JP2016041002A - 充放電制御装置及び充放電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】出力変動の平滑化を行いつつ、蓄電装置の各セルの蓄電量におけるばらつきを低減する。
【解決手段】充放電制御装置１０は、再生可能エネルギー発電装置３の発電量Ｐｇを検出する発電量検出部１１と、複数のセルから構成された蓄電装置５の蓄電量Ｃｂを検出する蓄電量検出部１２と、発電量Ｐｇと蓄電量Ｃｂとに応じて出力目標値Ｐｔを設定する目標値設定部１３と、発電量Ｐｇと出力目標値Ｐｔとに応じて蓄電装置５の充放電量を指示する充放電量指示部１４と、を備え、目標値設定部１３は、蓄電量Ｃｂが増加している場合に、蓄電装置５の蓄電容量の半分よりも大きい第１蓄電量Ｃ１に蓄電量Ｃｂが達するまでは、充電側出力目標値Ｐｔ_ｃに出力目標値Ｐｔを設定し、第１蓄電量Ｃ１に蓄電量Ｃｂが達した後では、放電側出力目標値Ｐｔ_ｄに出力目標値Ｐｔを設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、充放電制御装置及び充放電制御方法に関する。

近年、太陽光及び風力等の再生可能エネルギーを利用した再生可能エネルギー発電システムが注目されている。このような再生可能エネルギー発電システムでは、その日の天候等によって発電量が変動することがある。再生可能エネルギー発電システムが商用系統に接続されている場合、再生可能エネルギー発電システムの出力の変動によって、系統内の需給のバランスが崩れ、系統を不安定化させる可能性がある。このため、再生可能エネルギー発電システムには、出力変動の平滑化が求められている。

蓄電装置を用い、再生可能エネルギー発電システムの発電量が出力目標値を上回った場合には余剰電力を蓄電装置に充電し、出力目標値を下回った場合には不足電力を蓄電装置から放電することによって、出力変動の平滑化を行うことが知られている。蓄電装置では充放電可能な蓄電容量が予め決まっているので、満充電状態（充電末状態）からさらに充電を行うこと、及び、蓄電量が不足する状態（放電末状態）からさらに放電を行うことはできない。よって、蓄電装置が充放電末状態となった場合、出力変動の平滑化の機能が停止する可能性がある。このため、蓄電装置が充放電末状態になることを避けるように、蓄電装置の充放電を制御する必要がある。

例えば、特許文献１には、電力を蓄える電力貯蔵部（蓄電装置）と、電力貯蔵部の充放電の電力調整を行う電力調整部と、制御部と、を備える電源システムが記載されている。この電源システムでは、蓄電装置の蓄電量が大きくなるにしたがい、出力目標値を段階的に大きく設定することによって、蓄電装置が放電末状態及び充電末状態になることを防止している。

特開２００１−３２７０８０号公報

ところで、リチウムイオン電池等の複数のセルから構成される蓄電装置が用いられる場合、蓄電装置の充放電が繰り返されることによって各セルの蓄電量にばらつきが生じる。そして、各セルの蓄電量にばらつきがあると、蓄電装置全体として利用可能な蓄電量が、蓄電装置のセルのうち、蓄電量の最も小さいセルによって制限を受ける。そこで、運用中において、各セルの蓄電量を均一化するバランス充電を行うことが求められる。

しかしながら、特許文献１に記載の電源システムでは、蓄電装置が放電末状態及び充電末状態にならないように電源システムの出力目標値が設定される。このため、蓄電装置として複数のセルから構成される蓄電装置が用いられる場合、運用中において蓄電装置の各セルの蓄電量にばらつきが一旦生じると、各セルの蓄電量を均一化することができず、蓄電装置を効率的に使用できないおそれがある。

本発明は、出力変動の平滑化を行いつつ、蓄電装置の各セルの蓄電量におけるばらつきを低減することが可能な充放電制御装置及び充放電制御方法を提供する。

本発明の一態様に係る充放電制御装置は、再生可能エネルギー発電装置と複数のセルから構成された蓄電装置とを備える発電システムにおける、蓄電装置の充放電を制御する充放電制御装置である。この充放電制御装置は、再生可能エネルギー発電装置の発電量を検出する発電量検出部と、蓄電装置の蓄電量を検出する蓄電量検出部と、発電量検出部によって検出された発電量と、蓄電量検出部によって検出された蓄電量と、に応じて発電システムの出力目標値を設定する目標値設定部と、発電量検出部によって検出された発電量と、目標値設定部によって設定された出力目標値と、に応じて蓄電装置の充放電量を指示する充放電量指示部と、を備える。目標値設定部は、蓄電量検出部によって検出された蓄電量が増加している場合に、蓄電装置の蓄電容量の半分よりも大きい第１蓄電量に蓄電量が達するまでは、蓄電量を増加させる充電側出力目標値に出力目標値を設定し、第１蓄電量に蓄電量が達した後では、蓄電量を減少させる放電側出力目標値に出力目標値を設定する。

この充放電制御装置によれば、蓄電量が増加している場合に、蓄電装置の蓄電容量の半分よりも大きい第１蓄電量に蓄電装置の蓄電量が達するまでは、蓄電装置の蓄電量を増加させる充電側出力目標値に発電システムの出力目標値が設定される。このため、蓄電装置の蓄電量が蓄電容量の半分を超えても、蓄電装置はさらに充電され続け、蓄電装置は充電末状態に近づく。これにより、蓄電装置の各セルの蓄電量のばらつきが低減され、蓄電装置の効率的な使用が可能となる。また、第１蓄電量に蓄電装置の蓄電量が達した後では、蓄電装置の蓄電量を減少させる放電側出力目標値に発電システムの出力目標値が設定される。このため、蓄電装置の蓄電量が第１蓄電量に達すると、蓄電装置は放電されることとなり、蓄電装置が充電末状態を超えて充電されようとすることが抑制される。これにより、出力変動の平滑化を継続して行うことが可能となる。その結果、出力変動の平滑化を行いつつ、蓄電装置の各セルの蓄電量におけるばらつきを低減することが可能となる。

目標値設定部は、蓄電量検出部によって検出された蓄電量が減少している場合に、蓄電装置の蓄電容量の半分よりも小さい第２蓄電量に蓄電量が達するまでは、放電側出力目標値に出力目標値を設定し、第２蓄電量に蓄電量が達した後では、充電側出力目標値に出力目標値を設定してもよい。この場合、蓄電量が減少している場合に、蓄電装置の蓄電容量の半分よりも小さい第２蓄電量に蓄電装置の蓄電量が達するまでは、蓄電装置の蓄電量を減少させる放電側出力目標値に発電システムの出力目標値が設定される。このため、蓄電装置の蓄電量が蓄電容量の半分より小さくなっても、蓄電装置はさらに放電され続け、蓄電装置は放電末状態に近づく。また、第２蓄電量に蓄電装置の蓄電量が達した後では、蓄電装置の蓄電量を増加させる充電側出力目標値に発電システムの出力目標値が設定される。このため、蓄電装置の蓄電量が第２蓄電量に達すると、蓄電装置は充電されることとなり、蓄電装置が放電末状態からさらに放電されようとすることが抑制される。これにより、出力変動の平滑化を継続して行うことが可能となる。

目標値設定部は、発電量検出部によって検出された発電量の移動平均を算出する移動平均算出部と、発電量検出部によって検出された発電量の振幅と、蓄電量検出部によって検出された蓄電量と、に応じて補正値を設定する補正値設定部と、移動平均算出部によって算出された移動平均を補正値設定部によって設定された補正値で補正することにより、出力目標値を算出する目標値算出部と、を備えてもよい。補正値設定部は、発電量の振幅に応じて定められた正のバイアス値または発電量の振幅に応じて定められた負のバイアス値を補正値に設定し、目標値算出部は、移動平均算出部によって算出された移動平均に補正値設定部によって設定された補正値を加えることにより出力目標値を算出してもよい。この場合、発電量の振幅に応じて定められた正のバイアス値を発電量の移動平均に加えた値を出力目標値とすることによって、発電量が出力目標値を下回る可能性を高めることができる。このため、蓄電装置の蓄電量を減少させる、つまり、蓄電装置を放電させることができる。また、発電量の振幅に応じて定められた負のバイアス値を発電量の移動平均に加えた値を出力目標値とすることによって、発電量が出力目標値を上回る可能性を高めることができる。このため、蓄電装置の蓄電量を増加させる、つまり、蓄電装置を充電させることができる。

補正値設定部は、補正値を負のバイアス値から正のバイアス値に変更する場合に、負のバイアス値を徐々に増加することによって、予め定められた時間で正のバイアス値となるように補正値を変更し、補正値を正のバイアス値から負のバイアス値に変更する場合に、正のバイアス値を徐々に減少することによって、予め定められた時間で負のバイアス値となるように補正値を変更してもよい。この場合、補正値の変更を緩やかに行うことができ、出力目標値が急に変更されることを回避することができる。このため、出力が急に変更されることを回避でき、系統の安定化を図ることが可能となる。

補正値設定部は、発電量検出部によって検出された発電量の振幅に応じたバイアス値を算出するバイアス算出部と、蓄電量検出部によって検出された蓄電量に応じたバイアス係数を決定するバイアス係数決定部と、バイアス算出部によって算出されたバイアス値とバイアス係数決定部によって決定されたバイアス係数とを乗算することにより補正値を算出する補正値算出部と、を備えてもよい。この場合、発電量の振幅に応じてバイアス値が算出され、蓄電装置の蓄電量に応じてバイアス係数が算出され、バイアス値とバイアス係数とを乗算することによって補正値が算出される。このため、発電量の振幅が変化することによる補正値への影響と、蓄電装置の蓄電量が変化することによる補正値への影響とを、分離することができるので、補正値の算出を簡易化することが可能となる。

目標値設定部は、発電量検出部によって検出された発電量の振幅が予め定められた振幅以上である場合に、蓄電装置の蓄電容量の半分に蓄電量が近づくように出力目標値を設定してもよい。発電量の振幅が予め定められた振幅以上である場合、再生可能エネルギー発電装置の発電量が不安定な状態となっていることがある。このため、蓄電装置の充放電が頻繁に行われることになる。このような場合に、蓄電量を蓄電装置の蓄電容量の半分に近い状態とすることで、蓄電装置の充放電量が蓄電装置の性能の上限を超えることを抑制できる。

目標値設定部は、発電量検出部によって検出された発電量の周波数が予め定められた周波数以上である場合に、蓄電装置の蓄電容量の半分に蓄電量が近づくように出力目標値を設定してもよい。発電量の周波数が予め定められた周波数以上である場合、再生可能エネルギー発電装置の発電量が不安定な状態となっていることがある。このため、蓄電装置の充放電が頻繁に行われることになる。このような場合に、蓄電量を蓄電装置の蓄電容量の半分に近い状態とすることで、蓄電装置の充放電量が蓄電装置の性能の上限を超えることを抑制できる。

本発明の別の態様に係る充放電制御方法は、再生可能エネルギー発電装置と複数のセルから構成された蓄電装置とを備える発電システムにおける、蓄電装置の充放電を制御する充放電制御装置が行う充放電制御方法である。この充放電制御方法は、再生可能エネルギー発電装置の発電量を検出する発電量検出ステップと、蓄電装置の蓄電量を検出する蓄電量検出ステップと、発電量検出ステップにおいて検出された発電量と、蓄電量検出ステップにおいて検出された蓄電量と、に応じて発電システムの出力目標値を設定する目標値設定ステップと、発電量検出ステップにおいて検出された発電量と、目標値設定ステップにおいて設定された出力目標値と、に応じて蓄電装置の充放電量を指示する充放電量指示ステップと、を備える。目標値設定ステップでは、蓄電量検出ステップにおいて検出された蓄電量が増加している場合に、蓄電装置の蓄電容量の半分よりも大きい第１蓄電量に蓄電量が達するまでは、蓄電量が増加するように出力目標値を設定し、第１蓄電量に蓄電量が達した後では、蓄電量が減少するように出力目標値を設定する。

この充放電制御方法によれば、蓄電量が増加している場合に、蓄電装置の蓄電容量の半分よりも大きい第１蓄電量に蓄電装置の蓄電量が達するまでは、蓄電装置の蓄電量を増加させる充電側出力目標値に発電システムの出力目標値が設定される。このため、蓄電装置の蓄電量が蓄電容量の半分を超えても、蓄電装置はさらに充電され続け、蓄電装置は充電末状態に近づく。これにより、蓄電装置の各セルの蓄電量のばらつきが低減され、蓄電装置の効率的な使用が可能となる。また、第１蓄電量に蓄電装置の蓄電量が達した後では、蓄電装置の蓄電量を減少させる放電側出力目標値に発電システムの出力目標値が設定される。このため、蓄電装置の蓄電量が第１蓄電量に達すると、蓄電装置は放電されることとなり、蓄電装置が充電末状態を超えて充電されようとすることが抑制される。これにより、出力変動の平滑化を継続して行うことが可能となる。その結果、出力変動の平滑化を行いつつ、蓄電装置の各セルの蓄電量におけるばらつきを低減することが可能となる。

本発明によれば、出力変動の平滑化を行いつつ、蓄電装置の各セルの蓄電量におけるばらつきを低減することができる。

一実施形態に係る充放電制御装置を含む発電システムの構成を概略的に示す図である。 図１の充放電制御装置の機能ブロック図である。 ＳＯＣとバイアス係数との関係の一例を示す図である。 発電量、移動平均及び出力目標値の推移の一例を示す図である。 図１の充放電制御装置によって実行される充放電制御方法を示すフローチャートである。 図５の補正値設定処理を示すフローチャートである。 発電量、移動平均及び出力目標値の推移のシミュレーション結果を示す図である。 ＳＯＣの推移のシミュレーション結果を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、一実施形態に係る充放電制御装置を含む発電システムの構成を概略的に示す図である。図１に示されるように、発電システム１は、商用電力系統２に接続され、商用電力系統２との連系により電力供給対象（不図示）に電力（以下、「出力Ｐｓ」という。）を供給するシステムである。発電システム１は、出力Ｐｓの変動を平滑化する機能（以下、単に「出力Ｐｓの平滑化」ということもある。）を有する。発電システム１は、例えば、再生可能エネルギー発電プラントである。発電システム１は、再生可能エネルギー発電装置３と、パワーコンディショナ（ＰＣＳ）４と、蓄電装置５と、双方向変換器６と、電力計７と、充放電制御装置１０と、を備える。

再生可能エネルギー発電装置３は、再生可能エネルギーを利用して発電を行う装置である。再生可能エネルギー発電装置３では、その出力、つまり発電量Ｐｇが変動し得る。再生可能エネルギー発電装置３は、例えば、太陽光発電機（ＰＶ；photovoltaics）及び風力発電機等である。再生可能エネルギー発電装置３は、パワーコンディショナ４を介して発電量Ｐｇを出力する。パワーコンディショナ４は、再生可能エネルギー発電装置３からの直流電力を交流電力に変換する装置である。

蓄電装置５は、複数のセルから構成される蓄電装置である。蓄電装置５では、充放電が繰り返されることによって各セルの蓄電量にばらつきが生じ得る。蓄電装置５は、例えば、リチウムイオン電池（ＬｉＢ）である。蓄電装置５では、各セルの蓄電量にばらつきがあると、蓄電装置５全体として利用可能な蓄電量が、蓄電装置５のセルのうち、蓄電量の最も小さいセルによって制限を受ける。蓄電装置５は、発電システム１の出力Ｐｓの平滑化のために用いられる。具体的には、再生可能エネルギー発電装置３の発電量Ｐｇが発電システム１の出力目標値Ｐｔを上回った場合、その余剰分の電力Ｐｃは蓄電装置５に蓄えられ、再生可能エネルギー発電装置３の発電量Ｐｇが発電システム１の出力目標値Ｐｔを下回った場合、その不足分の電力Ｐｃは蓄電装置５に蓄えられた電力によって補われる。

双方向変換器６は、再生可能エネルギー発電装置３によって発生される電力を蓄電装置５に蓄える動作と、蓄電装置５に蓄えられている電力を外部に供給する動作と、を切り替える装置である。双方向変換器６は、例えば、ＡＣ／ＤＣインバータである。双方向変換器６は、蓄電装置５の充電または放電を指示する充放電指令を充放電制御装置１０から受信する。双方向変換器６は、受信した充放電指令に応じて、再生可能エネルギー発電装置３の発電量Ｐｇの一部を蓄電装置５に蓄え、または、蓄電装置５に蓄えられている電力の一部を外部に供給する。

電力計７は、再生可能エネルギー発電装置３の発電量Ｐｇを測定する装置である。電力計７は、例えば、再生可能エネルギー発電装置３の発電量Ｐｇを連続的に測定する。電力計７は、測定した発電量Ｐｇを充放電制御装置１０に送信する。

充放電制御装置１０は、蓄電装置５の充放電を制御する装置であり、例えば、情報処理装置によって構成される。充放電制御装置１０は、物理的には、１又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶装置であるＲＡＭ（Random AccessMemory）及びＲＯＭ（Read Only Memory)、ハードディスク装置等の補助記憶装置、並びに、データ送受信デバイスである通信装置等のハードウェアを備えるコンピュータとして構成される。充放電制御装置１０の後述する各機能は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等のハードウェアに１又は複数の所定のコンピュータプログラムを読み込ませることにより、ＣＰＵの制御のもとで各ハードウェアを動作させるとともに、ＲＡＭ及び補助記憶装置におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。

図２は、充放電制御装置１０の機能ブロック図である。図２に示されるように、充放電制御装置１０は、機能的には、発電量検出部１１と、蓄電量検出部１２と、目標値設定部１３と、充放電量指示部１４と、を備える。

発電量検出部１１は、再生可能エネルギー発電装置３の発電量Ｐｇを検出する発電量検出手段として機能する。発電量検出部１１は、電力計７から発電量Ｐｇを受信し、受信した発電量Ｐｇを目標値設定部１３及び充放電量指示部１４に送信する。

蓄電量検出部１２は、蓄電装置５の蓄電量Ｃｂを検出する蓄電量検出手段として機能する。蓄電量検出部１２は、例えば、蓄電量Ｃｂとして充電状態（ＳＯＣ；State Of Charge）を検出する。ＳＯＣは、蓄電装置５の充電末状態を１００％、蓄電装置５の放電末状態を０％とし、蓄電装置５の蓄電可能な最大の容量である蓄電容量に対する、蓄電装置５に蓄電されている電気量の割合を示す。なお、ＳＯＣ等の蓄電量Ｃｂの検出は、公知の手段により行われる。蓄電量検出部１２は、検出した蓄電量Ｃｂを目標値設定部１３に送信する。

目標値設定部１３は、発電量検出部１１によって検出された発電量Ｐｇと、蓄電量検出部１２によって検出された蓄電量Ｃｂと、に応じて発電システム１の出力目標値Ｐｔを設定する目標値設定手段として機能する。目標値設定部１３は、移動平均算出部１５と、補正値設定部１６と、目標値算出部１７と、を備える。

移動平均算出部１５は、発電量検出部１１によって検出された発電量Ｐｇの移動平均Ｐａｖｅを算出する移動平均算出手段として機能する。移動平均算出部１５は、予め定められた期間における発電量Ｐｇの移動平均Ｐａｖｅを算出する。移動平均Ｐａｖｅの算出対象期間は、例えば、移動平均Ｐａｖｅを算出する時刻の３０分前から移動平均Ｐａｖｅを算出する時刻までの期間である。移動平均算出部１５は、予め定められた時間間隔で発電量Ｐｇの移動平均Ｐａｖｅを繰り返し算出する。この移動平均Ｐａｖｅの算出間隔は、例えば、１分程度である。移動平均算出部１５は、算出した移動平均Ｐａｖｅを補正値設定部１６及び目標値算出部１７に送信する。

補正値設定部１６は、発電量検出部１１によって検出された発電量Ｐｇの振幅と、蓄電量検出部１２によって検出された蓄電量Ｃｂと、に応じて補正値Ｍを設定する補正値設定手段として機能する。補正値設定部１６は、バイアス算出部１８と、バイアス係数決定部１９と、補正値算出部２０と、を備える。

バイアス算出部１８は、発電量検出部１１によって検出された発電量Ｐｇの振幅に応じたバイアス値を算出するバイアス算出手段として機能する。バイアス算出部１８は、例えば、予め定められた期間における移動平均Ｐａｖｅと発電量Ｐｇとの差を算出し、その最大値及び最小値の半分を発電量Ｐｇの振幅とする。発電量Ｐｇの振幅の算出対象期間は、例えば、移動平均Ｐａｖｅの算出対象期間と同程度、つまり、発電量Ｐｇの振幅を算出する時刻の３０分前から発電量Ｐｇの振幅を算出する時刻までの期間である。また、バイアス算出部１８は、予め定められた時間間隔で発電量Ｐｇの振幅を繰り返し算出する。この発電量Ｐｇの振幅の算出間隔は、移動平均Ｐａｖｅの時間間隔と同程度である。バイアス算出部１８は、例えば、発電量Ｐｇの振幅をバイアス値αとしてもよいし、さらに蓄電装置５の性能を考慮して発電量Ｐｇの振幅よりも小さい値をバイアス値αとしてもよい。言い換えると、バイアス値αは、各期間における移動平均Ｐａｖｅに対する発電量Ｐｇの相対的な変位の最大値及び最小値に応じて算出される。バイアス算出部１８は、さらに、バイアス値αよりも小さいバイアス値βを算出する。バイアス値βは、蓄電装置５の充放電能力に応じて算出される。

バイアス算出部１８は、発電量Ｐｇの振幅が予め定められた閾値振幅Ａｔｈ以上であるか否かを判定する。閾値振幅Ａｔｈは、例えば、過去の同じ季節における曇天時の発電量Ｐｇの実績値に基づいて、過去の発電量Ｐｇの振幅を計測し、計測した振幅の平均値に係数（例えば０．８）を乗じた値である。また、バイアス算出部１８は、発電量Ｐｇの周波数が予め定められた閾値周波数Ｆｔｈ以上であるか否かを判定する。閾値周波数Ｆｔｈは、例えば、過去の同じ季節における曇天時の発電量Ｐｇの実績値に基づいて、過去の発電量Ｐｇの周波数を計測し、計測した周波数の平均値に係数（例えば０．８）を乗じた値である。また、バイアス算出部１８は、蓄電量Ｃｂと蓄電装置５の蓄電容量との差の絶対値が予め定められた値ｘより大きいか否かを判定する。ここで、値ｘは、例えば５％程度である。

バイアス算出部１８は、発電量Ｐｇの振幅が閾値振幅Ａｔｈ未満であり、かつ、発電量Ｐｇの周波数が閾値周波数Ｆｔｈ未満であると判定した場合に、ヒステリシスによってバイアス係数γを決定するようにバイアス係数決定部１９に指示するとともに、バイアス値αを補正値算出部２０に送信する。バイアス算出部１８は、発電量Ｐｇの振幅が閾値振幅Ａｔｈ以上であると判定した場合、または、発電量Ｐｇの周波数が閾値周波数Ｆｔｈ以上であると判定した場合に、蓄電量Ｃｂが蓄電装置５の蓄電容量の半分に近づくようなバイアス係数γを決定するようにバイアス係数決定部１９に指示する。

バイアス算出部１８は、発電量Ｐｇの振幅が閾値振幅Ａｔｈ以上であり、かつ、蓄電量Ｃｂと蓄電装置５の蓄電容量の半分との差の絶対値が値ｘより大きいと判定した場合に、バイアス値βを補正値算出部２０に送信する。また、バイアス算出部１８は、発電量Ｐｇの周波数が閾値周波数Ｆｔｈ以上であり、かつ、蓄電量Ｃｂと蓄電装置５の蓄電容量の半分との差の絶対値が値ｘより大きいと判定した場合に、バイアス値βを補正値算出部２０に送信する。バイアス算出部１８は、発電量Ｐｇの振幅が閾値振幅Ａｔｈ以上であり、かつ、蓄電量Ｃｂと蓄電装置５の蓄電容量の半分との差の絶対値が値ｘ以下であると判定した場合に、バイアス値をゼロとして補正値算出部２０に送信する。また、バイアス算出部１８は、発電量Ｐｇの周波数が閾値周波数Ｆｔｈ以上であり、かつ、蓄電量Ｃｂと蓄電装置５の蓄電容量の半分との差の絶対値が値ｘ以下であると判定した場合に、バイアス値をゼロとして補正値算出部２０に送信する。

バイアス係数決定部１９は、蓄電量検出部１２によって検出された蓄電量Ｃｂに応じたバイアス係数γを決定するバイアス係数決定手段として機能する。このバイアス係数γは、−１以上、かつ、＋１以下の値をとる。まず、ヒステリシスによるバイアス係数γの決定処理について説明する。バイアス係数決定部１９は、蓄電量Ｃｂが増加している状態において、蓄電量Ｃｂが第１蓄電量Ｃ１に達するまでバイアス係数γを−１とし、蓄電量Ｃｂが第１蓄電量Ｃ１に達した後はバイアス係数γを＋１とする。バイアス係数決定部１９は、蓄電量Ｃｂが減少している状態において、蓄電量Ｃｂが第２蓄電量Ｃ２に達するまでバイアス係数γを＋１とし、蓄電量Ｃｂが第２蓄電量Ｃ２に達した後はバイアス係数γを−１とする。

つまり、バイアス係数決定部１９は、蓄電装置５の充電時において、蓄電量Ｃｂが第１蓄電量Ｃ１以下である場合はバイアス係数γを−１とし、蓄電量Ｃｂが第１蓄電量Ｃ１よりも大きい場合はバイアス係数γを＋１とする。バイアス係数決定部１９は、蓄電装置５の放電時において、蓄電量Ｃｂが第２蓄電量Ｃ２以上である場合はバイアス係数γを＋１とし、蓄電量Ｃｂが第２蓄電量Ｃ２よりも小さい場合はバイアス係数γを−１とする。このように、バイアス係数γは、ヒステリシスをもった蓄電量Ｃｂの関数系により決定される。

なお、第１蓄電量Ｃ１は、蓄電装置５の蓄電容量の半分より大きく、蓄電装置５の蓄電容量よりも小さい。第１蓄電量Ｃ１は、バイアス係数γが−１から＋１に切り替わることにより蓄電量Ｃｂが増加から減少に転じる時点で、蓄電装置５が充電末状態に近づくように設定される。第１蓄電量Ｃ１は、例えば、蓄電装置５の蓄電容量の８０％程度である。第２蓄電量Ｃ２は、蓄電装置５の蓄電容量の半分よりも小さく、０よりも大きい。第２蓄電量Ｃ２は、バイアス係数γが＋１から−１に切り替わることにより蓄電量Ｃｂが減少から増加に転じる時点で、蓄電装置５が放電末状態に近づくように設定される。第２蓄電量Ｃ２は、例えば、蓄電装置５の蓄電容量の４０％程度である。

バイアス係数決定部１９は、蓄電装置５の充電時において、蓄電量Ｃｂが第１蓄電量Ｃ１に達したことに応じて、予め定められた移行時間でバイアス係数γを−１から＋１まで徐々に増加してもよい。バイアス係数決定部１９は、蓄電装置５の放電時において、蓄電量Ｃｂが第２蓄電量Ｃ２に達したことに応じて、予め定められた移行時間でバイアス係数γを＋１から−１まで徐々に減少してもよい。この移行時間によって出力Ｐｓの変化率が変動する。出力Ｐｓの変化率の上限は商用電力系統２の要請値であるので、移行時間は、出力Ｐｓの変化率の上限を超えないよう調整される。そして、バイアス係数決定部１９は、バイアス係数γを補正値算出部２０に送信する。

図３は、ＳＯＣとバイアス係数との関係の一例を示す図である。ＳＯＣが第１蓄電量Ｃ１でありバイアス係数γが−１である地点から、ＳＯＣ及びバイアス係数γが増加する方向に延びる線分は、蓄電装置５のＳＯＣが増加して第１蓄電量Ｃ１に達すると、ＳＯＣによらず予め定められた移行時間でバイアス係数γが−１から＋１まで徐々に増加することを意味している。また、ＳＯＣが第２蓄電量Ｃ２でありバイアス係数γが＋１である地点から、ＳＯＣ及びバイアス係数γが減少する方向に延びる線分は、蓄電装置５のＳＯＣが減少して第２蓄電量Ｃ２に達すると、ＳＯＣによらず予め定められた移行時間でバイアス係数γが＋１から−１まで徐々に減少することを意味している。

続いて、蓄電量Ｃｂが蓄電装置５の蓄電容量の半分に近づくようなバイアス係数γの決定処理について説明する。バイアス算出部１８によって、発電量Ｐｇの振幅が閾値振幅Ａｔｈ以上であり、かつ、蓄電量Ｃｂと蓄電装置５の蓄電容量の半分との差の絶対値が値ｘより大きいと判定された場合に、バイアス係数決定部１９は、蓄電量Ｃｂが蓄電装置５の蓄電容量の半分に近づくように、バイアス係数γを決定する。また、バイアス算出部１８によって、発電量Ｐｇの周波数が閾値周波数Ｆｔｈ以上であり、かつ、蓄電量Ｃｂと蓄電装置５の蓄電容量の半分との差の絶対値が値ｘより大きいと判定された場合に、バイアス係数決定部１９は、蓄電量Ｃｂが蓄電装置５の蓄電容量の半分に近づくように近づくように、バイアス係数γを決定する。この場合も、バイアス係数γは、商用電力系統２から要請される出力Ｐｓの変化率の上限を超えないよう調整される。バイアス係数決定部１９は、例えば、蓄電量Ｃｂが蓄電装置５の蓄電容量の半分よりも大きい場合にはバイアス係数γを＋１に設定し、蓄電量Ｃｂが蓄電装置５の蓄電容量の半分よりも小さい場合にはバイアス係数γを−１に設定する。そして、バイアス係数決定部１９は、バイアス係数γを補正値算出部２０に送信する。

補正値算出部２０は、バイアス算出部１８によって算出されたバイアス値と、バイアス係数決定部１９によって決定されたバイアス係数γと、に応じて補正値Ｍを算出する補正値算出手段として機能する。補正値算出部２０は、例えば、乗算器によって構成され、バイアス値とバイアス係数γとを乗算することにより得られる正のバイアス値または負のバイアス値を補正値Ｍとして算出する。補正値算出部２０は、算出した補正値Ｍを目標値算出部１７に送信する。

このように、バイアス算出部１８、バイアス係数決定部１９、及び、補正値算出部２０を備える補正値設定部１６は、発電量Ｐｇの振幅に応じて定められた正のバイアス値または発電量Ｐｇの振幅に応じて定められた負のバイアス値を補正値Ｍに設定する。また、補正値設定部１６は、補正値Ｍを負のバイアス値から正のバイアス値に変更する場合に、負のバイアス値を徐々に増加することによって、予め定められた移行時間で正のバイアス値となるように補正値Ｍを変更してもよい。補正値設定部１６は、補正値Ｍを正のバイアス値から負のバイアス値に変更する場合に、正のバイアス値を徐々に減少することによって、予め定められた移行時間で負のバイアス値となるように補正値Ｍを変更してもよい。

目標値算出部１７は、移動平均算出部１５によって算出された移動平均Ｐａｖｅを補正値設定部１６によって設定された補正値Ｍで補正することにより、出力目標値Ｐｔを算出する目標値算出手段として機能する。目標値算出部１７は、例えば、加算器によって構成され、移動平均Ｐａｖｅに補正値Ｍを加えることにより出力目標値Ｐｔを算出する。目標値算出部１７は、算出した出力目標値Ｐｔを充放電量指示部１４に送信する。ここで、各期間における移動平均Ｐａｖｅからバイアス値αを減算して得られた出力目標値Ｐｔを、充電側出力目標値Ｐｔ_ｃとし、各期間における移動平均Ｐａｖｅにバイアス値αを加算して得られた出力目標値Ｐｔを放電側出力目標値Ｐｔ_ｄとする。

このように、移動平均算出部１５、補正値設定部１６、及び、目標値算出部１７を備える目標値設定部１３は、蓄電量Ｃｂが増加している状態において、蓄電量Ｃｂが第１蓄電量Ｃ１に達するまでは、蓄電量Ｃｂを増加させるように出力目標値Ｐｔを充電側出力目標値Ｐｔ_ｃに設定する。目標値設定部１３は、蓄電量Ｃｂが増加している状態において、蓄電量Ｃｂが第１蓄電量Ｃ１に達した後では、蓄電量Ｃｂを減少させるように出力目標値Ｐｔを放電側出力目標値Ｐｔ_ｄに設定する。目標値設定部１３は、蓄電量Ｃｂが減少している状態において、蓄電量Ｃｂが第２蓄電量Ｃ２に達するまでは、蓄電量Ｃｂを減少させるように出力目標値Ｐｔを放電側出力目標値Ｐｔ_ｄに設定する。目標値設定部１３は、蓄電量Ｃｂが減少している状態において、蓄電量Ｃｂが第２蓄電量Ｃ２に達した後では、蓄電量Ｃｂを増加させるように出力目標値Ｐｔを充電側出力目標値Ｐｔ_ｃに設定する。

目標値設定部１３は、発電量Ｐｇの振幅が閾値振幅Ａｔｈ以上である場合に、蓄電装置５の蓄電容量の半分に蓄電量Ｃｂが近づくように出力目標値Ｐｔを設定する。目標値設定部１３は、発電量Ｐｇの周波数成分に閾値周波数Ｆｔｈ以上の成分が含まれる場合に、蓄電装置５の蓄電容量の半分に蓄電量Ｃｂが近づくように出力目標値Ｐｔを設定する。

図４は、発電量Ｐｇ、移動平均Ｐａｖｅ及び出力目標値Ｐｔの推移の一例を示す図である。図４に示されるように、発電量Ｐｇは時刻によって変動するので、発電量Ｐｇの移動平均Ｐａｖｅも時刻によって変動する。充電側出力目標値Ｐｔ_ｃは、各期間における移動平均Ｐａｖｅからバイアス値αを減算した値であり、放電側出力目標値Ｐｔ_ｄは、各期間における移動平均Ｐａｖｅにバイアス値αを加算した値である。発電量Ｐｇは充電側出力目標値Ｐｔ_ｃよりも大きくなる可能性が高いので、出力目標値Ｐｔを充電側出力目標値Ｐｔ_ｃとした場合、蓄電装置５は充電され、蓄電量Ｃｂは増加する。一方、発電量Ｐｇは放電側出力目標値Ｐｔ_ｄよりも小さくなる可能性が高いので、出力目標値Ｐｔを放電側出力目標値Ｐｔ_ｄとした場合、蓄電装置５は放電され、蓄電量Ｃｂは減少する。

充放電量指示部１４は、発電量検出部１１によって検出された発電量Ｐｇと、目標値設定部１３によって設定された出力目標値Ｐｔと、に応じて蓄電装置５の充放電量を指示する充放電量指示手段として機能する。充放電量指示部１４は、例えば、減算器によって構成され、出力目標値Ｐｔから発電量Ｐｇを減算することにより充放電量を算出する。つまり、出力目標値Ｐｔよりも発電量Ｐｇが大きい場合には、蓄電装置５を充電することにより発電システム１の出力Ｐｓを出力目標値Ｐｔに近づける。一方、出力目標値Ｐｔよりも発電量Ｐｇが小さい場合には、蓄電装置５を放電することにより発電システム１の出力Ｐｓを出力目標値Ｐｔに近づける。充放電量指示部１４は、算出した充放電量を含む充放電指令を双方向変換器６に送信する。

次に、図５を参照して、充放電制御装置１０によって実行される充放電制御方法を説明する。図５は、充放電制御装置１０によって実行される充放電制御方法を示すフローチャートである。図５に示される一連の処理は、例えば、充放電制御装置１０が起動している間、定期的に実行される。

まず、発電量検出部１１は、再生可能エネルギー発電装置３の発電量Ｐｇを検出する（ステップＳ０１，発電量検出ステップ）。具体的には、発電量検出部１１は、電力計７から発電量Ｐｇを受信し、受信した発電量Ｐｇを目標値設定部１３及び充放電量指示部１４に送信する。蓄電量検出部１２は、蓄電装置５の蓄電量Ｃｂを検出する（ステップＳ０２，蓄電量検出ステップ）。そして、蓄電量検出部１２は、検出した蓄電量Ｃｂを目標値設定部１３に送信する。

続いて、移動平均算出部１５は、ステップＳ０１において検出された発電量Ｐｇの移動平均Ｐａｖｅを算出する（ステップＳ０３，移動平均算出ステップ）。移動平均算出部１５は、予め定められた期間における発電量Ｐｇの移動平均Ｐａｖｅを予め定められた時間間隔で繰り返し算出する。そして、移動平均算出部１５は、算出した移動平均Ｐａｖｅを補正値設定部１６及び目標値算出部１７に送信する。

続いて、補正値設定部１６は、ステップＳ０１において検出された発電量Ｐｇの振幅と、ステップＳ０２において検出された蓄電量Ｃｂと、に応じて補正値Ｍを設定する（ステップＳ０４，補正値設定ステップ）。このステップＳ０４の詳細については、後述する。そして、目標値算出部１７は、ステップＳ０３において算出された移動平均ＰａｖｅをステップＳ０４において設定された補正値Ｍで補正することにより、出力目標値Ｐｔを算出する（ステップＳ０５，目標値設定ステップ）。目標値算出部１７は、例えば、移動平均Ｐａｖｅに補正値Ｍを加えることにより出力目標値Ｐｔを算出する。そして、目標値算出部１７は、算出した出力目標値Ｐｔを充放電量指示部１４に送信する。

続いて、充放電量指示部１４は、ステップＳ０１において検出された発電量Ｐｇと、ステップＳ０５において算出された出力目標値Ｐｔと、に応じて蓄電装置５の充放電量を指示する（ステップＳ０６，充放電量指示ステップ）。充放電量指示部１４は、例えば、出力目標値Ｐｔから発電量Ｐｇを減算することにより充放電量を算出する。そして、充放電量指示部１４は、算出した充放電量を含む充放電指令を双方向変換器６に送信する。このようにして、充放電制御方法の一連の処理が終了される。

次に、図６を参照して、図５の補正値設定処理を詳細に説明する。図６は、補正値設定処理を示すフローチャートである。

まず、バイアス算出部１８は、発電量Ｐｇの振幅が閾値振幅Ａｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１において、発電量Ｐｇの振幅が閾値振幅Ａｔｈ未満であると判定された場合（ステップＳ１１；ＮＯ）、バイアス算出部１８は、発電量Ｐｇの周波数が閾値周波数Ｆｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において、発電量Ｐｇの周波数が閾値周波数Ｆｔｈ未満であると判定された場合（ステップＳ１２；ＮＯ）、バイアス算出部１８は、発電量Ｐｇの振幅（つまり、各期間における移動平均Ｐａｖｅに対する発電量Ｐｇの相対的な変位の最大値及び最小値）に応じてバイアス値αを算出し、バイアス値をバイアス値αに設定する。また、バイアス係数決定部１９は、ヒステリシスをもった蓄電量Ｃｂの関数系によりバイアス係数γを設定する（ステップＳ１３）。

一方、ステップＳ１１において、発電量Ｐｇの振幅が閾値振幅Ａｔｈ以上であると判定された場合（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、または、ステップＳ１２において、発電量Ｐｇの周波数が閾値周波数Ｆｔｈ以上であると判定された場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、バイアス算出部１８は、蓄電量Ｃｂに基づいて、蓄電装置５のＳＯＣが５０＋ｘ％より大きいこと、及び、蓄電装置５のＳＯＣが５０−ｘ％より小さいことのいずれかを満たすか否かを判定する（ステップＳ１４）。つまり、バイアス算出部１８は、蓄電装置５のＳＯＣと５０％との差の絶対値がｘ％より大きいか否かを判定する。ステップＳ１４において、蓄電装置５のＳＯＣが５０−ｘ％以上、かつ、５０＋ｘ％以下であると判定された場合（ステップＳ１４；ＮＯ）、バイアス算出部１８はバイアス値をゼロに設定する（ステップＳ１５）。

一方、ステップＳ１４において、蓄電装置５のＳＯＣが５０＋ｘ％より大きい、または、蓄電装置５のＳＯＣが５０−ｘ％より小さいと判定された場合（ステップＳ１４；ＹＥＳ）、バイアス算出部１８は、バイアス値をバイアス値βに設定する。そして、バイアス係数決定部１９は、蓄電装置５のＳＯＣが５０％に近づくように、バイアス係数γを設定する（ステップＳ１６）。

続いて、補正値算出部２０は、ステップＳ１３、ステップＳ１５またはステップＳ１６において設定されたバイアス値及びバイアス係数γに応じて補正値Ｍを算出する（ステップＳ１７）。補正値算出部２０は、例えば、バイアス値とバイアス係数γとを乗算することにより得られる正のバイアス値または負のバイアス値を補正値Ｍとして算出する。補正値算出部２０は、算出した補正値Ｍを目標値算出部１７に送信する。このようにして、補正値設定処理が終了される。

次に、図３に示される例を用いて、発電システム１における蓄電装置５の充放電動作を説明する。蓄電装置５の蓄電量Ｃｂ（ＳＯＣ）が５０％、バイアス係数γが＋１の場合、出力目標値Ｐｔは移動平均Ｐａｖｅにバイアス値αを加算した放電側出力目標値Ｐｔ_ｄとなり、蓄電装置５は放電傾向となる。このため、蓄電装置５の蓄電量Ｃｂは減少していく。そして、蓄電装置５の蓄電量Ｃｂが第２蓄電量Ｃ２まで減少した場合、バイアス係数γは＋１から−１に徐々に変化する。これにより、出力目標値Ｐｔは、放電側出力目標値Ｐｔ_ｄから徐々に減少する。この間に、蓄電装置５の蓄電量Ｃｂは、第２蓄電量Ｃ２からさらに減少し、放電末状態に近づく。

その後、バイアス係数γが−１になり、出力目標値Ｐｔは移動平均Ｐａｖｅからバイアス値αを減算した充電側出力目標値Ｐｔ_ｃとなるので、蓄電装置５は充電傾向となる。このため、蓄電装置５の蓄電量Ｃｂは増加していく。そして、蓄電装置５の蓄電量Ｃｂが第１蓄電量Ｃ１まで増加した場合、バイアス係数γは−１から＋１に徐々に変化する。これにより、出力目標値Ｐｔは、充電側出力目標値Ｐｔ_ｃから徐々に増加する。この間に、蓄電装置５の蓄電量Ｃｂは、第１蓄電量Ｃ１からさらに増加し、充電末状態に近づく。その後、バイアス係数γが＋１になり、出力目標値Ｐｔは移動平均Ｐａｖｅにバイアス値αを加算した放電側出力目標値Ｐｔ_ｄとなるので、蓄電装置５は再び放電傾向となる。このような一連のサイクルが繰り返される。なお、発電量Ｐｇは時間の経過とともに変動するので、移動平均Ｐａｖｅ及びバイアス値αは発電量Ｐｇの変化に応じて時間の経過とともに更新される。

このように、バイアス係数γの正負によって、蓄電装置５を充電するか放電するかが表現されることになる。そして、バイアス係数γを蓄電量Ｃｂにヒステリシスを持たせた関数にて制御することにより、蓄電装置５を充電末状態と放電末状態との間で緩やかに周期的に変化させながら、発電システム１の出力Ｐｓの平滑化が行われる。

次に、充放電制御方法を適用したシミュレーション結果を説明する。図７は、発電量、移動平均及び出力目標値の推移のシミュレーション結果を示す図である。図８は、ＳＯＣの推移のシミュレーション結果を示す図である。図７の横軸は時刻を示し、縦軸は電力を示している。図８の横軸は時刻を示し、縦軸はＳＯＣ［％］を示している。

図７のシミュレーションは、時刻の経過とともに変動する発電量を乱数により発生させ、その発電量を用いて、移動平均、充電側出力目標値及び放電側出力目標値を計算することにより行った。図８のシミュレーションは、図７に示された移動平均、充電側出力目標値及び放電側出力目標値の各々を出力目標値として、蓄電装置のＳＯＣの推移を計算することにより行った。蓄電装置のＳＯＣは時刻０での開始値を５０％とした。

図８に示されるように、出力目標値を充電側出力目標値とした場合は、発電システムの出力の平滑化が行われつつ、蓄電装置のＳＯＣが充電側に制御されていることがわかる。また、出力目標値を放電側出力目標値とした場合は、発電システムの出力の平滑化が行われつつ、蓄電装置のＳＯＣが放電側に制御されていることがわかる。このように、充放電制御装置の充放電制御方法によれば、出力目標値を充電側出力目標値とすることにより、蓄電装置を充電末状態に近づけることができ、出力目標値を放電側出力目標値とすることにより、蓄電装置を放電末状態に近づけることができるといえる。

以上詳述したように、充放電制御装置１０及び充放電制御方法では、蓄電量Ｃｂが増加している状態（つまり、蓄電装置５の充電時）において、蓄電装置５の蓄電容量の半分よりも大きい第１蓄電量Ｃ１に蓄電量Ｃｂが達するまでは、蓄電量Ｃｂを増加させる充電側出力目標値Ｐｔ_ｃに出力目標値Ｐｔが設定される。このため、蓄電量Ｃｂが蓄電容量の半分を超えても、蓄電装置５はさらに充電され続け、蓄電装置５は充電末状態に近づく。これにより、蓄電装置５の各セルの蓄電量のばらつきが低減され、蓄電装置５の効率的な使用が可能となる。また、蓄電量Ｃｂが増加している状態において、第１蓄電量Ｃ１に蓄電量Ｃｂが達した後では、蓄電量Ｃｂを減少させる放電側出力目標値Ｐｔ_ｄに出力目標値Ｐｔが設定される。このため、蓄電量Ｃｂが第１蓄電量Ｃ１に達すると、蓄電装置５は放電されることとなり、蓄電装置５が充電末状態を超えて充電されようとすることが抑制される。これにより、発電システム１の出力Ｐｓの平滑化を継続して行うことが可能となる。その結果、発電システム１の出力Ｐｓの平滑化を行いつつ、蓄電装置５の各セルの蓄電量におけるばらつきを低減することが可能となる。そして、蓄電装置５を周期的に充電末状態とすることによって、蓄電装置５のセル間のバランス充電が自動的に実施される。

また、蓄電装置５のセル間のバランス充電後、蓄電量Ｃｂが充電末状態に近い状態で長時間放置されると、蓄電装置５が劣化する。このため、充放電制御装置１０及び充放電制御方法では、蓄電量Ｃｂが減少している状態（つまり、蓄電装置５の放電時）において、蓄電装置５の蓄電容量の半分よりも小さい第２蓄電量Ｃ２に蓄電量Ｃｂが達するまでは、放電側出力目標値Ｐｔ_ｄに出力目標値Ｐｔが設定される。このため、蓄電量Ｃｂが蓄電容量の半分より小さくなっても、蓄電装置５はさらに放電され続け、蓄電装置５は放電末状態に近づく。また、蓄電量Ｃｂが減少している状態において、第２蓄電量Ｃ２に蓄電量Ｃｂが達した後では、充電側出力目標値Ｐｔ_ｃに出力目標値Ｐｔが設定される。このため、蓄電量Ｃｂが第２蓄電量Ｃ２に達すると、蓄電装置５は充電されることとなり、蓄電装置５が放電末状態からさらに放電されようとすることが抑制される。これにより、発電システム１の出力Ｐｓの平滑化を継続して行うことが可能となる。

放電側出力目標値Ｐｔ_ｄは、発電量Ｐｇの振幅に応じて定められた正のバイアス値を発電量Ｐｇの移動平均Ｐａｖｅに加えることにより得られるので、放電側出力目標値Ｐｔ_ｄを出力目標値Ｐｔとすることによって、発電量Ｐｇが出力目標値Ｐｔを下回る可能性を高めることができる。これにより、蓄電装置５の蓄電量Ｃｂを確実に減少させる、つまり、蓄電装置５を放電させることができる。また、充電側出力目標値Ｐｔ_ｃは、発電量Ｐｇの振幅に応じて定められた負のバイアス値を発電量Ｐｇの移動平均Ｐａｖｅに加えることにより得られるので、充電側出力目標値Ｐｔ_ｃを出力目標値Ｐｔとすることによって、発電量Ｐｇが出力目標値Ｐｔを上回る可能性を高めることができる。これにより、蓄電装置５の蓄電量Ｃｂを確実に増加させる、つまり、蓄電装置５を充電させることができる。

また、バイアス係数γを−１から＋１に変更する場合に、−１から徐々に増加することによって、予め定められた移行時間で＋１となるようにし、バイアス係数γを＋１から−１に変更する場合に、＋１から徐々に減少することによって、予め定められた移行時間で−１となるようにしてもよい。この場合、補正値Ｍの変更を緩やかに行うことができ、出力目標値Ｐｔが急に変更されることを回避することができる。このため、発電システム１の出力Ｐｓが急に変更されることを回避でき、系統の安定化を図ることが可能となる。

また、発電量Ｐｇの振幅に応じてバイアス値αが算出され、蓄電装置５の蓄電量Ｃｂに応じてバイアス係数γが算出される。そして、バイアス値αとバイアス係数γとを乗算することによって補正値Ｍが算出される。このため、発電量Ｐｇの振幅が変化することによる補正値Ｍへの影響と、蓄電装置５の蓄電量Ｃｂが変化することによる補正値Ｍへの影響とを、分離することができるので、補正値Ｍの算出を簡易化することが可能となる。

発電量Ｐｇの振幅及び周期は時間の経過とともに変化する。この発電量Ｐｇの変動が大きいということは、曇天等の日射量の変動が不安定な状態であるといえる。例えば、発電量Ｐｇの振幅が閾値振幅Ａｔｈ以上である場合、または、発電量Ｐｇの周波数成分に閾値周波数Ｆｔｈ以上の成分が含まれる場合、再生可能エネルギー発電装置３の発電量Ｐｇが不安定な状態であると考えることができる。このような不安定な状態では、発電システム１の出力Ｐｓの平滑化のために蓄電装置５の充放電が頻繁に行われる。このような場合に、バイアス値αよりも小さいバイアス値β、及び、バイアス係数γを用いることにより、蓄電装置５の蓄電量Ｃｂを蓄電装置５の蓄電容量の半分に近い状態とすることで、蓄電装置５の充放電量が蓄電装置５の性能の上限を超えることを抑制できる。これにより、蓄電装置５が充放電末状態なることを回避し、発電システム１の出力Ｐｓの平滑化処理が停止することを抑制できる。その結果、発電量Ｐｇの変動周期が短い場合、及び、発電量Ｐｇの変動振幅が大きい場合にも、連続的かつ安定的に発電システム１の出力Ｐｓの平滑化を行うことが可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、目標値設定部１３は、移動平均Ｐａｖｅと補正値Ｍとを用いて出力目標値Ｐｔを設定しているが、これに限られない。例えば、目標値設定部１３は、図３に示されるようなヒステリシスをもった蓄電量Ｃｂの関数系を用いて出力目標値Ｐｔを直接変更してもよい。

また、上記実施形態では、補正値設定部１６はバイアス値及びバイアス係数γを乗算して補正値Ｍを算出しているが、これに限られない。例えば、補正値設定部１６は、図３に示されるようなヒステリシスをもった蓄電量Ｃｂの関数系を用いて補正値Ｍを変更してもよい。

また、バイアス算出部１８は、発電量Ｐｇの振幅が予め定められた閾値振幅Ａｔｈ以上であるか否か、及び、発電量Ｐｇの周波数が予め定められた閾値周波数Ｆｔｈ以上であるか否かを判定することなく、バイアス値をバイアス値αに設定してもよい。この場合、バイアス係数決定部１９は、ヒステリシスをもった蓄電量Ｃｂの関数系によりバイアス係数γを設定してもよい。

また、再生可能エネルギー発電装置３が太陽光発電機の場合、夜間に発電量Ｐｇはゼロになる。このため、夜間では、出力変動の平滑化処理を行うことなく、バランス充電を実施することができる。その際、夕刻に向けて蓄電装置５の蓄電量Ｃｂを蓄電装置５の蓄電容量になるように制御してもよい。つまり、蓄電量Ｃｂが一日のうちで夕刻に一番大きくなるように、バイアス算出部１８によってバイアス値が決定され、バイアス係数決定部１９によってバイアス係数が決定されてもよい。この場合、バランス充電のためだけに必要な電力を購入する必要がなくなり、経済的な運用が可能となる。

１ 発電システム
３ 再生可能エネルギー発電装置
５ 蓄電装置
１０ 充放電制御装置
１１ 発電量検出部
１２ 蓄電量検出部
１３ 目標値設定部
１４ 充放電量指示部
１５ 移動平均算出部
１６ 補正値設定部
１７ 目標値算出部
１８ バイアス算出部
１９ バイアス係数決定部
２０ 補正値算出部

Claims (8)

1. 再生可能エネルギー発電装置と複数のセルから構成された蓄電装置とを備える発電システムにおける、前記蓄電装置の充放電を制御する充放電制御装置であって、
   前記再生可能エネルギー発電装置の発電量を検出する発電量検出部と、
   前記蓄電装置の蓄電量を検出する蓄電量検出部と、
   前記発電量検出部によって検出された前記発電量と、前記蓄電量検出部によって検出された前記蓄電量と、に応じて前記発電システムの出力目標値を設定する目標値設定部と、
   前記発電量検出部によって検出された前記発電量と、前記目標値設定部によって設定された前記出力目標値と、に応じて前記蓄電装置の充放電量を指示する充放電量指示部と、
   を備え、
   前記目標値設定部は、前記蓄電量検出部によって検出された前記蓄電量が増加している場合に、前記蓄電装置の蓄電容量の半分よりも大きい第１蓄電量に前記蓄電量が達するまでは、前記蓄電量を増加させる充電側出力目標値に前記出力目標値を設定し、前記第１蓄電量に前記蓄電量が達した後では、前記蓄電量を減少させる放電側出力目標値に前記出力目標値を設定する、充放電制御装置。
2. 前記目標値設定部は、前記蓄電量検出部によって検出された前記蓄電量が減少している場合に、前記蓄電装置の前記蓄電容量の半分よりも小さい第２蓄電量に前記蓄電量が達するまでは、前記放電側出力目標値に前記出力目標値を設定し、前記第２蓄電量に前記蓄電量が達した後では、前記充電側出力目標値に前記出力目標値を設定する、請求項１に記載の充放電制御装置。
3. 前記目標値設定部は、
   前記発電量検出部によって検出された前記発電量の移動平均を算出する移動平均算出部と、
   前記発電量検出部によって検出された前記発電量の振幅と、前記蓄電量検出部によって検出された前記蓄電量と、に応じて補正値を設定する補正値設定部と、
   前記移動平均算出部によって算出された前記移動平均を前記補正値設定部によって設定された前記補正値で補正することにより、前記出力目標値を算出する目標値算出部と、
   を備え、
   前記補正値設定部は、前記発電量の振幅に応じて定められた正のバイアス値または前記発電量の振幅に応じて定められた負のバイアス値を前記補正値に設定し、
   前記目標値算出部は、前記移動平均算出部によって算出された前記移動平均に前記補正値設定部によって設定された前記補正値を加えることにより前記出力目標値を算出する、請求項１または請求項２に記載の充放電制御装置。
4. 前記補正値設定部は、前記補正値を前記負のバイアス値から前記正のバイアス値に変更する場合に、前記負のバイアス値を徐々に増加することによって、予め定められた時間で前記正のバイアス値となるように前記補正値を変更し、前記補正値を前記正のバイアス値から前記負のバイアス値に変更する場合に、前記正のバイアス値を徐々に減少することによって、予め定められた時間で前記負のバイアス値となるように前記補正値を変更する、請求項３に記載の充放電制御装置。
5. 前記補正値設定部は、
   前記発電量検出部によって検出された前記発電量の振幅に応じたバイアス値を算出するバイアス算出部と、
   前記蓄電量検出部によって検出された前記蓄電量に応じたバイアス係数を決定するバイアス係数決定部と、
   前記バイアス算出部によって算出された前記バイアス値と前記バイアス係数決定部によって決定された前記バイアス係数とを乗算することにより前記補正値を算出する補正値算出部と、を備える、請求項３または請求項４に記載の充放電制御装置。
6. 前記目標値設定部は、前記発電量検出部によって検出された前記発電量の振幅が予め定められた振幅以上である場合に、前記蓄電装置の蓄電容量の半分に前記蓄電量が近づくように前記出力目標値を設定する、
   請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の充放電制御装置。
7. 前記目標値設定部は、前記発電量検出部によって検出された前記発電量の周波数が予め定められた周波数以上である場合に、前記蓄電装置の蓄電容量の半分に前記蓄電量が近づくように前記出力目標値を設定する、
   請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の充放電制御装置。
8. 再生可能エネルギー発電装置と複数のセルから構成された蓄電装置とを備える発電システムにおける、前記蓄電装置の充放電を制御する充放電制御装置が行う充放電制御方法であって、
   前記再生可能エネルギー発電装置の発電量を検出する発電量検出ステップと、
   前記蓄電装置の蓄電量を検出する蓄電量検出ステップと、
   前記発電量検出ステップにおいて検出された前記発電量と、前記蓄電量検出ステップにおいて検出された前記蓄電量と、に応じて前記発電システムの出力目標値を設定する目標値設定ステップと、
   前記発電量検出ステップにおいて検出された前記発電量と、前記目標値設定ステップにおいて設定された前記出力目標値と、に応じて前記蓄電装置の充放電量を指示する充放電量指示ステップと、
   を備え、
   前記目標値設定ステップでは、前記蓄電量検出ステップにおいて検出された前記蓄電量が増加している場合に、前記蓄電装置の蓄電容量の半分よりも大きい第１蓄電量に前記蓄電量が達するまでは、前記蓄電量を増加させる充電側出力目標値に前記出力目標値を設定し、前記第１蓄電量に前記蓄電量が達した後では、前記蓄電量を減少させる放電側出力目標値に前記出力目標値を設定する、充放電制御方法。

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