JP2012010452A - 電力系統の蓄電池運用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】系統運用者が個々の需要家の蓄電池の出力(Ｗ)や容量(Ｗｈ)あるいは性能を直接的に考慮することなく、簡便に充放電制御ができ系統運用に役立てることができる電力系統の蓄電池運用装置を提供する。
【解決手段】電力系統に連系される複数の蓄電池１４を定格出力及び定格容量がほぼ同じとなるように組み合わせて仮想的な標準電池ユニット１３を構成し、系統運用装置１２は、標準電池ユニット１３毎に充放電スケジュールを指示し、標準電池ユニット１３に設けられた制御装置１６は、系統運用装置１２から充放電スケジュールの指示を受けると、標準電池ユニット１３全体の充放電が充放電スケジュールに従ったものとなるように、標準電池ユニット１３の個々の蓄電池１４の充放電制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力系統に連系された需要家の蓄電池の充放電制御を系統運用者が行うための電力系統の蓄電池運用装置に関する。

一般に、蓄電池を有した需要家では、電力系統に余剰電力があるときは電力系統から電力の供給を受けて蓄電池に充電し、電力系統の有効電力が不足したときには蓄電池から電力系統に有効電力を供給するように運用されている。

電力系統の系統運用者は、これら蓄電池を有した需要家の各々の蓄電池の充放電量を予め需要家との契約等により把握し、系統運用に役立てることが要請されている。

ここで、出力電力が変動する発電装置と電力貯蔵補償装置とを組み合わせて電力系統へ電力を供給する連系システムにおいて、発電装置の出力電力の変動を補償する複数の二次電池を効率よく運転するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

これは、複数の二次電池を定電力制御群と随時応答群とに組分けし、発電装置の出力電力の変動を補償するために全ての二次電池に対して与えられた入出力すべき電力のうち、予め定めた一定の電力を定電力制御群へ分配し、残りの電力を随時応答群へ分配して、各群に属する二次電池の入出力電力を制御するものである。

特開２００８−２３６８２１号公報

しかし、需要家に設置される蓄電池は、需要家毎に出力(Ｗ)や容量(Ｗｈ)あるいは性能がそれぞれ異なるので、蓄電池を有した需要家が増加してくると、系統に連系している多数の蓄電池に対して、系統運用者が個別に充放電制御して系統運用に役立てることは極めて煩雑となる。

本発明の目的は、系統運用者が個々の需要家の蓄電池の出力(Ｗ)や容量(Ｗｈ)あるいは性能を直接的に考慮することなく、簡便に充放電制御ができ系統運用に役立てることができる電力系統の蓄電池運用装置を提供することである。

請求項１の発明に係る電力系統の蓄電池運用装置は、電力系統に連系される複数の蓄電池を定格出力及び定格容量がほぼ同じとなるように組み合わせて構成された仮想的な標準電池ユニットと、前記標準電池ユニット毎に充放電スケジュールを指示する系統運用装置と、前記標準電池ユニットに設けられ前記系統運用装置から充放電スケジュールの指示を受けると前記標準電池ユニットの充放電が前記充放電スケジュールに従ったものとなるように前記標準電池ユニットの個々の蓄電池の充放電制御を行う制御装置とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明に係る電力系統の蓄電池運用装置は、請求項１の発明において、前記標準電池ユニットは、近隣の蓄電池または遠隔の蓄電池を組み合わせて構成されたことを特徴とする。

請求項３の発明に係る電力系統の蓄電池運用装置は、請求項１または２の発明において、前記標準電池ユニットは、同じ種類の蓄電池または異なる種類の蓄電池を組み合わせて構成されたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、電力系統に連系される複数の蓄電池を定格出力及び定格容量がほぼ同じとなるように組み合わせて仮想的な標準電池ユニットを構成し、その標準電池ユニットの個々の蓄電池の充放電制御は、標準電池ユニットの制御装置が行うので、系統運用装置からは、標準電池ユニット毎に充放電スケジュールを指示するだけで、電力系統に接続された蓄電池群の充放電制御ができる。

請求項２の発明によれば、近隣の蓄電池を組み合わせて標準電池ユニットを構成した場合には局地的な系統負荷制御に利用可能となり、一方、遠隔の蓄電池を組み合わせて標準電池ユニットを構成した場合には系統全体の系統負荷制御が可能となる。

請求項３の発明によれば、同じ種類の蓄電池を組み合わせて標準電池ユニットを構成した場合には、標準電池ユニットの特性はその種類の蓄電池の特性となり、異なる種類の蓄電池を組み合わせて標準電池ユニットを構成した場合には、標準電池ユニットの特性は種類の異なる蓄電池の特性の違いを併せ持つ特性とすることができる。

本発明の実施形態に係る電力系統の蓄電池運用装置の構成図。 本発明の実施形態における標準電池ユニットを形成する蓄電池の電力系統の接続箇所の説明図。 本発明の実施形態における標準電池ユニットを形成する蓄電池の組合せ種類の説明図。

以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係る電力系統の蓄電池運用装置の構成図である。蓄電池運用装置１１は、系統運用装置１２と複数の標準電池ユニット１３ａ〜１３ｎとから構成される。

系統運用装置１２は、各々の標準電池ユニット１３ａ〜１３ｎを一つの電池ユニットと見立てて、標準電池ユニット１３ａ〜１３ｎ毎に充放電スケジュールを指示するものである。すなわち、系統運用装置１２は、標準電池ユニット１３ａ〜１３ｎを単位として充放電スケジュールを指示する。

標準電池ユニット１３ａ〜１３ｎは、電力系統に連系される複数の蓄電池１４の中から１または複数の蓄電池１４を仮想的に選択して形成された蓄電池群１５ａ〜１５ｎと、蓄電池群１５ａ〜１５ｎの蓄電池１４を充放電制御する制御装置１６ａ〜１６ｎとから構成される。

各々の蓄電池群１５ａ〜１５ｎの蓄電池１４は、蓄電池群１５ａ〜１５ｎ全体として見た場合に、それぞれの定格出力Ｗａ〜Ｗｎ及び定格容量Ｗｈａ〜Ｗｈｎがほぼ等しくなるように、つまり、Ｗａ≒Ｗｂ…≒Ｗｎ及びＷｈａ≒Ｗｈｂ…≒Ｗｈｎとなるように、組み合わせて形成される。

すなわち、蓄電池群１５ａの３個の蓄電池１４ａ１、１４ａ２、１４ａ３のそれぞれの定格出力Ｗａ１、Ｗａ２、Ｗａ３の合計Ｗａ（＝Ｗａ１＋Ｗａ２＋Ｗａ３）、蓄電池群１５ｂの４個の蓄電池１４ｂ１〜１４ｂ４のそれぞれの定格出力Ｗｂ１〜Ｗｂ４の合計Ｗｂ（＝Ｗｂ１＋Ｗｂ２＋Ｗｂ３＋Ｗｂ４）…、蓄電池群１５ｎの２個の蓄電池１４ｎ１、１４ｎ２のそれぞれの定格出力Ｗｎ１＋Ｗｎ２の合計Ｗｎ（＝Ｗｎ１＋Ｗｎ２）がそれぞれほぼ等しくなるように、各々の蓄電池群１５ａ〜１５ｎの蓄電池１４は、組み合わせて形成される。

同様に、蓄電池群１５ａの３個の蓄電池１４ａ１、１４ａ２、１４ａ３のそれぞれの定格容量Ｗｈａ１、Ｗｈａ２、Ｗｈａ３の合計Ｗｈａ（＝Ｗｈａ１＋Ｗｈａ２＋Ｗｈａ３）、蓄電池群１５ｂの４個の蓄電池１４ｂ１〜１４ｂ４のそれぞれの定格容量Ｗｈｂ１〜Ｗｈｂ４の合計Ｗｈｂ（＝Ｗｈｂ１＋Ｗｈｂ２＋Ｗｈｂ３＋Ｗｈｂ４）…、蓄電池群１５ｎの２個の蓄電池１４ｎ１、１４ｎ２のそれぞれの定格出力Ｗｈｎ１＋Ｗｈｎ２の合計Ｗｈｎ（＝Ｗｈｎ１＋Ｗｈｎ２）がそれぞれほぼ等しくなるように、各々の蓄電池群１５ａ〜１５ｎの蓄電池１４は、組み合わせて形成される。

次に、標準電池ユニット１３ａ〜１３ｎの制御装置１６ａ〜１６ｎは、蓄電池群１５ａ〜１５ｎの個々の蓄電池１４の充放電制御を行うものである。制御装置１６ａ〜１６ｎは、系統運用装置１２から充放電スケジュールの指示を受けると、標準電池ユニット１３ａ〜１３ｎ全体の充放電が充放電スケジュールに従ったものとなるように、標準電池ユニット１３ａ〜１３ｎの個々の蓄電池１４の充放電制御を行う。

これにより、標準電池ユニット１３ａ〜１３ｎの定格出力Ｗａ〜Ｗｎ及び定格容量Ｗｈａ〜Ｗｈｎはほぼ同一となり、系統運用装置１２から見ると、定格出力Ｗａ〜Ｗｎ及び定格容量Ｗｈａ〜Ｗｈｎが同一の複数の標準電池ユニット１３ａ〜１３ｎに対して、充放電スケジュールを指示できることになる。従って、個々の蓄電池１４に対して簡便に充放電制御ができ系統運用に役立てることができる
図２は標準電池ユニットを形成する蓄電池の電力系統の接続箇所の説明図である。図２では電力系統１８に接続される発電機や変圧器の図示を省略しており、電力系統１８に接続される蓄電池１４を○で示している。

需要家の蓄電池１４は、通常、電力系統１８の配電線の末端部に接続される。前述したように、各々の標準電池ユニットは、定格出力及び定格容量がほぼ等しくなるように個々の蓄電池１４を仮想的に組み合わせて構成されるが、その際に、標準電池ユニット１３ａは、例えば、近隣の蓄電池１４ａ１、１４ａ２、１４ａ３を組み合わせて構成されている。図２では、標準電池ユニット１３ａは、同一の配電線１７ａに接続された蓄電池１４ａ１、１４ａ２、１４ａ３を組み合わせて構成された場合を示している。

このように、同一の配電線１７ａに接続された蓄電池１４ａ１、１４ａ２、１４ａ３を組み合わせた場合には、標準電池ユニット１３ａは、配電線１７ａの局地的な系統負荷制御に有効に利用可能となる。

一方、標準電池ユニット１３ｂは、遠隔の蓄電池１４ｂ１〜１４ｂ４を組み合わせて構成されている。すなわち、蓄電池１４ｂ１〜１４ｂ４が接続される配電線１７ｂ１〜１７ｂ４がそれぞれ異なり、電力系統１８の全体から見て、それぞれが遠隔に位置するように配置されている。このような蓄電池１４ｂ１〜１４ｂ４の組合せとした場合には、電力系統１８の全体の系統負荷制御に有効に利用可能となる。標準電池ユニット１３ｂを充放電制御すれば、電力系統１８の広域範囲にわたっての負荷制御が可能となるので、例えば、電力系統１８の周波数調整の際に有効である。また、配電線１７ｂ１〜１７ｂ４にいずれかが電力系統１８から切り離された場合であっても、残りの配電線１７ｂ１〜１７ｂ４に接続された蓄電池１４の充放電制御は可能である。

このように、標準電池ユニット１３の蓄電池１４の組合せは、近隣の蓄電池１４を組み合わせてもよいし、遠隔の蓄電池を組み合わせてもよい。これは電力系統の系統負荷状態に応じて選定することになる。

図３は本発明の実施形態における標準電池ユニットを形成する蓄電池の組合せ種類の説明図である。図３の縦軸は出力であり、横軸は放電時間である。標準電池ユニット１３の定格出力は縦軸のＷ０で示され、標準電池ユニット１３の定格容量Ｗｈは外形の長方形の面積で示される。図３ではＡ〜Ｈの７種類の蓄電池１４を組み合わせて、標準電池ユニット１３の定格出力及び定格容量がほぼ等しくなるように標準電池ユニット１３を構成した場合を示している。

前述したように、各々の標準電池ユニット１３は、定格出力及び定格容量がほぼ等しくなるように個々の蓄電池１４を仮想的に組み合わせて構成される。つまり、図３の外形の長方形を満たすように、定格出力や定格容量が異なる個々の蓄電池１４を組み合わせることになる。その際に、同じ種類の蓄電池または異なる種類の蓄電池を組み合わせて標準電池ユニット１３を構成する。

蓄電池１４の種類としては、例えば、ＮＡＳ電池、リチウム電池、Ｎｉ−Ｈ電池、鉛蓄電池、Ｎｉ−Ｃｄ電池などがあり、それぞれ特有の特性を有する。例えば、ＮＡＳ電池は大容量であり、リチウム電池は急速充放電に優れ、Ｎｉ−Ｈ電池は過充放電特性に優れているという特徴を有する。このように、蓄電池の種類によってそれぞれ特性が異なるので、種類の異なる蓄電池を組み合わせた場合には、標準電池ユニット１３は組み合わせた種類の特性を併せ持つことになり、標準電池ユニット１３全体としての特性を向上させることも可能である。

図３（ａ）は同じ種類の３個の蓄電池Ａを組み合わせた場合、図３（ｂ）は同じ種類の２個の蓄電池Ｂ及び異なる種類の蓄電池Ｃを組み合わせた場合、図３（ｃ）は異なる種類の蓄電池Ｄ、Ｆを２個ずつ組み合わせた場合、図３（ｄ）は同じ種類の３個の蓄電池Ｇ及び異なる種類の蓄電池Ｃを組み合わせた場合、図３（ｅ）は同じ種類の２個の蓄電池Ｃを組み合わせた場合、図３（ｆ）は同じ種類の２個の蓄電池Ｈを組み合わせた場合をそれぞれ示している。

本発明の実施形態によれば、複数の個々の蓄電池１４を関連付けて仮想的な標準電池ユニット１３を構成し、この標準電池ユニット１３は画一的な定格出力Ｗ０及び定格容量Ｗｈ０を有するように構成する。従って、系統運用装置１２は標準電池ユニット１３毎の充放電スケジュールを指示するだけで、需要家の個々の蓄電池１４の充放電制御を行うことができる。つまり、個々の蓄電池のスペックを考慮する必要が無く、簡便にスケジューリング制御ができる。

また、標準電池ユニット１３は、同一配電線に接続される近隣の蓄電池を組み合わせると、局地的な系統負荷制御に有効となり、異なる配電線に接続される遠隔の蓄電池を組み合わせると、電力系統１８の全体的な系統負荷制御が可能となる。また、同じ種類の電池を組み合わせると、標準電池ユニット１３はその種類の蓄電池の特性となり、異なる種類の蓄電池を組み合わせると、標準電池ユニット１３は種類の異なる蓄電池の特性の違いを併せ持つ特性とすることができる。

１１…蓄電池運用装置、１２…系統運用装置、１３…標準電池ユニット、１４…蓄電池、１５…蓄電池群、１６…制御装置、１７…配電線、１８…電力系統

Claims (3)

1. 電力系統に連系される複数の蓄電池を定格出力及び定格容量がほぼ同じとなるように組み合わせて構成された仮想的な標準電池ユニットと、
   前記標準電池ユニット毎に充放電スケジュールを指示する系統運用装置と、
   前記標準電池ユニットに設けられ前記系統運用装置から充放電スケジュールの指示を受けると前記標準電池ユニットの充放電が前記充放電スケジュールに従ったものとなるように前記標準電池ユニットの個々の蓄電池の充放電制御を行う制御装置とを備えたことを特徴とする電力系統の蓄電池運用装置。
2. 前記標準電池ユニットは、近隣の蓄電池または遠隔の蓄電池を組み合わせて構成されたことを特徴とする請求項１記載の電力系統の蓄電池運用装置。
3. 前記標準電池ユニットは、同じ種類の蓄電池または異なる種類の蓄電池を組み合わせて構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の電力系統の蓄電池運用装置。

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