JP6408531B2 - 蓄電池制御方法及び装置並びにそれを用いた蓄電装置 - Google Patents
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Description
再生可能エネルギー発電装置で発電された電力を蓄電池群に一時的に蓄電した後、蓄電したその電力を電力系統へ放電する際に前記蓄電池群の蓄電及び放電を制御する蓄電池制御方法であって、
前記蓄電池群から少なくとも一つの蓄電池を蓄電用蓄電池に指定して、前記再生可能エネルギー発電装置で発電された電力を蓄電させるようにし、
前記蓄電池群から前記蓄電用蓄電池以外の少なくとも一つの蓄電池を放電用蓄電池に指定して、当該放電用蓄電池から所定の単位放電量で電力系統に放電させるようにし、
前記電力系統への給電日には、前記蓄電用蓄電池への蓄電と前記放電用蓄電池からの放電を同時に実行しながら、前記蓄電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の上限蓄電量に到達したか否かの判断と、前記放電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の下限蓄電量に到達したか否かの判断とを行い、
前記蓄電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記上限蓄電量に到達したと判断したときは、前記蓄電用蓄電池への蓄電を停止すると共に、新たに指定された蓄電用蓄電池への蓄電を開始し、
前記放電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記下限蓄電量に到達したと判断したときは、前記放電用蓄電池からの放電を停止すると共に、新たに指定された放電用蓄電池からの放電を開始することを特徴とするものである。
前記放電区間の各々における前記単位放電量が、外部の中央制御システムから指示された値、または、前記給電日の前日の発電量に基づいて算出された値に設定される。
前記給電日に前記切換時刻になると、前記単位放電量の翌日の値を算出するための翌日準備処理が行われる。
蓄電中の前記蓄電用蓄電池への蓄電の停止及び新たに指定された前記蓄電用蓄電池への蓄電の開始と、放電中の前記放電用蓄電池からの放電の停止及び新たに指定された前記放電用蓄電池からの放電の開始が、前記切換指令に応答して実行される。
再生可能エネルギー発電装置で発電された電力を蓄電池群に一時的に蓄電した後、蓄電したその電力を電力系統へ放電する際に前記蓄電池群の蓄電及び放電を制御する蓄電池制御装置であって、
前記蓄電池群から少なくとも一つの蓄電池を蓄電用蓄電池に指定して、前記再生可能エネルギー発電装置で発電された電力を蓄電させる第1手段と、
前記蓄電池群から前記蓄電用蓄電池以外の少なくとも一つの蓄電池を放電用蓄電池に指定して、当該放電用蓄電池から所定の単位放電量で電力系統に放電させる第2手段とを備え、
前記電力系統への給電日には、前記蓄電用蓄電池への蓄電と前記放電用蓄電池からの放電を同時に実行しながら、前記第1手段と前記第2手段が、それぞれ、前記蓄電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の上限蓄電量に到達したか否かの判断と、前記放電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の下限蓄電量に到達したか否かの判断とを行い、
前記蓄電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記上限蓄電量に到達したと判断したときは、前記蓄電用蓄電池への蓄電を停止すると共に、新たに指定された蓄電用蓄電池への蓄電を開始し、
前記放電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記下限蓄電量に到達したと判断したときは、前記放電用蓄電池からの放電を停止すると共に、新たに指定された放電用蓄電池からの放電を開始することを特徴とするものである。
前記放電区間の各々における前記単位放電量が、外部の中央制御システムから指示された値、または、前記給電日の前日の発電量に基づいて算出された値に設定される。
前記給電日に前記切換時刻になると、前記単位放電量の翌日の値を算出するための翌日準備処理が行われる。
蓄電中の前記蓄電用蓄電池への蓄電の停止及び新たに指定された前記蓄電用蓄電池への蓄電の開始と、放電中の前記放電用蓄電池からの放電の停止及び新たに指定された前記放電用蓄電池からの放電の開始が、前記切換指令に応答して実行される。
再生可能エネルギー発電装置で発電された電力が一時的に蓄電される蓄電池群と、
上記(7)〜(12)のいずれかに記載の蓄電池制御装置と
を備えたことを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る蓄電装置1の使用状態を図1に、その蓄電装置1の全体構成を図2に示す。
本実施形態に係る蓄電装置1の上述した動作を実現するため、蓄電池制御装置11は図2に示すような構成を有している。すなわち、蓄電池制御装置11は、通信制御部11aと、蓄電池情報保存部11b、発電・放電情報保存部11c、蓄電池監視部11d、蓄電池切換部11e、放電制御部11f、そして異常処理部11gを備えており、蓄電ユニット12の中のn個の蓄電池B1、B2、・・Bnの蓄電用蓄電池または放電用蓄電池としての指定・切換と、中央制御システム4との通信を制御する。
次に、太陽光発電装置5と共に、本実施形態に係る蓄電装置1を新規に設置する際に必要な作業について、図3を参照しながら説明する。
図5に示した太陽光発電装置5の日別最大発電量の算出は、次のようにして行う。この手法は、本発明者による特許第4848051号明細書(特許文献2)に記載の「日照率計算方法」と特許第5308560号明細書(特許文献3)に記載の「太陽光発電における発電量予測方法」に基づくものであり、詳細はこれらの文献に開示されているので、要点のみを簡単に説明することにする。
太陽光発電装置5に代えて風力発電装置6が設置されている場合、使用する蓄電装置1の構成は、例えば、以下のようにして決定する。まず、蓄電装置1を設置する地域に最も近い風力発電装置6を選択する。そして、その風力発電装置6の過去の年間発電量データから、日別発電量が最大となるデータ、つまり日別最大発電量を見出し、その値を年間最大発電量に設定するのである。こうして設定された年間最大発電量が、風力発電装置6の日別最大発電量になる。
蓄電装置1に使用する蓄電池Bの仕様は、図6のようにして決定する。
発電装置5または6の最大出力 × 放電間隔(分) ÷ 60 (1)
また、発電装置5または6の日別最大発電量とn個の蓄電池Bの正味蓄電容量の合計との間には、次式(2)が成立する。
n個の蓄電池Bの正味蓄電容量合計 (2)
ここで、「発電特性補正率」とは、発電装置5または6の発電特性を補正するための定数であり、太陽光発電装置5と風力発電装置6とで異なる値を持つ。太陽光発電装置5では必ず南中時に発電量が最大となるが、風力発電装置6では風力に応じてどの時間でも発電量が最大となり得るためである。蓄電池Bの総数nと各蓄電池Bの正味蓄電容量は、「発電特性補正率」を決めてから決めることになる。なお、本発明者の経験から言えば、「発電特性補正率」は、太陽光発電装置5の場合は例えば1.33〜1.35、風力発電装置6の場合は例えば1.00〜1.05に設定するのが好ましい。しかし、必要に応じてこれらの値とは異なる値に設定してもよいことは言うまでもない。
各蓄電池Bの正味蓄電容量 + 放電間隔(分)内の最大発電量 (3)
蓄電用蓄電池の切換(再指定)の要否を判断する際の上限蓄電量 =
各蓄電池Bの正味蓄電量 =
各蓄電池Bの実蓄電容量 − 放電間隔(分)内の最大発電量 (4)
放電用蓄電池の切換(再指定)の要否を判断する際の下限蓄電量 =
各蓄電池Bの実蓄電容量 × 保存率 (5)
ここで、「保存率」とは、各蓄電池Bの蓄電特性から決められる定数であり、各蓄電池Bの残存蓄電量が一定値より低下すると放電状態が乱れるのを防止するために設定する。
蓄電池制御装置11の各種制御定数は、蓄電装置1に接続された太陽光発電装置5(または風力発電装置6)毎に、また蓄電池B毎に決定される。そして、これらの制御定数またはそれから得られる発電・放電制御情報は、図9の発電・放電制御情報テーブルに整理して保存され、これらの制御定数またはそれから得られる蓄電池状況情報は、図10の蓄電池状況情報テーブルに整理して保存される(図7参照)。
次に、図11を参照しながら、蓄電装置1の動作、換言すれば、蓄電装置1の蓄電池制御装置11の制御動作について説明する。
次に、当日蓄電量に基づいて翌日の単位放電量を次式(7)を用いて算出し、算出された単位放電量を前日蓄電分単位電量として、発電・放電制御情報テーブルの前日蓄電分単位放電量欄に保存する(ステップS13)。
当日蓄電量 ÷ (24 × (60 ÷ 放電間隔(分))) (7)
最後に、発電・放電制御情報テーブルの当日蓄電カウンター値を読み取り、読み取った当日蓄電カウンター値を前日蓄電分単位放電量として、発電・放電制御情報テーブルの前日蓄電分単位放電量欄に保存する(ステップS14)。以上のようにして翌日準備処理が完了する。
次に、シミュレーションによって、太陽光発電装置5を用いた場合の蓄電装置1(つまり蓄電池制御装置11)の動作とそれによる効果を、より詳細に説明する。
太陽光発電装置5の容量 = 10000kW
5分間の最大発電量 = 833kW(= 1000 ÷ (60 ÷ 12))
日別の年間最大発電量 = 73600kWh
とする。
蓄電池Bの容量 =
73600(日別の年間最大発電量) × 1.331 ÷ 2
+ 833(5分間の最大発電量) = 49814 ≒ 50000kW
となるからである。2個の蓄電池Bは、それぞれ、蓄電用蓄電池または放電用蓄電池として適宜切り換えながら使用される。以下の説明では、一方の蓄電池Bを1号蓄電池といい、他方の蓄電池Bを2号蓄電池という。
続いて、シミュレーションによって、風力発電装置6を用いた場合の蓄電装置1の動作とそれによる効果を、より詳細に説明する。
風力発電装置6の容量 = 8000kW
5分間の最大発電量 = 667kW
日別の年間最大発電量 = 166604kWh
とする。
各蓄電池Bの容量 =
166604(日別の年間最大発電量) × 1.05 ÷ 2
+ 667(5分間の最大発電量) = 88134 ≒ 89000kW
となるからである。
上述した実施形態は本発明を具体化した例を示すものである。したがって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を外れることなく種々の変形が可能であることは言うまでもない。
2 電力系統
3 通信網
4 中央制御システム
5 太陽光発電装置
6 風力発電装置
11 蓄電池制御装置
11a 通信制御部
11b 蓄電池情報保存部
11c 発電・放電情報保存部
11d 蓄電池監視部
11e 蓄電池切換部
11f 放電制御部
11g 異常処理部
12 蓄電池ユニット
B、B1〜Bn 蓄電池
Claims (9)
- 各々の給電日に再生可能エネルギー発電装置で発電された電力を蓄電池群で分担して一時的に蓄電した後、蓄電したその電力を電力系統へ放電する際に、前記蓄電池群の蓄電及び放電を制御する蓄電池制御方法であって、
(a) 前記給電日において、前記蓄電池群から少なくとも一つの蓄電池を蓄電用蓄電池に指定して、前記再生可能エネルギー発電装置で発電された電力を前記蓄電用蓄電池に蓄電させると共に、前記蓄電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の切換要否判断用の上限蓄電量に到達したか否かを判断し、
前記蓄電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記上限蓄電量に到達した場合には、前記蓄電用蓄電池への蓄電を停止すると共に、前記蓄電池群から他の少なくとも一つの蓄電池を蓄電用蓄電池に再指定して当該蓄電用蓄電池への蓄電を開始することで、前記蓄電用蓄電池を切り換えながら前記再生可能エネルギー発電装置で発電された電力の蓄電を継続させるようにし、
(b) 前記給電日において、前記蓄電池群から前記蓄電用蓄電池以外の少なくとも一つの蓄電池を放電用蓄電池に指定して、当該放電用蓄電池から所定の単位放電量で前記電力系統に放電させると共に、前記放電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の切換要否判断用の下限蓄電量に到達したか否かを判断し、
前記放電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記下限蓄電量に到達した場合には、前記放電用蓄電池からの放電を停止すると共に、前記蓄電池群から前記放電用蓄電池以外の他の少なくとも一つの蓄電池を放電用蓄電池に再指定して当該放電用蓄電池からの放電を開始することで、前記放電用蓄電池を切り換えながら前記電力系統への放電を継続させるようにし、
(c) 前記蓄電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記上限蓄電量に到達したか否かの前記判断と、前記放電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記下限蓄電量に到達したか否かの前記判断は、それぞれ、所定の待機時間毎に繰り返し実行され、
(d) 前記蓄電用蓄電池への蓄電と前記放電用蓄電池からの放電の制御は、24時間毎に区分して実行され、
(e) 前記放電用蓄電池からの放電は、所定の放電区間毎に実行されると共に、前記放電区間の各々における前記単位放電量は、前記給電日の前日に前記再生可能エネルギー発電装置により前記蓄電池群に蓄電された前日蓄電量に基づいて設定され、
(f) 前記給電日の全日にわたって前記前日蓄電量を前記単位放電量で放電させながら、前記給電日に前記再生可能エネルギー発電装置で発電された電力を前記蓄電池群に蓄電させることにより、前記蓄電池群に含まれる複数の蓄電池の各々の蓄電容量を、前記再生可能エネルギー発電装置の日別最大発電量を保存できる蓄電容量よりも低く設定するようにしたことを特徴とする蓄電池制御方法。 - 前記蓄電用蓄電池への蓄電および前記放電用蓄電池からの放電の制御に対して、所定の切換時刻が設定されており、
前記給電日において前記切換時刻になると、前記単位放電量の翌日の値を算出するための翌日準備処理が行われるようになっており、
前記翌日準備処理では、前記給電日に前記再生可能エネルギー発電装置により前記蓄電池群に蓄電された蓄電量が、前記給電日の翌日の全日にわたって放電されるように当該蓄電量を分割することによって、前記給電日の翌日に使用される前記単位放電量が算出される請求項1に記載の蓄電池制御方法。 - 前記蓄電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記上限蓄電量に到達したと判断したとき、または、前記蓄電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記上限蓄電量に到達していないが、前記放電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記下限蓄電量に到達したと判断したとき、所定の切換指令が発せられ、
蓄電中の前記蓄電用蓄電池への蓄電の停止及び再指定された前記蓄電用蓄電池への蓄電の開始と、放電中の前記放電用蓄電池からの放電の停止及び前記放電用蓄電池からの放電の開始が、前記切換指令に応答して実行される請求項1または2に記載の蓄電池制御方法。 - 前記蓄電池群が二つの蓄電池から構成されていて、前記二つの蓄電池の各々が前記蓄電用蓄電池または前記放電用蓄電池として交互に指定されるようになっており、
前記蓄電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記上限蓄電量に到達した場合、または、前記放電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記下限蓄電量に到達した場合には、前記蓄電用蓄電池が前記放電用蓄電池に切り換えられ、それと同時に、前記放電用蓄電池が前記蓄電用蓄電池に切り換えられる請求項1または2に記載の蓄電池制御方法。 - 各々の給電日に再生可能エネルギー発電装置で発電された電力を蓄電池群で分担して一時的に蓄電した後、蓄電したその電力を電力系統へ放電する際に、前記蓄電池群の蓄電及び放電を制御する蓄電池制御装置であって、
(a) 前記給電日において、前記蓄電池群から少なくとも一つの蓄電池を蓄電用蓄電池に指定して、前記再生可能エネルギー発電装置で発電された電力を前記蓄電用蓄電池に蓄電させると共に、前記蓄電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の切換要否判断用の上限蓄電量に到達したか否かを判断し、
前記蓄電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記上限蓄電量に到達した場合には、前記蓄電用蓄電池への蓄電を停止すると共に、前記蓄電池群から他の少なくとも一つの蓄電池を蓄電用蓄電池に再指定して当該蓄電用蓄電池への蓄電を開始することで、前記蓄電用蓄電池を切り換えながら前記再生可能エネルギー発電装置で発電された電力の蓄電を継続させる第1手段と、
(b) 前記給電日において、前記蓄電池群から前記蓄電用蓄電池以外の少なくとも一つの蓄電池を放電用蓄電池に指定して、当該放電用蓄電池から所定の単位放電量で前記電力系統に放電させると共に、前記放電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の切換要否判断用の下限蓄電量に到達したか否かを判断し、
前記放電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記下限蓄電量に到達した場合には、前記放電用蓄電池からの放電を停止すると共に、前記蓄電池群から前記放電用蓄電池以外の他の少なくとも一つの蓄電池を放電用蓄電池に再指定して、当該放電用蓄電池からの放電を開始することで、前記放電用蓄電池を切り換えながら前記電力系統への放電を継続させる第2手段とを備え、
(c) 前記蓄電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記上限蓄電量に到達したか否かの前記判断と、前記放電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記下限蓄電量に到達したか否かの前記判断は、それぞれ、所定の待機時間毎に繰り返し実行され、
(d) 前記蓄電用蓄電池への蓄電と前記放電用蓄電池からの放電の制御は、24時間毎に区分して実行され、
(e) 前記放電用蓄電池からの放電は、所定の放電区間毎に実行されると共に、前記放電区間の各々における前記単位放電量は、前記給電日の前日に前記再生可能エネルギー発電装置により前記蓄電池群に蓄電された前日蓄電量に基づいて設定され、
(f) 前記給電日の全日にわたって前記前日蓄電量を前記単位放電量で放電させながら、前記給電日に前記再生可能エネルギー発電装置で発電された電力を前記蓄電池群に蓄電させることにより、前記蓄電池群に含まれる複数の蓄電池の各々の蓄電容量を、前記再生可能エネルギー発電装置の日別最大発電量を保存できる蓄電容量よりも低く設定するようにしたことを特徴とする蓄電池制御装置。 - 前記蓄電用蓄電池への蓄電および前記放電用蓄電池からの放電の制御に対して、所定の切換時刻が設定されており、
前記給電日において前記切換時刻になると、前記単位放電量の翌日の値を算出するための翌日準備処理が行われるようになっており、
前記翌日準備処理では、前記給電日に前記再生可能エネルギー発電装置により前記蓄電池群に蓄電された蓄電量が、前記給電日の翌日の全日にわたって放電されるように当該蓄電量を分割することによって、前記給電日の翌日に使用される前記単位放電量が算出される請求項5に記載の蓄電池制御装置。 - 前記蓄電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記上限蓄電量に到達したと判断したとき、または、前記蓄電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記上限蓄電量に到達していないが、前記放電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記下限蓄電量に到達したと判断したとき、所定の切換指令が発せられ、
蓄電中の前記蓄電用蓄電池への蓄電の停止及び再指定された前記蓄電用蓄電池への蓄電の開始と、放電中の前記放電用蓄電池からの放電の停止及び前記放電用蓄電池からの放電の開始が、前記切換指令に応答して実行される請求項5または6に記載の蓄電池制御装置。 - 前記蓄電池群が二つの蓄電池から構成されていて、前記二つの蓄電池の各々が前記蓄電用蓄電池または前記放電用蓄電池として交互に指定されるようになっており、
前記蓄電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記上限蓄電量に到達した場合、または、前記放電用蓄電池の蓄電量がそれ自身の前記下限蓄電量に到達した場合には、前記蓄電用蓄電池が前記放電用蓄電池に切り換えられ、それと同時に、前記放電用蓄電池が前記蓄電用蓄電池に切り換えられる請求項5または6に記載の蓄電池制御装置。 - 各々の給電日に再生可能エネルギー発電装置で発電された電力が一時的に蓄電される蓄電池群と、
請求項5〜8のいずれかに記載の蓄電池制御装置と、
を備えたことを特徴とする蓄電装置。
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