電池システムの制御を行う制御装置を備え、
自然エネルギー発電装置が接続する電力系統に接続する蓄電システムにおいて、
前記電力系統と前記複数の電池システムとの間の電力の供給量を測定する電力計を備え、
前記複数の電池システムは、それぞれ並列に接続され、
前記制御装置は、前記複数の電池システムの少なくとも1つの電池システムと他方の電池システムの間で行われる相互充放電を繰り返し行うことにより前記各電池の空き容量を確保するように制御し、
前記電力計の測定値が0でない場合に前記複数の電池システムの少なくとも1つの電池システムの放電を調整する蓄電システム。 - 前記制御装置は、各前記電池システムのSOCに差がある場合、最大SOCの前記電池システムと最小SOCの前記電池システムの組み合わせにおいて前記相互充放電を行うことを特徴とする請求項1に記載の蓄電システム。
- 前記制御装置は、各前記電池システムのSOCがすべて等しい場合、あらかじめ決められた所定の基準により選択した組み合わせにおいて前記相互充放電を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の蓄電システム。
- 前記制御装置は、前記相互充放電を充放電回数に応じて繰り返し行うことにより各前記電池システムの充放電回数を平均化することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の蓄電システム。
- 自然エネルギー発電装置が接続する電力系統に接続する前記蓄電システムにおいて、前記制御装置は、前記蓄電システムが電力系統から解列された場合、前記各電池の空き容量を確保し、充電待ち状態となる請求項1から4のいずれかに記載の蓄電システム。
- 自然エネルギー発電装置が接続する電力系統に接続する前記蓄電システムにおいて、前記各電池が満充電状態の場合、前記各電池の空き容量を確保し、充電待ち状態となる請求項1から5のいずれかに記載の蓄電システム。
- 複数の電池にそれぞれ双方向インバータを接続した複数の電池システムと、
前記複数の電池システムの制御を行う制御装置を備え、
自然エネルギー発電装置が接続する電力系統に接続する蓄電システムの制御方法において、
前記電力系統と前記複数の電池システムとの間の電力の供給量を測定する電力計を備え、
前記複数の電池システムは、それぞれ並列に接続され、
前記制御装置は、前記複数の電池システムの少なくとも1つの電池システムと他方の電池システムの間で行われる相互充放電を繰り返し行うことにより前記各電池の空き容量を確保するように制御するステップと、
前記電力計の測定値が0でない場合に前記複数の電池システムの少なくとも1つの電池システムの放電を調整するステップと、
を備えた蓄電システムの制御方法。
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