JP6585705B2 - 充放電システム - Google Patents
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Description
従来の大規模蓄電システムとしては、例えば、公知技術として、風力発電等の出力電力が変動する発電装置と蓄電池システムを組み合わせて電力系統へ出力する電力の変動を抑制していた。
そして、電力補償充放電装置は、電力線に複数台接続され、複数台の電力補償充放電装置は、電圧制御群に属する電力補償充放電装置及び電力制御群に属する電力補償充放電装置を含み、充放電コントローラは、複数台の電力補償充放電装置のうち少なくとも一部に充放電指令を与え、充放電指令が与えられていない電力補償充放電装置を除く電力補償充放電装置により試験対象装置の充電あるいは放電を行うとともに、試験対象装置及び電力制御群に属する電力補償充放電装置に対して充放電指令を与える。
まず、実施形態の詳細な説明に先立ち、実施形態の原理説明を行う。
図1は、実施形態の原理説明図である。
充放電システム1は、電力系統2に電力線PLを介して接続された充放電装置3−1〜3−n(n:自然数)と、充放電装置3−1〜3−nの制御を行う充放電コントローラ4と、を備えている。
また、電力系統2としては、交流系統あるいは直流系統のいずれであっても適用が可能である。
まず、試験対象蓄電装置である蓄電装置6を試験対象充放電装置である充放電装置5を介して充電する充電試験を行う場合について説明する。
一方、試験対象装置7の充放電装置5は、試験対象充放電指令値信号C1に基づく充電電力で蓄電装置6を充電する。
まず、充放電コントローラ4は、試験対象装置7の放電電力量に対応する試験対象充放電指令値信号C1を充放電装置5に出力する。
一方、充放電装置3−1〜3−nは、入力された電力補償充放電指令値信号CS-1〜CS―nに基づく充電電力量でそれぞれ充電を行う。
図2は、第1実施形態の充放電システムの概要構成ブロック図である。
図2において、図1と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
第1実施形態の充放電システム1Aは、電力系統2に接続された充放電装置3−1〜3−n(n:自然数)と、充放電装置3−1〜3−nの制御を行う充放電コントローラ4と、試験対象装置7と、を備えている。
充放電装置3−1〜3−nは、同様の構成をしているので、充放電装置3−1について説明する。
図3は、充放電装置の概要構成ブロック図である。
以下の説明においては、電力系統2が交流電力系統であるものとして説明する。
充放電装置3−1は、大別すると、電力を蓄える蓄電池装置8−1と、蓄電池装置8−1から供給された直流電力を所望の電力品質を有する交流電力に変換して電力系統2あるいは試験対象装置7に供給し、あるいは、電力系統2あるいは試験対象装置7から供給された交流電力を直流電力に変換して蓄電装置8−1に供給する電力調和装置(PCS:Power Conditioning System)9−1と、を備えている。
電池盤21−1〜21−Nは、互いに並列に接続された複数の電池ユニット23−1〜23−M(Mは自然数)と、ゲートウェイ装置24と、後述のBMU(Battery Management Unit:電池管理装置)及びCMU(Cell Monitoring Unit:セル監視装置)に動作用の直流電源を供給する直流電源装置25と、を備えている。
電池ユニット23−1〜23−Mは、それぞれ、高電位側電源供給ライン(高電位側電源供給線)LH及び低電位側電源供給ライン(低電位側電源供給線)LLを介して、出力電源ライン(出力電源線;母線)LHO、LLOに接続され、主回路である電力変換装置12に電力を供給している。
電池ユニット23−1は、大別すると、複数(図1では、24個)のセルモジュール31−1〜31−24と、セルモジュール31−1〜31−24にそれぞれ設けられた複数(図1では、24個)のCMU32−1〜32−24と、セルモジュール31−12とセルモジュール31−13との間に設けられたサービスディスコネクト33と、電流センサ34と、コンタクタ35と、を備え、複数のセルモジュール31−1〜31−24、サービスディスコネクト33、電流センサ34及びコンタクタ35は、直列に接続されている。
BMU36は、ゲートウェイ装置24の制御下で、電池ユニット23−1全体を制御し、各CMU32−1〜32−24との通信結果(後述する電圧データ及び温度データ)及び電流センサ34の検出結果に基づいてコンタクタ35の開閉制御を行う。
電池端子盤22は、電池盤21−1〜21−Nに対応させて設けられた複数の盤遮断器41−1〜41−Nと、蓄電池装置11全体を制御するマイクロコンピュータとして構成されたマスタ(Master)装置42と、を備えている。
セルモジュール31−1〜31−24は、それぞれ、直列接続された複数(図4では、10個)の電池セル61−1〜61−10を備えている。
図5は、充放電コントローラの概要構成ブロック図である。
まず、試験対象蓄電装置である蓄電装置6を試験対象充放電装置であるPCS5を介して充電する充電試験を行う場合について説明する。
充放電コントローラ4は、試験対象装置7の充電電力量に対応する試験対象充放電指令値信号C1をPCS5Aに出力する。
まず、充放電コントローラ4は、試験対象装置7の放電電力量に対応する試験対象充放電指令値信号C1をPCS5Aに出力する。
一方、充放電装置3−1〜3−nのPCS9−1〜PCS−nは、入力された電力補償充放電指令値信号CS-1〜CS―nに基づく充電電力量となるように、蓄電装置8−1〜8−nの充電動作をそれぞれ行わせる。
図6は、第2実施形態の充放電システムの概要構成ブロック図である。
図6において、図2と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
第2実施形態の充放電システム1Bが、第1実施形態の充放電システム1Aと異なる点は、蓄電装置8−1〜8−nに代えて、受電用電力系統10からの交流電力を整流する整流器11−1〜11−n及びPCS9−1〜PCS−nを介して入力された試験対象装置7の放電電力を消費するための放電装置12−1〜12−nと、を備えた点である。
まず、試験対象蓄電装置である蓄電装置6を試験対象充放電装置であるPCS5Aを介して充電する充電試験を行う場合について説明する。
さらに充放電コントローラ4は、充放電装置3−1〜3−nの放電能力に応じて、試験対象充放電指令値信号C1に対応する充電電力量に等しい、放電電力量を分配するように電力補償充放電指令値信号CS-1〜CS―nを充放電装置3−1〜3−nのPCS9−1〜PCS−nに出力する。
まず、充放電コントローラ4は、試験対象装置7の放電電力量に対応する試験対象充放電指令値信号C1をPCS5Aに出力する。
一方、充放電装置3−1〜3−nのPCS9−1〜PCS−nは、入力された電力補償充放電指令値信号CS-1〜CS―nに基づく電力量となるように、入力された試験対象装置7の放電電力を放電装置12−1〜12−nを介して消費する。
次に第3実施形態について説明する。
上記各実施形態については、充放電装置3−1〜3−nのPCS9−1〜9−nの制御方式について詳細に述べていなかったが、本第3実施形態は、PCSPCS9−1〜9−nの制御方式として、電圧制御方式と電力制御方式とを混在させた場合の実施形態である。
図7においては、理解の容易のため、PCSとして、PCS9−1〜PCS9−4の4台を備え、そのうちの1台であるPCS9−1が電圧制御方式(=電圧制御群)、他の3台であるPCS9−2〜PCS9−4が電力制御方式(=電力制御群)である場合について図示している。
次に第4実施形態について説明する。
図8は、第4実施形態の説明図である。
第4実施形態が第3実施形態と異なる点は、電力系統2のPCS9−1〜9−4側にリレーなどのスイッチ17を設けた点である。
次に第5実施形態について説明する。
図9は、第5実施形態の説明図である。
以上の各実施形態においては、充放電装置3−1〜3−nが本来の性能を発揮した状態で動作することを前提としていたが、例えば、図2の第1実施形態で示したように、充放電装置3−1〜3−nが蓄電装置8−1〜8−nを備えている場合等、試験対象装置7が充放電試験を開始する前の状態として、冬等の低温時には蓄電装置8−1〜8−nが冷え切っているケースが考えられる。
これにより、冬の試験であっても蓄電装置8−1〜8−nを昇温して入出力性能を回復させ、試験対象装置7の試験調整や保守点検を行うことが可能となる。
次に第6実施形態について説明する。
図10は、第6実施形態の説明図である。
試験対象装置7の充放電パターンは予めわかっているので、第6実施形態において充放電コントローラ4は、充放電パターンに基づいて試験対象装置7が充放電するエネルギー量を演算する。
以上の説明のように、各実施形態によれば、電力系統に影響を与えること無く、保守点検対象装置あるいは試験対象装置の充電試験あるいは放電試験を確実に行うことが可能となる。
以上の説明においては、試験対象装置7の充電電力が電力補償充放電装置である充放電装置3−1〜3−nの放電電力と釣り合う(相殺する)ように、あるいは、試験対象装置7の放電電力が電力補償充放電装置である充放電装置3−1〜3−nの充電電力と釣り合う(相殺する)ようにしていたが、試験対象装置7が充電試験を行っている場合には、充電電力に電源系統2に供給する電力との和が電力補償充放電装置である充放電装置3−1〜3−nの放電電力と釣り合う(相殺する)ように構成することも可能である。
また、本実施形態の充放電コントローラで実行されるプログラムを、ROM等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
Claims (8)
- 商用交流電力系統と電力線を介して接続される電力補償充放電装置と、
充電試験あるいは放電試験の対象となる試験対象装置が、前記電力線を介して前記電力補償充放電装置に接続された場合に、前記商用交流電力系統からの条件で制約をうけない範囲内で前記商用交流電力系統に出力する電力を一定又はゼロとするように、前記電力線上で、前記試験対象装置の充電電力が前記電力補償充放電装置の放電電力と釣り合うように、あるいは、前記試験対象装置の放電電力が前記電力補償充放電装置の充電電力と釣り合うように、前記試験対象装置及び前記電力補償充放電装置に対して充放電指令を与え、前記試験対象装置の充電あるいは放電を行わせる充放電コントローラと、を備え、
前記電力補償充放電装置は、前記電力線に複数台接続され、
前記複数台の電力補償充放電装置は、電圧制御群に属する電力補償充放電装置及び電力制御群に属する電力補償充放電装置を含み、
前記充放電コントローラは、前記複数台の前記電力補償充放電装置のうち少なくとも一部に前記充放電指令を与え、前記充放電指令が与えられていない前記電力補償充放電装置を除く前記電力補償充放電装置により前記試験対象装置の充電あるいは放電を行うとともに、前記試験対象装置及び前記電力制御群に属する電力補償充放電装置に対して充放電指令を与える、
充放電システム。 - 前記充放電コントローラは、前記放電電力あるいは前記充電電力が釣り合うように制御するに際し、前記試験対象装置の電力リプルを吸収するように前記充放電指令を与える、
請求項1記載の充放電システム。 - 前記電力補償充放電装置は、前記放電電力を供給し、あるいは、前記充電電力を受け入れる充放電可能な蓄電池装置を備えている、
請求項1又は請求項2記載の充放電システム。 - 前記充放電コントローラは、前記試験対象装置の充放電パターンに基づいて、前記蓄電池装置において充放電に必要なSOCを計算し、SOCの調整を行う、
請求項3記載の充放電システム。 - 前記電力補償充放電装置は、受電用電力系統からの電力を前記放電電力として供給するとともに、前記試験対象装置の放電電力を消費する放電装置を備えた、
請求項1又は請求項2記載の充放電システム。 - 前記充電試験あるいは前記放電試験を行うに際し、前記電力補償充放電装置及び前記試験対象装置を、前記商用交流電力系統と切り離すスイッチを備えた、
請求項1乃至請求項5のいずれか一項記載の充放電システム。 - 前記充電試験あるいは前記放電試験を行うのに先だって、前記電力補償充放電装置において充放電動作を行わせることにより、前記電力補償充放電装置の動作温度を高くする、
請求項1乃至請求項6のいずれか一項記載の充放電システム。 - 前記充放電コントローラは、試験対象装置に出力する前記充放電指令の指令値の符号に対して、前記電力補償充放電装置に出力する前記充放電指令の指令値の合計値の符号が逆になるように設定する、
請求項1乃至請求項7のいずれか一項記載の充放電システム。
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