JP2015115968A - Power storage system, power regulator, and method for controlling power storage system - Google Patents
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Abstract
【課題】並列接続した複数の電池ユニットで構成された蓄電システムの寿命を長くし、信頼性を向上する。【解決手段】共通の電力系統に並列に接続された複数個の電池ユニットと、電力調整器とを備えた蓄電システムにおいて、電池ユニットには、インバータ及びセンサユニットが接続され、インバータには、インバータ制御部が接続され、インバータは、電池ユニットと電力系統との間に配置され、センサユニットは、電池ユニットの状態を検出し、検出した電池ユニットの状態に関する信号を電力調整器に送る機能を有し、電力調整器は、電池ユニット間の劣化状態の違いを減らすようにそれぞれの電池ユニットの充放電を制御する。【選択図】図1An object of the present invention is to extend the life and improve the reliability of a power storage system composed of a plurality of battery units connected in parallel. In a power storage system including a plurality of battery units connected in parallel to a common power system and a power regulator, an inverter and a sensor unit are connected to the battery unit, and the inverter is connected to the inverter. A control unit is connected, the inverter is arranged between the battery unit and the power system, and the sensor unit has a function of detecting the state of the battery unit and sending a signal related to the detected state of the battery unit to the power regulator. The power regulator controls charging / discharging of each battery unit so as to reduce the difference in deterioration state between the battery units. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、蓄電システム及び電力調整器並びに蓄電システムの制御方法に関する。 The present invention relates to a power storage system, a power regulator, and a method for controlling the power storage system.
近年、世界的に地球温暖化防止と二酸化炭素排出削減に関心が集まっており、風力発電や太陽光発電といった再生可能エネルギーが、電力システムに大量に導入され、将来の電力システムに大きな役割を果たすと予測されている。しかしながら、再生可能エネルギーは天候に依存するため、出力が不安定である。そのため、再生可能エネルギーを大量に導入した場合には、周波数変動と電圧変動を制御することが課題である。電力系統の安定性と信頼性を向上するために、電力ネットワークの異なる場所に蓄電システムが設置されている。周波数若しくは電圧を規定以内に制御するアンシラリーサービス(補助的サービス)、又は電力平滑化には、応答性の良い蓄電システムが必要とされる。 In recent years, global attention has been focused on global warming prevention and carbon dioxide emission reduction. Renewable energy such as wind power generation and solar power generation has been introduced into power systems in large quantities and will play a major role in future power systems. It is predicted. However, since renewable energy depends on the weather, the output is unstable. Therefore, when a large amount of renewable energy is introduced, it is a problem to control frequency fluctuations and voltage fluctuations. In order to improve the stability and reliability of the power system, power storage systems are installed at different locations in the power network. An ancillary service (supplementary service) that controls the frequency or voltage within a specified range, or power smoothing, requires a highly responsive power storage system.
蓄電システムは、従来の自動車と比較して二酸化炭素排出及び燃料消費を低減できるハイブリッド自動車にも使用されている。定置向けや移動体向けの用途において、様々な種類の電池技術が開発されている。蓄電システムを使用する利益を最大化するためには、電力制御においてそれぞれの用途における技術の特性を考慮に入れる必要がある。 Power storage systems are also used in hybrid vehicles that can reduce carbon dioxide emissions and fuel consumption compared to conventional vehicles. Various types of battery technologies have been developed for stationary and mobile applications. In order to maximize the benefit of using a power storage system, it is necessary to take into account the technical characteristics of each application in power control.
一般に、蓄電システムは、1個又は複数個の電池ユニットと、周波数を変換するためのインバータとで構成されている。電池ユニットは、複数の電池セルを直列接続するストリング構成を複数並列接続する構成である。電池セルは、主に、負極、正極及び電解液の3つの部品から構成されている。電池セルの充放電の過程で、酸化反応で生成する電子が陰極から陽極へ移動する。充放電サイクルを繰り返すことで電解液及び電極に物理的変化が生じ、不可逆的な劣化により電池セルの寿命までの期間が短くなり、電池ユニットの交換時期が近づく。 In general, a power storage system includes one or a plurality of battery units and an inverter for converting a frequency. The battery unit has a configuration in which a plurality of string configurations in which a plurality of battery cells are connected in series are connected in parallel. The battery cell is mainly composed of three parts, a negative electrode, a positive electrode, and an electrolytic solution. In the process of charging and discharging the battery cell, electrons generated by the oxidation reaction move from the cathode to the anode. By repeating the charging / discharging cycle, a physical change occurs in the electrolytic solution and the electrode, and the period until the life of the battery cell is shortened due to irreversible deterioration, and the replacement time of the battery unit approaches.
複数の電池ユニットを電力系統に並列接続する場合、初期の電池ユニット間の劣化状態の差は小さい。充放電サイクルを繰り返すことで、システムの電池ユニット毎のライフタイムの残量の違いが生じ、電池ユニット間の劣化状態の相違が大きくなる。 When a plurality of battery units are connected in parallel to the power system, the difference in deterioration state between the initial battery units is small. By repeating the charge / discharge cycle, a difference in the remaining amount of lifetime for each battery unit of the system occurs, and the difference in the deterioration state between the battery units increases.
このような蓄電システム全体の信頼性を損なう劣化状態の相違を回避するためには、電池ユニット毎に充放電する電力を制御する方式を適用することが望ましい。 In order to avoid such a difference in deterioration state that impairs the reliability of the entire power storage system, it is desirable to apply a method for controlling the power charged / discharged for each battery unit.
特許文献1に開示されているように、従来は、電池ユニット毎の電流の振幅を決定するために劣化状態を用いて電力制御を実施している。ただし、特許文献1では、電池の劣化状態は主に電流の振幅により引き起こされると仮定している。
As disclosed in
実際、電池製造業者は、電池の陽極、陰極及び電解液に用いる材料を種々選択することができる。技術的な特性とコストを考慮すると、使用する材料とその材料の組合せは複数考えられる。そのため、使用する材料により、劣化の過程が変わる。ある材料に対しては、電流の振幅が劣化の主要因となるが、これはすべての材料に当てはまることではない。劣化の主要因が中心充電状態(以下、「中心SOC」という。)となる材料もある。ここで、中心SOCとは、充放電サイクルの過程で充電状態が中心となる値である。 In fact, battery manufacturers can select various materials for use in battery anodes, cathodes and electrolytes. In consideration of technical characteristics and cost, a plurality of materials and combinations of the materials to be used are conceivable. Therefore, the deterioration process varies depending on the material used. For some materials, the amplitude of the current is a major cause of degradation, but this is not the case for all materials. In some materials, the main cause of deterioration is the central charge state (hereinafter referred to as “central SOC”). Here, the center SOC is a value in which the state of charge is the center in the process of the charge / discharge cycle.
陽極及び陰極の劣化は、電圧に依存する電極材料の膨張と関係があり、陽極の膨張と負極の膨張との間には、電圧値によるトレードオフの関係がある。電圧は充電状態に関係しているため、中心SOCは劣化過程に影響を与える。それゆえ、電池セルのライフタイムにも影響を与える。 The deterioration of the anode and the cathode is related to the expansion of the electrode material depending on the voltage, and there is a trade-off relationship between the expansion of the anode and the expansion of the negative electrode depending on the voltage value. Since the voltage is related to the state of charge, the central SOC affects the degradation process. Therefore, the lifetime of the battery cell is also affected.
特許文献2には、電動車両の蓄電装置において、残容量推定値に従って制御中心値SOCr(中心SOC)を変化させるように制御する技術が開示されている。
並列に接続された複数の電池ユニットで構成される蓄電システムでは、充放電サイクル数の増加に伴い、異なる電池ユニット間の劣化過程の相違が増加する。このような相違により、蓄電システム全体の寿命は短くなり、信頼性は低下する。劣化の原因は、電池ユニットの電池セルを構成する材料の特性に依存する。材料によっては、中心SOCの値が劣化の主な原因となる。 In a power storage system composed of a plurality of battery units connected in parallel, the difference in deterioration processes between different battery units increases as the number of charge / discharge cycles increases. Due to such a difference, the life of the entire power storage system is shortened and the reliability is lowered. The cause of the deterioration depends on the characteristics of the material constituting the battery cell of the battery unit. Depending on the material, the value of the central SOC is a major cause of degradation.
特許文献2に記載の技術を用いた場合、推定値に従って制御するため、正確な制御を実現する観点から、改善の余地があると考えられる。
When the technique described in
本発明の目的は、並列接続した複数の電池ユニットで構成された蓄電システムの寿命を長くし、信頼性を向上することにある。 An object of the present invention is to prolong the life of a power storage system composed of a plurality of battery units connected in parallel and to improve reliability.
本発明の蓄電システムは、共通の電力系統に並列に接続された複数個の電池ユニットと、電力調整器とを備え、電池ユニットには、インバータ及びセンサユニットが接続され、インバータには、インバータ制御部が接続され、インバータは、電池ユニットと電力系統との間に配置され、センサユニットは、電池ユニットの状態を検出し、検出した電池ユニットの状態に関する信号を電力調整器に送る機能を有し、電力調整器は、電池ユニット間の劣化状態の違いを減らすようにそれぞれの電池ユニットの充放電を制御することを特徴とする。 The power storage system of the present invention includes a plurality of battery units connected in parallel to a common power system, and a power regulator. The battery unit is connected to an inverter and a sensor unit, and the inverter is controlled by an inverter. The inverter is arranged between the battery unit and the power system, and the sensor unit has a function of detecting the state of the battery unit and sending a signal related to the detected state of the battery unit to the power regulator. The power regulator controls charging / discharging of each battery unit so as to reduce a difference in deterioration state between the battery units.
本発明によれば、電池ユニット間の劣化状態(SOH)のばらつきを縮小することができるため、劣化している電池の更なる劣化を抑えることができ、これにより蓄電システム全体の寿命を改善することが可能となる。 According to the present invention, since the variation of the deterioration state (SOH) between the battery units can be reduced, further deterioration of the deteriorated battery can be suppressed, thereby improving the life of the entire power storage system. It becomes possible.
以下、本発明を実施するために望ましい形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the present invention will be described.
図1は、蓄電システム(Battery Energy Storage System)の全体構成を示している。 FIG. 1 shows the overall configuration of a battery energy storage system.
本図において、蓄電システム100は、複数の電池ユニット11−1〜11−Nと、それぞれの電池ユニット11−1〜11−Nと電力系統300との間に配置された複数のインバータ12−1〜12−Nと、それぞれのインバータ12−1〜12−Nが出力する有効電力を制御するインバータ制御部13−1〜13−Nと、電力調整器200(パワーマネージメントシステム)と、を備えている。ここで、Nは、電池ユニットの数に対応している。また、蓄電システム100は、それぞれの電池ユニット11−1〜11−Nに接続された複数のセンサユニット400−1〜400−Nを有する。電力系統300には、太陽光発電、風力、水力等を用いた発電装置500と、負荷とが接続されている。電力系統300は、交流である。インバータ12−1〜12−Nは、電力系統300のACバスに並列接続されている。なお、インバータ12−1〜12−Nは、自励インバータであることが望ましい。
In this figure, the
センサユニット400−1〜400−Nからの信号は、電力調整器200に送られるようなっている。電力調整器200は、インバータ制御部13−1〜13−Nにインバータ12−1〜12−Nを制御するための信号を送ることができるようになっている。さらに、電力調整器200に全電力システム監視部600を接続して制御に活用してもよい。全電力システム監視部600は、主として、発電装置500の発電量等、電池ユニット11−1〜11−Nの蓄電量等、電力系統300に接続された負荷の電力消費量等の情報を入手し、蓄積し、監視している。
Signals from the sensor units 400-1 to 400-N are sent to the
発電装置500の発電する有効電力が負荷を超えた場合、蓄電システム100は余剰の有効電力を蓄積(充電)できる。発電装置500が負荷に必要な有効電力を供給できない場合、蓄電システム100は、電力需要を満たすように不足する有効電力を供給(放電)できる。
When the active power generated by the
センサユニット400−1〜400−Nは、電池ユニット11−1〜11−Nが出力する直流の電圧や電流を計測する。複数の電池ユニット11−1〜11−Nの充電状態や劣化状態については、電力調整器200で演算する。この演算に際しては、センサユニット400−1〜400−Nで計測した電池ユニット11−1〜11−Nの出力電圧や出力電流等を用いてもよい。また、電力調整器200は、電池ユニット11−1〜11−Nの出力電力を制御する。
The sensor units 400-1 to 400-N measure DC voltages and currents output from the battery units 11-1 to 11-N. The
蓄電池ユニット11−1〜11−Nの充放電電力を制御するため、各インバータ12−1〜12−Nは、インバータ制御部13−1〜13−Nから送信される制御指令を受信する。インバータ制御部13−1〜13−Nが送信する制御指令は、それぞれが電力調整器200より受信する波形情報に基づいている。
In order to control the charge / discharge power of the storage battery units 11-1 to 11-N, each of the inverters 12-1 to 12-N receives a control command transmitted from the inverter control units 13-1 to 13-N. The control commands transmitted by the inverter control units 13-1 to 13-N are based on waveform information received from the
図2は、インバータの構成を示している。ここではインバータの基本機能を説明する。 FIG. 2 shows the configuration of the inverter. Here, the basic functions of the inverter will be described.
本図において、インバータ12は、半導体スイッチ120m、120n、120o、120p、120q、120rと、高調波フィルタ120とを内蔵している。ここでは、半導体スイッチ120m、120n、120o、120p、120q、120rとして絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT)を用いている。このほかにも、IGCT、MOSFET、GTOその他のIGBT以外の半導体スイッチを用いてもよい。
In this figure, the
電池ユニットは、端子P、Nに接続され、インバータ12の放電の際は直流電力を供給し、インバータ12の充電の際は直流電力を吸収する。インバータ12は、内部に備えた高周波スイッチングを行う半導体スイッチ120m、120n、120o、120p、120q、120rのブリッジ回路の動作により、所望の交流電圧及び電流を発生し、放電の際の直流電力を交流電力に変換する。変換の際に半導体スイッチ120m、120n、120o、120p、120q、120rに供給されるゲート信号は、インバータ制御部13−1〜13−Nのうちの1つより供給される。これにより、半導体スイッチ120m、120n、120o、120p、120q、120rの制御が行われる。
The battery unit is connected to terminals P and N, supplies DC power when the
図1に示すインバータ12−1〜12−Nはそれぞれ、図2に示すような主回路を備えている。 Inverters 12-1 to 12-N shown in FIG. 1 each include a main circuit as shown in FIG.
図3は、図1のセンサユニット(検知器)の内部構造を示している。 FIG. 3 shows the internal structure of the sensor unit (detector) of FIG.
本図において、センサユニット400は、電流センサ401、電圧センサ402、SOC演算器403(充電状態演算ユニット)及びSOH演算器404(劣化状態演算ユニット)を備えている。蓄電池のSOCは、定格容量に対する可能放電容量の比率で定義する。これは下記数式(1)のように示すことができる。なお、以下の数式(1)、数式(2)等は、Eq.1、Eq.2等と表しているが、それぞれ同じ数式に対応するものである。また、充電状態(SOC)は、「充電率」ともいう。
In this figure, the
ここで、SOC(0)は初期値、Iは電流センサ401で検出した蓄電池ユニット11の電流値、Ahnominalは単位をアンペア時とした蓄電池の定格容量である。電流Iは、充電方向を正、放電方向を負として扱う。SOC演算器403は、電流と上記数式(1)で演算したSOCの履歴を保存するメモリユニット(記憶部)を備えることとする。
Here, SOC (0) is the initial value, I is the current value of the
また、SOHは、State of Healthの略であり、「劣化状態」を定量的に表したものである。言い換えると、SOHは、蓄電池の電極や活物質の品質低下や劣化の度合いについて新品を基準とした比率で表したパラメータである。品質低下は、蓄電池の内部抵抗の上昇や容量の低下を代表とする。内部抵抗に関するSOHR及び容量に関するSOHQの瞬時値はそれぞれ、下記数式(2)、(3)で与えられる。 SOH is an abbreviation for State of Health and quantitatively represents the “degraded state”. In other words, the SOH is a parameter expressed as a ratio based on a new article with respect to the degree of deterioration or deterioration of the quality of the electrode or active material of the storage battery. The decrease in quality is typified by an increase in internal resistance or a decrease in capacity of the storage battery. The instantaneous values of SOH R related to internal resistance and SOH Q related to capacitance are given by the following mathematical formulas (2) and (3), respectively.
ここで、Rint,newは新品電池の内部抵抗とし、Rint(t)は内部抵抗の瞬時値、Qnewは新品電池の容量、Q(t)は容量の瞬時値とする。 Here, R int, new is the internal resistance of the new battery, R int (t) is the instantaneous value of the internal resistance, Q new is the capacity of the new battery, and Q (t) is the instantaneous value of the capacity.
Rint(t)及びQ(t)は、電流センサ401及び電圧センサ402の信号に基づき、SOH演算器404により計算される。SOH演算器404は、上記数式(2)及び(3)を用いてSOHR及びSOHQを計算する。SOHRは経過とともに上昇し、SOHQは低下する値となり、SOHRの上昇及び/又はSOHQの低下が劣化を示すことになる。よって、「劣化状態が悪い」とは、SOHRが上昇した場合、及び/又はSOHQが低下した場合をいう。
R int (t) and Q (t) are calculated by the
各蓄電池に設けられたセンサユニット400−1〜400−Nは、電力調整器200に対して伝送路を通じて電力調整器200にSOC及びSOHの情報を伝達する。
The sensor units 400-1 to 400-N provided in each storage battery transmit SOC and SOH information to the
内部抵抗および容量の変化に関わる蓄電池の劣化プロセスは、例えば電流パターン、充放電サイクル、放電深度、中心SOC、温度など、様々な要因に影響を受ける。SOHR及びSOHQは、これらのパラメータに重みを付けて足し合わせたものとして表される。特に、電池ユニット11−1〜11−Nの電池劣化に与える要素として中心SOCに注目する。 The deterioration process of the storage battery related to changes in internal resistance and capacity is affected by various factors such as current pattern, charge / discharge cycle, depth of discharge, central SOC, temperature, and the like. SOH R and SOH Q are expressed as weighted sums of these parameters. In particular, attention is focused on the central SOC as an element that contributes to battery deterioration of the battery units 11-1 to 11-N.
中心SOCの概念を以下に示す。 The concept of the central SOC is shown below.
図4Aは、充放電電流パターンの例を示したものである。図4Bは、SOC変化パターンの例を示したものである。これらは非常に簡略化した例であるが、実際の複雑な波形においても同様の数式を適用することができる。 FIG. 4A shows an example of a charge / discharge current pattern. FIG. 4B shows an example of the SOC change pattern. These are very simplified examples, but similar mathematical expressions can be applied to actual complex waveforms.
図4Bは、充放電電流パターン図4Aに示すような周期的波形を有する場合におけるSOCの波形を示したものである。 FIG. 4B shows the SOC waveform in the case where the charge / discharge current pattern has a periodic waveform as shown in FIG. 4A.
この場合のSOCの経時変化は、本図に示すような周期的波形となる。このような場合には、中心SOCは下記数式(4)で表される。 In this case, the SOC change with time has a periodic waveform as shown in the figure. In such a case, the center SOC is expressed by the following mathematical formula (4).
図5は、ある充放電パターンにおける中心SOCと劣化速度との関係を示したものである。 FIG. 5 shows the relationship between the central SOC and the deterioration rate in a certain charge / discharge pattern.
蓄電池の特性は、通常、充放電サイクル試験によって示される。その結果を用いると、図5の劣化曲線700のように中心SOCに対する傾向を明らかにすることができる。ここで、劣化曲線700は、図中のSOCcenter,optimumで示すような最小値をとる。劣化曲線700における極小値(最適値)は、蓄電池に固有の値である。
The characteristics of a storage battery are usually shown by a charge / discharge cycle test. If the result is used, the tendency with respect to the center SOC can be clarified as in the
用途によっては充放電サイクルが固定されないものもある。そのような場合は、中心SOCを下記数式(5)のように定義する。 Depending on the application, the charge / discharge cycle may not be fixed. In such a case, the central SOC is defined as in the following formula (5).
ここで、Tは0時から24時までの時刻、λはサイクル試験の電流パターンと実際の電流との歪みを現す指標としての重み係数を示している。時刻hにおける当該重み係数λ(h)を下記数式(6)で定義する。 Here, T represents the time from 0:00 to 24:00, and λ represents a weighting factor as an index representing the distortion between the current pattern of the cycle test and the actual current. The weighting factor λ (h) at time h is defined by the following mathematical formula (6).
ここで、Iratedは電池ユニットの定格電流、Itestは1時間の電流波形を表すデータセット、Iは実際の1時間の電流波形を表すデータセットである。 Here, I rated is a rated current of the battery unit, I test is a data set representing a current waveform for 1 hour, and I is a data set representing an actual current waveform for 1 hour.
一般に、2つのデータセットX=(xi)1≦i≦N,Y=(yi)1≦i≦Nについて、XとYとの相関係数を下記数式(7)と定義する。 In general, for two data sets X = (x i ) 1 ≦ i ≦ N and Y = (y i ) 1 ≦ i ≦ N , the correlation coefficient between X and Y is defined as the following equation (7).
ここで、X、Yの分散SXX、SYY、及びXとYとの間の共分散SXYはそれぞれ、下記数式(8)〜(10)で定義される。 Here, the variances S XX and S YY of X and Y, and the covariance S XY between X and Y are defined by the following formulas (8) to (10), respectively.
図6は、電力調整器の内部構成を示している。 FIG. 6 shows the internal configuration of the power regulator.
本図において、電力調整器200は、指令選択ユニット201と、中心SOC演算ユニット202−a及び補償電力最適化ユニット202−bを有する電力演算ユニット202とを備えている。電力調整器200は、センサユニットからの出力信号を用いて各電池ユニットが入出力すべき電力を演算する。
In this figure, the
指令選択ユニット201は、センサユニット400−1〜400−Nを通じて蓄電システム100の各SOH情報を受信する。指令選択ユニット201は、各蓄電池のSOHについて劣化傾向の順位付けを行い、平衡モードにおける最高SOHRもしくは最低SOHQのレベルを選択する。
The
ここで、離島マイクログリッドなど、再生可能エネルギーが多くを占める状況で前日に単位時間毎の電力需要を予測して終日蓄電システム100を稼動させるものとする。稼動中、蓄電システム100は充放電の収支が等しくなる、いわゆるエネルギーニュートラルとなるように運用される。ここではバランシングモードをSOHRレベルについて行うものとする。
Here, in a situation where renewable energy occupies a large amount such as a remote island microgrid, the power demand per unit time is predicted on the previous day, and the
以下、各電池ユニット11−1〜11−Nの充放電指令について説明する。 Hereinafter, the charge / discharge command of each of the battery units 11-1 to 11-N will be described.
電力調整器200は、稼働日の前日に、単位時間ステップtk毎に需給のバランスを制御するため、電力系統に対し蓄電システムが充放電する電力の総量Ptotal,ref(tk)を計算する。前日の終わりに、センサユニット400−1〜400−Nが電池ユニット11−1〜11−NのSOC及びSOHを算出する。SOC1(0)〜SOCN(0)、SOH1(0)〜SOHN(0)で表されたこれらの値は、電力調整器200に伝送路を通じて送信される。指令選択ユニット201は、SOHRの値を順位付け、最も悪化した蓄電池を選定する。添え字kは、最大SOHRの蓄電池を表すものとして、ユニットkは稼働日当初に最も不調のユニットとなる。
The
電力演算ユニット202は、センサユニット400−1〜400−Nで検出された各電池ユニット11−1〜11−Nの初期SOCデータと、電力需要Ptotal,ref(tk)とを受信する。蓄電池jより充放電される電力をPjとする。すると、各インバータに対し単位時間tkで与える基準値Pk(tk)は、下記数式(12)及び(13)で与えられる。
The
電力調整器200の電力演算ユニット202は、最も不調のユニットについて劣化を最小化する下記数式(14)で表される最適化問題を解くΔP(tk)を計算する。
The
この最適化問題は、下記数式(15)〜(19)で表される条件を満たす。 This optimization problem satisfies the conditions represented by the following mathematical formulas (15) to (19).
ここで、Vbattery unit,i(tk)は電圧、VOC,i(tk)は開路電圧、Ii(tk)は電流、SOCi(tk)は充電率、Pi(tk)は時間ステップtkにおける蓄電池ユニット11−iの電力とする。Vmin及びVmaxは、電池ユニット11の電圧の最小値及び最大値とし、SOClim inf及びSOClim supは、蓄電池ユニット11のSOCの上限値及び下限値とする。
Here, V battery unit, i (t k ) is a voltage, V OC, i (t k ) is an open circuit voltage, I i (t k ) is a current, SOC i (t k ) is a charging rate, and P i (t k ) k) is the power of the storage battery unit 11-i at time step t k. V min and V max are the minimum value and maximum value of the voltage of the
蓄電池ユニットの開路電圧は、上記数式(17)で示されるように、それぞれのSOCに関連する。 The open circuit voltage of the storage battery unit is related to each SOC, as shown by the above formula (17).
図7は、リチウムイオン電池の場合のVOCとSOCとの関係の例を示すグラフである。 FIG. 7 is a graph showing an example of the relationship between VOC and SOC in the case of a lithium ion battery.
上述のような電力分配方式であれば、最も不調の電池は劣化を抑制され、他の蓄電池はより劣化を進める運転を行うことになる。その結果、複数の電池ユニットの劣化を均等に進めることができる。 With the power distribution method as described above, the most malfunctioning battery is prevented from being deteriorated, and the other storage batteries are operated to further deteriorate. As a result, the deterioration of the plurality of battery units can be promoted uniformly.
11−1〜11−N:電池ユニット、12−1〜12−N:インバータ、13−1〜13−N:インバータ制御部、100:蓄電システム、120:高調波フィルタ、120m、120n、120o、120p、120q、120r:半導体スイッチ、200:電力調整器、201:指令選択ユニット、202:電力演算ユニット、202−a:中心SOC演算ユニット、202−b:補償電力最適化ユニット、300:電力系統、400−1〜400−N:センサユニット、401:電流センサ、402:電圧センサ、403:SOC演算器、404:SOH演算器、500:発電装置、600:全電力システム監視部。 11-1 to 11-N: battery unit, 12-1 to 12-N: inverter, 13-1 to 13-N: inverter control unit, 100: power storage system, 120: harmonic filter, 120m, 120n, 120o, 120p, 120q, 120r: Semiconductor switch, 200: Power regulator, 201: Command selection unit, 202: Power calculation unit, 202-a: Central SOC calculation unit, 202-b: Compensation power optimization unit, 300: Power system 400-1 to 400-N: sensor unit, 401: current sensor, 402: voltage sensor, 403: SOC calculator, 404: SOH calculator, 500: power generator, 600: total power system monitoring unit.
Claims (12)
前記電池ユニットには、インバータ及びセンサユニットが接続され、
前記インバータには、インバータ制御部が接続され、
前記インバータは、前記電池ユニットと前記電力系統との間に配置され、
前記センサユニットは、前記電池ユニットの状態を検出し、検出した前記状態に関する信号を前記電力調整器に送る機能を有し、
前記電力調整器は、前記電池ユニット間の劣化状態の違いを減らすようにそれぞれの前記電池ユニットの充放電を制御することを特徴とする蓄電システム。 A plurality of battery units connected in parallel to a common power system, and a power regulator,
An inverter and a sensor unit are connected to the battery unit,
An inverter control unit is connected to the inverter,
The inverter is disposed between the battery unit and the power system,
The sensor unit has a function of detecting a state of the battery unit and sending a signal related to the detected state to the power regulator;
The power regulator controls charging / discharging of each battery unit so as to reduce a difference in deterioration state between the battery units.
前記電池ユニットに接続されたインバータ及びセンサユニットと、
前記インバータに接続されたインバータ制御部と、を含む蓄電システムにおける前記電池ユニットの充放電を制御する装置であって、
前記インバータは、前記電池ユニットと前記電力系統との間に配置され、
前記センサユニットは、前記電池ユニットの状態を検出し、検出した前記状態に関する信号を送信する機能を有し、
前記電池ユニット間の劣化状態の違いを減らすように前記インバータ制御部に送る信号を発生することを特徴とする電力調整器。 A plurality of battery units connected in parallel to a common power system;
An inverter and a sensor unit connected to the battery unit;
An apparatus for controlling charging / discharging of the battery unit in a power storage system including an inverter control unit connected to the inverter,
The inverter is disposed between the battery unit and the power system,
The sensor unit has a function of detecting the state of the battery unit and transmitting a signal related to the detected state.
A power regulator that generates a signal to be sent to the inverter control unit so as to reduce a difference in deterioration state between the battery units.
前記電池ユニットに接続されたインバータ及びセンサユニットと、
前記インバータに接続されたインバータ制御部と、を含む蓄電システムにおける前記電池ユニットの充放電を制御する方法であって、
前記電池ユニットには、インバータ及びセンサユニットが接続され、
前記インバータには、インバータ制御部が接続され、
前記インバータは、前記電池ユニットと前記電力系統との間に配置され、
前記センサユニットにて、前記電池ユニットの状態を検出し、検出した前記状態に関する信号を前記電力調整器に送り、
前記電力調整器にて、前記電池ユニット間の劣化状態の違いを減らすようにそれぞれの前記電池ユニットの充放電を制御することを特徴とする蓄電システムの制御方法。 A plurality of battery units connected in parallel to a common power system, a power regulator,
An inverter and a sensor unit connected to the battery unit;
An inverter control unit connected to the inverter, and a method for controlling charging / discharging of the battery unit in a power storage system comprising:
An inverter and a sensor unit are connected to the battery unit,
An inverter control unit is connected to the inverter,
The inverter is disposed between the battery unit and the power system,
In the sensor unit, the state of the battery unit is detected, and a signal relating to the detected state is sent to the power regulator,
A method for controlling a storage system, wherein the power regulator controls charging / discharging of each battery unit so as to reduce a difference in deterioration state between the battery units.
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