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JP2023163578A - Virtual power storage management system, and virtual power storage management method - Google Patents

Virtual power storage management system, and virtual power storage management method Download PDF

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JP2023163578A JP2022074558A JP2022074558A JP2023163578A JP 2023163578 A JP2023163578 A JP 2023163578A JP 2022074558 A JP2022074558 A JP 2022074558A JP 2022074558 A JP2022074558 A JP 2022074558A JP 2023163578 A JP2023163578 A JP 2023163578A
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Abstract

To provide a virtual power storage management system for adjusting power demand based on an instruction from a system, using a plurality of physical battery energy storage systems (BESS), and virtual BESS integrally controlled with those systems as a group.SOLUTION: A virtual power storage management system 100 comprises a virtual BESS control part 14 for determining a charging/discharging command by selecting applicable power transaction needs based on average SOC (State Of Charge) of physical BESS arranged in a management area; a dispersed BESS control part 21 for determining standby SOC of each physical BESS from the charging/discharging command, based on a property of each physical BESS arranged in the management area; and a BESS control part 31 for controlling SOC of the physical BESS based on the standby SOC from the dispersed BESS control part 21 while transmitting a battery state based on individual operation data of the physical BESS to the dispersed BESS control part.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、仮想電力貯蔵管理システムおよび仮想電力貯蔵管理方法に関する。 The present invention relates to a virtual power storage management system and a virtual power storage management method.

CO排出抑制のために、電力をまかなうエネルギー源として、化石燃料のかわりに、太陽光発電や風力発電等の再生可能エネルギーの比率を高める必要がある。火力発電機が系統から解列すると、需要の変動に対して系統安定のための調整力供給能力が低下してしまう。一方、個々の再生可能エネルギー発電機には自身の発電値の変動を緩和するための電池を併設している場合がある。この電池の能力を調整力として活用できれば、系統安定に貢献できる。 In order to suppress CO 2 emissions, it is necessary to increase the proportion of renewable energies such as solar power generation and wind power generation instead of fossil fuels as energy sources for electricity generation. When thermal power generators are disconnected from the grid, the ability to supply regulating power to stabilize the grid against fluctuations in demand decreases. On the other hand, each renewable energy generator may be equipped with a battery to alleviate fluctuations in its own power generation value. If this battery capacity can be used as a regulating force, it can contribute to grid stability.

また、太陽光発電やコジェネ等の電力需要家が保有するエネルギー・リソースを活用したエネルギー・リソース・アグリゲーション事業が注目を集めている。アグリゲーション事業では、1つ1つのエネルギー・リソースをIoTによる高度なエネルギーマネジメント技術で束ね、あたかも1つの発電所のように機能させるバーチャルパワープラント(仮想発電所:VPP)という仕組みが活用される。 In addition, energy resource aggregation businesses that utilize energy resources owned by power consumers, such as solar power generation and cogeneration, are attracting attention. The aggregation business utilizes a system called a virtual power plant (VPP), which bundles each energy resource using advanced energy management technology using IoT and functions as if it were a single power plant.

特許文献1には、仮想発電所における制御装置として、比較的高い充電率(SOC:State of Charge)を有する個々の電池蓄電システム(Battery Energy Storage system;BESS)から比較的低い充電率を有する個々のBESSに、より低い負荷尺度を有する伝送線の同定されたサブセットを介して、送信することによって平衡される充電率を有するように、個々のBESSの各充電率を調整するようにプログラムされた制御装置が開示されている。 Patent Document 1 describes that, as a control device in a virtual power plant, individual battery energy storage systems (BESS) having a relatively low state of charge (SOC) to individual battery energy storage systems (BESS) having a relatively low state of charge (SOC) are used as a control device in a virtual power plant. was programmed to adjust each individual BESS's charging rate to have the charging rate balanced by transmitting to the BESS's via an identified subset of transmission lines that have a lower load scale. A control device is disclosed.

米国特許第10566803号明細書US Patent No. 1,056,803

特許文献1において、個々のBESSに配置されている電池の種類が異なる場合の運用方法について開示されていない。加えて、個々のエネルギーの世代、具体的には新規に製造、設置されたBESSと電気自動車等で使用されてきた使用済電池を二次利用したBESSが混在する場合の運用方法については開示されていない。電池種および世代によって待機状態のための最適なSOCは違うため、平衡される充電率のみでは最適な待機状態を実現できない問題がある。また、蓄電システム間で適宜バランシング(平衡)の充放電を実行することで、エネルギー損失が生まれる問題がある。 Patent Document 1 does not disclose an operating method when the types of batteries arranged in each BESS are different. In addition, there are no disclosures regarding the operation methods for each energy generation, specifically when newly manufactured and installed BESS and BESS that make secondary use of used batteries used in electric vehicles, etc. coexist. Not yet. Since the optimal SOC for a standby state differs depending on the battery type and generation, there is a problem that an optimal standby state cannot be achieved only by balanced charging rates. In addition, there is a problem in that energy loss occurs when appropriate balancing (equilibrium) charging and discharging is performed between power storage systems.

本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、複数の物理BESSおよびこれを群として統合制御した仮想的なBESS(Virtual BESS;VBESS)を用いて系統からの指令に基づいて電力需給を調整することができる仮想電力貯蔵管理システムおよび仮想電力貯蔵管理方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and uses a plurality of physical BESSs and a virtual BESS (Virtual BESS; VBESS) that integratedly controls them as a group, based on commands from the system. An object of the present invention is to provide a virtual power storage management system and a virtual power storage management method that can adjust power supply and demand.

前記目的を達成するため、本発明の仮想電力貯蔵管理システムは、複数の物理BESSおよびこれを群として統合制御した仮想的なBESSを用いて系統からの指令である系統指令に基づいて電力需給を調整するための仮想電力貯蔵管理システムであって、前記仮想電力貯蔵管理システムが制御する各物理BESSの特性に基づいて、各前記物理BESSの待機中のSOC(State Of Charge)である待機SOCを決定する分散BESS制御部と、前記物理BESSの個別の稼働データに基づく電池状態を前記分散BESS制御部へ送信するとともに、前記分散BESS制御部からの前記待機SOCに基づき前記物理BESSのSOCを制御するBESS制御部と、を有することを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。 In order to achieve the above object, the virtual power storage management system of the present invention uses a plurality of physical BESSs and a virtual BESS that integrally controls them as a group to control power supply and demand based on grid commands that are commands from the grid. A virtual power storage management system for adjusting a standby SOC, which is a standby SOC (State of Charge) of each physical BESS, based on the characteristics of each physical BESS controlled by the virtual power storage management system. A distributed BESS control unit to determine and a battery state based on individual operation data of the physical BESS are transmitted to the distributed BESS control unit, and the SOC of the physical BESS is controlled based on the standby SOC from the distributed BESS control unit. The present invention is characterized by having a BESS control unit. Other aspects of the present invention will be explained in the embodiments described below.

本発明によれば、複数の物理BESS(Battery Energy Storage System)およびこれを群として統合制御した仮想的なBESS(VBESS)を用いて系統からの指令に基づいて電力需給を調整することができる。 According to the present invention, power supply and demand can be adjusted based on commands from the grid using a plurality of physical BESSs (Battery Energy Storage Systems) and a virtual BESS (VBESS) that is integrated and controlled as a group.

実施形態に係る仮想電力貯蔵管理システムの例を示す図である。1 is a diagram illustrating an example of a virtual power storage management system according to an embodiment. 分散BESS制御部の詳細を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing details of a distributed BESS control unit. 分散BESS制御部の制御ブロック図である。FIG. 3 is a control block diagram of a distributed BESS control unit. 物理演算部の制御ブロック図の一例である。It is an example of the control block diagram of a physical calculation part. 特性や使用履歴の異なるBESSにおける性能の経年変化を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing changes in performance over time in BESSs with different characteristics and usage histories. 比較例の待機SOCを均等化した場合の電池劣化状態を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a battery deterioration state when the standby SOC of a comparative example is equalized. 本願発明の待機SOCを分散化した場合の電池劣化状態を示す図である。It is a figure which shows the battery deterioration state when standby SOC of this invention is distributed. 課題と本願発明の技術を適用した場合の効果を示す図である。It is a figure showing the problem and the effect when applying the technology of the present invention.

本発明を実施するための実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、実施形態に係る仮想電力貯蔵管理システム100の例を示す図である。仮想電力貯蔵管理システム100は、複数の物理BESSおよびこれを群として統合制御した仮想的なBESS(VBESS)を用いて系統からの指令に基づいて電力需給を調整するための仮想電力貯蔵管理システムである。なお、物理BESSとは、仮想的なBESS(VBESS)と区別するために用いており、実際にあるBESSをいう。
Embodiments for implementing the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a virtual power storage management system 100 according to an embodiment. The virtual power storage management system 100 is a virtual power storage management system for adjusting power supply and demand based on commands from the grid using a plurality of physical BESSs and a virtual BESS (VBESS) that integrally controls these as a group. be. Note that the physical BESS is used to distinguish it from a virtual BESS (VBESS), and refers to an actual BESS.

仮想電力貯蔵管理システム100は、第1階層L1、第2階層L2、第3階層L3から構成される。第1階層L1は、主にVPP事業者(仮想発電所事業者)、リソースアグリゲータを対象とする階層である。第2階層L2は、主にリソースアグリゲータを対象とする階層であり、地域ごとに分散する複数のBESSを統括管理する階層である。第3階層L3は、主に1又は複数のBESS(物理BESS)を保有している電池オーナ(需要家)を対象とする階層であり、例えば、商用施設や家庭での蓄電を目的とした個人所有者等である。図中では、L1層の下のL2層には、ふたつの第2管理部、さらにその下のL3層にはそれぞれ2つの第3管理部が存在するが、枝分かれの数に制限はなく、ひとつでも、3つ以上でもよい。また、同じ層に存在する複数の管理部の分割境界は、物理的制約(地域やオーナー単位で分割)でもよいし、機能制約(取り扱う電流規模等)で分割してもよい。 The virtual power storage management system 100 is composed of a first tier L1, a second tier L2, and a third tier L3. The first layer L1 is a layer mainly targeted at VPP operators (virtual power plant operators) and resource aggregators. The second layer L2 is a layer mainly targeted at resource aggregators, and is a layer that centrally manages a plurality of BESSs distributed in each region. The third layer L3 is a layer mainly targeted at battery owners (consumers) who own one or more BESSs (physical BESSs). Owner, etc. In the figure, there are two second management sections in the L2 layer below the L1 layer, and two third management sections in the L3 layer below that, but there is no limit to the number of branches; However, there may be three or more. Furthermore, the dividing boundary between the plurality of management units existing in the same layer may be based on physical constraints (division by region or owner) or functional constraints (such as the scale of current handled).

なお、第1階層L1、第2階層L2、および第3階層L3は、別々の管理者が管理してもよいし、同一の管理者が管理してもよい。 Note that the first layer L1, the second layer L2, and the third layer L3 may be managed by different administrators, or may be managed by the same administrator.

第1管理部10は、取引市場200と取引可否応答のやり取りを行う。取引市場200には、第1管理部10のほか、送配電事業者310、小売事業者320、発電事業者330等が参画し、これら事業者からの電力需給ニーズに従い、電力の取引が実施される。例えば、各事業者において電力が余剰になった場合、BESS所有者および管理者はBESSを充電し、逆に電力が不足する場合、BESSから放電することで、系統電力網を安定化させるための対価の取引を実施する。ここで、第1階層L1の第1管理部10は、個別の物理BESSのSOCを平均化した仮想BESSのSOCを基に対応可能な電力取引ニーズを選択し、下層(L2、L3層)へ充放電指令を出す機能を有する。 The first management unit 10 exchanges transaction permission responses with the transaction market 200. In addition to the first management department 10, power transmission and distribution companies 310, retail companies 320, power generation companies 330, etc. participate in the trading market 200, and power transactions are carried out according to the power supply and demand needs of these companies. Ru. For example, when each business has a surplus of electricity, BESS owners and managers charge the BESS, and conversely, when there is a shortage of electricity, the BESS discharges electricity from the BESS in order to stabilize the power grid. carry out transactions. Here, the first management unit 10 of the first layer L1 selects the power trading needs that can be met based on the SOC of the virtual BESS obtained by averaging the SOC of the individual physical BESS, and transfers the power trading needs to the lower layers (L2, L3 layer). It has the function of issuing charge/discharge commands.

第2階層L2の第2管理部20は、第3階層L3に配置された物理BESSの特性(寿命、入出力)を鑑みて、各物理BESSの待機状態でのSOCを決定する機能や、充放電指令に基づいて各物理BESSの充放電パターンを分配する機能を有する。 The second management unit 20 of the second hierarchy L2 has a function of determining the SOC in the standby state of each physical BESS, considering the characteristics (life span, input/output) of the physical BESSs arranged in the third hierarchy L3, and It has a function of distributing charging and discharging patterns of each physical BESS based on discharge commands.

第3階層L3の第3管理部30は、電池オーナのBESSの稼働データ(電圧、電流、温度の時系列データ)から電池状態(SOC、残寿命、抵抗、許容電力量等)を診断し、その情報をまとめて第2階層L2へ伝達する機能を有する。 The third management unit 30 of the third layer L3 diagnoses the battery condition (SOC, remaining life, resistance, allowable power amount, etc.) from the operation data (time series data of voltage, current, and temperature) of the battery owner's BESS, It has a function of collectively transmitting the information to the second layer L2.

以下、各管理部の詳細を説明する。
第1管理部10は、処理部として、取引市場200との取引を管理する取引管理部11、仮想BESSで提供可能な電力取引サービス(例えば、周波数調整、ピークシフト、ピークカット)のメニューを管理するサービス管理部12、電力取引サービスと使用する仮想BESSの対応関係を管理するサービスリソース管理部13、第2管理部20の分散BESS制御部21に制御指令等をする仮想BESS制御部14を有する。
The details of each management section will be explained below.
The first management unit 10 serves as a processing unit, and includes a transaction management unit 11 that manages transactions with the transaction market 200, and a menu of power trading services (for example, frequency adjustment, peak shift, and peak cut) that can be provided by the virtual BESS. a service management unit 12 that manages the correspondence between the power trading service and the virtual BESS used, a service resource management unit 13 that manages the correspondence between the power trading service and the virtual BESS used, and a virtual BESS control unit 14 that issues control commands, etc. to the distributed BESS control unit 21 of the second management unit 20. .

第1管理部10のデータベース17には、処理部での各情報が記憶されており、電力取引サービスのデフォルト条件や契約締結ごとのサービス・保守の条件であるSLA(Service Level Agreement)情報171、VBESSで提供可能な電力取引サービスのメニューである取引サービス情報172、電力取引サービスと使用する仮想BESSの対応関係であるサービスリソース情報173、第3階層L3に存在する物理BESSの総SOC(トータルでやり取り可能な電気容量Ahに対して、実際に充電されている総電気容量Ah)情報である仮想BESS_SOC情報174等がある。 The database 17 of the first management unit 10 stores various information in the processing unit, including SLA (Service Level Agreement) information 171, which is the default conditions of the power trading service and service and maintenance conditions for each contract conclusion; Transaction service information 172, which is a menu of power trading services that can be provided by VBESS, service resource information 173, which is the correspondence between the power trading service and the virtual BESS used, and the total SOC (total) of the physical BESS existing in the third layer L3. There is virtual BESS_SOC information 174, which is information about the total electrical capacity Ah that is actually charged, with respect to the exchangeable electrical capacity Ah.

第2管理部20は、第3管理部30に配置された物理BESSの特性(SOC、残寿命、抵抗、許容電力量等)を鑑みて、充放電指令が来るまでの各BESSの待機SOCや充放電指令が来た際に各BESSの充放電パターンを分配制御する分散BESS制御部21、各分散BESS制御部が管理する物理BESSのSOCの分布情報(物理BESS全体のうち、SOCが〇%から△%の範囲にあるBESSの電気容量は××Ahある等)の分散BESS_SOC情報27等を有する。 The second management unit 20 considers the characteristics (SOC, remaining life, resistance, allowable power, etc.) of the physical BESSs arranged in the third management unit 30, and determines the standby SOC of each BESS until a charging/discharging command arrives. The distributed BESS control unit 21 distributes and controls the charging and discharging patterns of each BESS when a charging/discharging command arrives, and the distribution information of the SOC of the physical BESS managed by each distributed BESS control unit (SOC is 0% of the entire physical BESS) The electric capacity of the BESS in the range from △% is xxAh, etc.).

第3管理部30は、電池オーナが所有する物理BESSであるBESS32、電池オーナの管理下にあるBESS32の寿命診断部321からの情報をまとめて、第2管理部20へ伝達するBESS制御部31、電池オーナが有するBESSのSOC情報である物理BESS_SOC情報37を有する。BESS32には、電池本体のほか、寿命診断部321、SOH情報322を有する。寿命診断部321は、各個別のBESSの残寿命を診断する部位であり、電池オーナのBESS32の稼働データ(電圧、電流、温度の時系列データ)から電池状態(残寿命、抵抗)を診断する。なお、SOHは、State of Healthの略で、健全度や劣化状態を表す指標である。初期の電池容量(Ah)に対して一定期間後に残存する電池容量(Ah)の比率をSOHQないしSOHC、初期の抵抗(Ω)に対して一定期間後の抵抗(Ω)の上昇比率をSOHRで表示し、百分率で示すことが通例である。 The third management unit 30 includes a BESS control unit 31 that collects information from the BESS 32, which is a physical BESS owned by the battery owner, and the life diagnosis unit 321 of the BESS 32 that is under the management of the battery owner, and transmits the information to the second management unit 20. , has physical BESS_SOC information 37 which is SOC information of BESS owned by the battery owner. In addition to the battery body, the BESS 32 includes a life diagnosis section 321 and SOH information 322. The life diagnosis unit 321 is a part that diagnoses the remaining life of each individual BESS, and diagnoses the battery condition (remaining life, resistance) from the operation data (time series data of voltage, current, and temperature) of the battery owner's BESS 32. . Note that SOH is an abbreviation for State of Health, and is an index representing the state of health or deterioration. The ratio of battery capacity (Ah) remaining after a certain period of time to the initial battery capacity (Ah) is SOHQ or SOHC, and the ratio of increase in resistance (Ω) after a certain period of time to initial resistance (Ω) is SOHR. It is customary to express it as a percentage.

ここで、仮想BESS制御部14、分散BESS制御部21、BESS制御部31との関係を説明する。
(第2階層L2→第1階層L1)
仮想BESS制御部14は、分散BESS制御部21から、分散BESS制御部21の管理下にある物理BESS全体のSOC情報を受け取る。
(第1階層L1→第2階層L2)
仮想BESS制御部14は、取引ニーズに対応し、L2層への適正な電流分配指令を決定し、分散BESS制御部21へ伝える。
(第3階層L3→第2階層L2)
BESS制御部31は、電池オーナの有する物理BESSのSOH等の電池状態、SOC情報を分散BESS制御部21に伝える。
(第2階層L2→第3階層L3)
分散BESS制御部21は、一つの分散BESS制御部21が管理する物理BESSの寿命を均等化させるためのSOC、電流分配指令を決定し、決定したSOCおよび電流分配指令をBESS制御部31に伝える。
Here, the relationship between the virtual BESS control unit 14, the distributed BESS control unit 21, and the BESS control unit 31 will be explained.
(2nd layer L2 → 1st layer L1)
The virtual BESS control unit 14 receives, from the distributed BESS control unit 21, SOC information of the entire physical BESS under the management of the distributed BESS control unit 21.
(1st layer L1 → 2nd layer L2)
The virtual BESS control unit 14 determines an appropriate current distribution command to the L2 layer in response to transaction needs, and transmits it to the distributed BESS control unit 21.
(3rd layer L3 → 2nd layer L2)
The BESS control unit 31 transmits the battery status such as SOH and SOC information of the physical BESS owned by the battery owner to the distributed BESS control unit 21.
(2nd layer L2 → 3rd layer L3)
The distributed BESS control unit 21 determines the SOC and current distribution command for equalizing the lifespan of the physical BESSs managed by one distributed BESS control unit 21, and transmits the determined SOC and current distribution command to the BESS control unit 31. .

図2Aは、分散BESS制御部21の詳細を示す図である。図2Aは、図1の一つの分散BESS制御部21が管理する物理BESSとの関係を示す。分散BESS制御部21には、待機SOC・電流分配決定部211、物理モデル演算部212を有する。ここでは、仮想的なBESSへの充放電指令を、各物理BESSの充放電パターンに分配制御する充放電分配指令の一例として電流分配を示している。 FIG. 2A is a diagram showing details of the distributed BESS control unit 21. FIG. 2A shows the relationship with the physical BESS managed by one distributed BESS control unit 21 in FIG. The distributed BESS control unit 21 includes a standby SOC/current distribution determination unit 211 and a physical model calculation unit 212. Here, current distribution is shown as an example of a charge/discharge distribution command for distributing a charge/discharge command to a virtual BESS to a charge/discharge pattern of each physical BESS.

図2Bは、分散BESS制御部21の制御ブロック図である。
物理モデル演算部212は、想定される電流分配パターンを解析して電池劣化に影響する劣化加速因子(例えば、電流、中心SOC、ΔSOC、温度)を抽出して、指定された電流分配パターンを用いて充放電を繰り返した場合の電池の劣化を予測する。電池劣化の予測方法はいくつかあり、対象電池に関する経験式から予測する方法や、電池内部の材料毎の劣化を考慮した物理モデル式から予測する方法等がある。後者では、材料毎の劣化を示すパラメータの時間依存性を示す式(劣化予測式)に、抽出した劣化加速因子を入れることで各劣化パラメータの経時変化を予測し、予測した将来の劣化パラメータ値から電池 性能(容量、抵抗)を計算してSOH等を予測し、BESSの残寿命情報を得る。
FIG. 2B is a control block diagram of the distributed BESS control unit 21.
The physical model calculation unit 212 analyzes the assumed current distribution pattern, extracts deterioration accelerating factors (for example, current, center SOC, ΔSOC, temperature) that affect battery deterioration, and uses the specified current distribution pattern to extract deterioration acceleration factors that affect battery deterioration. Predict the deterioration of a battery when it is repeatedly charged and discharged. There are several methods for predicting battery deterioration, including a method of predicting from an empirical formula for the target battery and a method of predicting from a physical model formula that takes into account the deterioration of each material inside the battery. In the latter, the extracted deterioration acceleration factor is inserted into the equation (deterioration prediction formula) that indicates the time dependence of the parameter that indicates the deterioration of each material to predict the change over time of each deterioration parameter, and the predicted future deterioration parameter value is calculated. Calculate battery performance (capacity, resistance) from , predict SOH, etc., and obtain information on remaining BESS life.

待機SOC・電流分配決定部211は、物理モデル演算部212での寿命予測データに基づき、分散BESS制御部21が管理する物理BESSに対する電流分配、待機SOC指示を、BESS制御部31に指令する。 The standby SOC/current distribution determining unit 211 instructs the BESS control unit 31 to instruct current distribution and standby SOC for the physical BESS managed by the distributed BESS control unit 21 based on the life prediction data from the physical model calculation unit 212.

本実施形態では、均等に待機SOCをするのではなく、各物理BESS内の電池に用いる材料やそれぞれのBESS残寿命を考慮して、各物理BESSに待機SOCを指令しているのが特徴である。例えば、BESS_Aでは、高めの待機SOCの指令であり、BESS_Bでは、低めの待機SOCの指令である。また、BESS_Cでは、BESS_AおよびBESS_Bと比較して、中間の待機SOCとしている。また、各BESSの性能の経時変化に応じ、その待機SOCを変更することもできる。 The feature of this embodiment is that the standby SOC is not uniformly set, but the standby SOC is given to each physical BESS in consideration of the materials used for the batteries in each physical BESS and the remaining life of each BESS. be. For example, BESS_A is a command for a higher standby SOC, and BESS_B is a command for a lower standby SOC. Furthermore, BESS_C is set as an intermediate standby SOC compared to BESS_A and BESS_B. Furthermore, the standby SOC can be changed according to changes in the performance of each BESS over time.

図3は、物理モデル演算部212の制御ブロック図の一例である。本発明にかかる実施形態のひとつに含まれる物理モデル演算部212は、インプット51、内部劣化パラメータの計算ブロック52(劣化パラメータレートマップの参照部521、劣化パラメータの計算部522)、容量と内部抵抗の計算ブロック53、SOH計算ブロック54、アウトプット55を有する。 FIG. 3 is an example of a control block diagram of the physical model calculation unit 212. A physical model calculation unit 212 included in one of the embodiments of the present invention includes an input 51, an internal deterioration parameter calculation block 52 (a deterioration parameter rate map reference unit 521, a deterioration parameter calculation unit 522), a capacitance and an internal resistance. calculation block 53, SOH calculation block 54, and output 55.

(処理S1)
インプット51は、入力として、想定される電流分配パターンを解析して電池劣化に影響する特徴量(例えば、電流、中心SOC(待機SOC)、ΔSOC、温度)を抽出して入力とする。
(Processing S1)
The input 51 analyzes an assumed current distribution pattern, extracts feature quantities that influence battery deterioration (for example, current, center SOC (standby SOC), ΔSOC, temperature) and uses the extracted characteristics as input.

(処理S2)
内部劣化パラメータの計算ブロック52では、電池内部の材料毎の劣化を示すパラメータ(劣化パラメータ)の時間依存性を示す式 (劣化予測式)に、インプット51の特徴量を入れることで各劣化パラメータの経時変化を予測する。ここで劣化パラメータについては限定されないが、正極および負極に用いる活物質の利用効率(m、m)、正極及び負極表面での被膜形成によるリチウムイオン失活量(δ、δ)、電池部材のオーミック抵抗(R)、正極および負極材料の抵抗率(a,a)等を上げることができる。また、劣化パラメータの時間依存性を表す式は、ひとつに限定されない。一例を(1)式に示す。
(Processing S2)
In the internal deterioration parameter calculation block 52, each deterioration parameter is calculated by inputting the feature amount of the input 51 into the equation (deterioration prediction formula) that shows the time dependence of the parameter (deterioration parameter) that shows the deterioration of each material inside the battery. Predict changes over time. Here, the deterioration parameters are not limited, but include the utilization efficiency of the active material used for the positive electrode and negative electrode (m p , m n ), the amount of lithium ion deactivation due to film formation on the surfaces of the positive electrode and negative electrode (δ p , δ m ), The ohmic resistance (R o ) of the battery member, the resistivity (a p , an ) of the positive electrode and negative electrode materials, etc. can be increased. Further, the expression expressing the time dependence of the deterioration parameter is not limited to one. An example is shown in equation (1).

Figure 2023163578000002
ここで、t:時間、
a0、an、kn (n:1~Nの整数、Nは任意):電池の劣化加速因子に依存した値である。ここでのa0、an、knも、電池の稼働条件(電流、中心SOC、ΔSOC、Tbatt)に依存する値であり、それを関数として表記したものがg、h、l関数となる。その関数の形は電池の種類によって変わってくる。
a0=g(I、SOC、ΔSOC、Tbatt),
an=h(I、SOC、ΔSOC、Tbatt),
kn=l(I、SOC、ΔSOC、Tbatt)
である。なお、Iは電流、SOCは中心SOC(待機SOC)、ΔSOCは充放電時のSOC幅、Tbattは電池温度である。
Figure 2023163578000002
Here, t: time,
a 0 , a n , k n (n: an integer from 1 to N, N is arbitrary): Values depending on the battery deterioration acceleration factor. Here, a 0 , a n , and k n are also values that depend on the operating conditions of the battery (current, center SOC, ΔSOC, and T batt ), and their expression as functions is g, h, and l functions. Become. The shape of the function varies depending on the type of battery.
a 0 = g(I, SOC, ΔSOC, T batt ),
a n = h(I, SOC, ΔSOC, T batt ),
k n = l(I, SOC, ΔSOC, T batt )
It is. Note that I is the current, SOC is the center SOC (standby SOC), ΔSOC is the SOC width during charging and discharging, and T batt is the battery temperature.

g、h、l関数の式の形状としては、それぞれの因子のべき乗の積α×(I^β)×(SOC^γ)×(ΔSOC^δ)×exp(-η/Tbatt)や単純な線形式(α+β×I+γ×SOC+δ×ΔSOC+η×Tbatt)のような形で表すこともできる。ここでα、β、γ、δ、ηは係数(具体的な数値はフィッティングで決定)である。 The form of the formula for the g, h, and l functions is the product α×(I^β)×(SOC^γ)×(ΔSOC^δ)×exp(-η/T batt ) of the powers of each factor, or the simple It can also be expressed in a linear form (α + β × I + γ × SOC + δ × ΔSOC + η × T batt ). Here, α, β, γ, δ, and η are coefficients (specific values are determined by fitting).

(処理S3)
容量と内部抵抗の計算ブロック53は、処理S2で予測した将来の劣化パラメータ値から電池性能(容量、抵抗)を計算し、SОH計算ブロック54は、SOHの残寿命情報を算出する。
(Processing S3)
The capacity and internal resistance calculation block 53 calculates battery performance (capacity, resistance) from the future deterioration parameter values predicted in process S2, and the SOH calculation block 54 calculates remaining life information of the SOH.

図4は、特性や使用履歴の異なるBESSにおける性能の経年変化を示す図である。ここでの性能は蓄電容量(Ah)や入出力電力量(W、Wh)等である。図4において、第2階層L2で実施するBESSの充放電管理の一形態の特徴およびその効果を示す。
図1および図2Aにおける分散BESS制御部21では、電力取引サービス(例えば、周波数調整、ピークシフト、ピークカット)のメニューに応じた充放電管理を実行している。充放電管理の一例として、マルチユースエネルギー管理のためのBESSを充放電可能にするためのバッテリ状態管理や、要求された負荷パターンを考慮したBESS選択を挙げることができる。ここでマルチユースエネルギー管理とは、図中のピークカットと周波数調整といった異なる要求の取引を一括して受けるためエネルギー管理を示す。この要求に応えるための複雑な充放電パターンを一種類な均質なBESS群で対応することは難しく、異なる入出力特性や待機SOCを有する不均質なBESS群の統括管理で対応可能となる。
FIG. 4 is a diagram showing changes in performance over time in BESSs with different characteristics and usage histories. The performance here includes power storage capacity (Ah), input/output power amount (W, Wh), and the like. FIG. 4 shows the characteristics and effects of one form of BESS charge/discharge management performed in the second layer L2.
The distributed BESS control unit 21 in FIGS. 1 and 2A executes charging and discharging management according to a menu of power trading services (eg, frequency adjustment, peak shift, peak cut). Examples of charge/discharge management include battery state management for enabling charge/discharge of BESS for multi-use energy management, and BESS selection in consideration of requested load patterns. Here, multi-use energy management refers to energy management for collectively receiving transactions with different requests such as peak cut and frequency adjustment in the figure. It is difficult to handle complex charge/discharge patterns to meet this demand with one type of homogeneous BESS group, but it can be handled by integrated management of a heterogeneous BESS group with different input/output characteristics and standby SOC.

図1および図2Aにおける分散BESS制御部21は、均等に待機SOCを設定するのではなく、各物理BESSの寿命を考慮して、各物理BESSに待機SOCを指令しているのが特徴である。例えば、BESS_Aでは、高めの待機SOCの指令であり、BESS_Bでは、低めの待機SOCの指令である。また、BESS_Cでは、BESS_AおよびBESS_Bと比較して、中間の待機SOCとしている。このため、BESS_Aは、放電のために多くの蓄電容量を利用することができる。BESS_Bは、充電のために多くの蓄電容量を利用することができるため、系統での電力不足に対してはBESSA、電力余剰ニーズに対してはBESSBが対応可能であり、幅広い充放電指令を受け入れることが可能となる。 The distributed BESS control unit 21 in FIGS. 1 and 2A is characterized in that it does not set the standby SOC equally, but takes into consideration the lifespan of each physical BESS and instructs the standby SOC to each physical BESS. . For example, BESS_A is a command for a higher standby SOC, and BESS_B is a command for a lower standby SOC. Furthermore, BESS_C is set as an intermediate standby SOC compared to BESS_A and BESS_B. Therefore, BESS_A can utilize a large amount of storage capacity for discharging. BESS_B can use a large amount of storage capacity for charging, so BESSA can respond to power shortages in the grid, and BESSB can respond to power surplus needs, accepting a wide range of charging and discharging instructions. becomes possible.

また、本発明の実施形態では、図4の符号40の経年変化図において、特定のタイミング(図中星印)付近での物理BESSの劣化を均等化させるために比較的SOHの高いBESS_Aの待機SOCを高めつつ電流を集中させて、他への電流を相対的に緩和することで、他のBESS劣化度とのバランスをとることができる。相対的に負荷の集中しているBESS_Aの劣化速度が増え、結果として均等化される。このように劣化状態を均等化することで、電池メンテナンスや交換を効率的に進めることができ、BESSオーナーの充放電取引機会を増やすことができる。 In addition, in the embodiment of the present invention, in the secular change chart 40 in FIG. By concentrating the current while increasing the SOC and relatively relaxing the current flowing to others, it is possible to maintain a balance with other BESS deterioration degrees. The deterioration rate of BESS_A, where the load is relatively concentrated, increases, and as a result, it is equalized. By equalizing the deterioration state in this way, battery maintenance and replacement can be carried out efficiently, and opportunities for charging and discharging transactions for BESS owners can be increased.

図4に示した本実施形態では、BESS_Cでは、待機SOCを比較的低く保ち、さらに劣化を抑えながら充放電するための電流分配を実施しており、結果として、所望のタイミングで他のBESSとの劣化の均等化が達成できる。BESS_Cが、安く手に入れた中古電池の場合、高めの待機SOCで使用すると、すぐに劣化して、結局高頻度で交換が必要になる。これに対し、本実施形態のように寿命を考慮して、低めの待機SOCで利用することにより、長寿命が可能となる。このように、本実施形態を採用することで、今後、大量に発生すると予想される安価な中古電池を効率的に二次利用することができ、資源の有効活用、リサイクル/再製造にかかるCO2排出量削減といった環境価値向上に貢献できるだけでなく、安価な中古電池流通によるBESSオーナーのTCO(Total Cost Ownership)を削減することが可能となる。 In this embodiment shown in FIG. 4, BESS_C maintains the standby SOC relatively low and performs current distribution for charging and discharging while suppressing deterioration. equalization of deterioration can be achieved. If the BESS_C is a used battery that was obtained cheaply and used at a high standby SOC, it will deteriorate quickly and will eventually need to be replaced frequently. On the other hand, by taking life into consideration and using it at a lower standby SOC as in this embodiment, a long life is possible. In this way, by adopting this embodiment, it is possible to efficiently reuse cheap used batteries, which are expected to be generated in large quantities in the future, and to effectively utilize resources and reduce the CO2 required for recycling/remanufacturing. Not only can it contribute to improving environmental value such as reducing emissions, but it can also reduce the TCO (Total Cost Ownership) of BESS owners through the distribution of inexpensive used batteries.

図5は、比較例の待機SOCを均等化した場合の電池劣化状態を示す図である。図6は、本願発明の待機SOCを分散化した場合の電池劣化状態を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing the battery deterioration state when the standby SOC of the comparative example is equalized. FIG. 6 is a diagram showing a battery deterioration state when the standby SOC of the present invention is distributed.

図5の比較例の場合、待機SOC・電流分配決定部211で待機SOCを均一制御している。BESS_Aに用いる正極材料がNCM(Li(Ni-Mn-Co):ニッケルコバルトマンガン酸化物)電池の場合、高いSOC(高SOC)での待機で保存劣化が激しい。一方、BESS_Bが正極電位の低いLFP(LiFePO:リチウムリン酸鉄)電池の場合、SOCに対して電圧変化が小さく、高SOCでも保存劣化しにくい。BESS_CがLMO(LiMnO:リチウムマンガン酸化物)電池の場合、SOC50%(所定値)近傍で特に電池劣化が生じやすい。各BESSにおいて劣化状態診断、予測は実施されていた場合でも、その情報を一括して管理する構成でないため、特定のBESSでは長寿命となるが、他の電池でのBESS劣化が顕著となり、これを保有するBESSオーナーのTCOが大きく低減する。 In the case of the comparative example shown in FIG. 5, the standby SOC/current distribution determining unit 211 uniformly controls the standby SOC. When the positive electrode material used in BESS_A is an NCM (Li(Ni-Mn-Co) 2 : nickel cobalt manganese oxide) battery, storage deterioration is severe due to standby at a high SOC. On the other hand, when BESS_B is an LFP (LiFePO 4 : lithium iron phosphate) battery with a low positive electrode potential, the voltage change is small with respect to the SOC, and storage deterioration is unlikely even at a high SOC. When BESS_C is an LMO (LiMnO 2 : lithium manganese oxide) battery, battery deterioration is particularly likely to occur near SOC 50% (predetermined value). Even if deterioration state diagnosis and prediction are carried out in each BESS, the information is not managed all at once, so a particular BESS will have a long lifespan, but BESS deterioration in other batteries will be noticeable, and this The TCO for BESS owners who own this will be greatly reduced.

図6の本実施形態の場合、寿命予測に基づいて、待機SOCを意図的に分散している。すなわち、待機SOC・電流分配決定部211で待機SOCをインバランス制御(不均衡制御)している。BESS_AがNCM(ニッケルコバルトマンガン酸化物)電池の場合、劣化の少ない低SOCで待機(~10%)している。このため、待機中の電池の劣化抑制ができる。BESS_BがLFP(リチウムリン酸鉄)電池の場合、高SOCでも保存劣化しにくいため、高SOCで待機(~80%)している。BESS_CがLMO(リチウムマンガン酸化物)電池の場合、SOC50%(所定値)近傍での待機ではなく、高SOCで待機(~60%)している。このため、電池の劣化の抑制ができる。本実施形態は、単純化のため3つの異なるBESSを用いているが、これよりも取り扱うBESSの数が多くてもよい。多種・多数のBESSの待機SOCに対する劣化傾向や、分配した充放電電流による劣化傾向を総合的に考慮することで、第1管理部からの様々な充放電指令に対応しつつ、第2管理部以下で管理するBESSの劣化度を均質化できる。 In the case of the present embodiment shown in FIG. 6, the standby SOCs are intentionally distributed based on life prediction. That is, the standby SOC/current distribution determining unit 211 performs imbalance control on the standby SOC. If BESS_A is an NCM (nickel cobalt manganese oxide) battery, it is on standby at a low SOC (~10%) with little deterioration. Therefore, deterioration of the battery during standby can be suppressed. If BESS_B is an LFP (lithium iron phosphate) battery, it is resistant to storage deterioration even at high SOC, so it is on standby at high SOC (~80%). When BESS_C is an LMO (lithium manganese oxide) battery, it is not on standby near SOC 50% (predetermined value), but on standby at a high SOC (up to 60%). Therefore, deterioration of the battery can be suppressed. Although this embodiment uses three different BESSs for simplicity, the number of BESSs to be handled may be greater than this. By comprehensively considering the deterioration trends for the standby SOCs of many different types of BESSs and the deterioration trends due to the distributed charging/discharging current, the second management department can respond to various charging and discharging commands from the first management department. The degree of deterioration of BESS managed below can be made uniform.

図7は、課題と本願発明の技術を適用した場合の効果を示す図である。図7において、対象者別に課題と解決策を示す。
BESSオーナの場合、各電池の劣化特性を加味せずに均一制御を実行すると、特定のセルが劣化する可能性があり、それを保有するBESSオーナの事業機会の損失が発生する。このため、本実施形態では、各電池の劣化特性に応じて不均化したSOC分布で劣化抑制する。低SOC待機品は、放電はしにくいが充電には対応できる。放電指令への対応は他の電池に放電を担ってもらうことで、取引機会は維持される。
FIG. 7 is a diagram showing the problem and the effect when applying the technology of the present invention. In Figure 7, issues and solutions are shown for each target audience.
For BESS owners, if uniform control is performed without considering the deterioration characteristics of each battery, there is a possibility that a specific cell will deteriorate, resulting in a loss of business opportunities for the BESS owner who owns the cell. Therefore, in this embodiment, deterioration is suppressed by using an SOC distribution that is unequal according to the deterioration characteristics of each battery. Low SOC standby products are difficult to discharge, but can handle charging. In response to the discharge command, trade opportunities can be maintained by having other batteries handle the discharge.

BESSサプライヤ/オーナの場合、電池寿命を考慮していないと各BESSのEoL(End of life)にばらつきが生じ、その都度メンテナンス、交換が必要である。このため、本実施形態では、計画的にBESSのEoLを調整できるため、計画的なメンテナンスが可能となる。 For BESS suppliers/owners, if battery life is not taken into account, the EoL (End of life) of each BESS will vary, and maintenance and replacement will be required each time. Therefore, in this embodiment, the EoL of the BESS can be adjusted in a planned manner, which enables planned maintenance.

VPP事業者/アグリゲータの場合、待機SOCがそろっていると、極端な急速充電、あるいは急速放電での対応で、電圧が許容範囲を超えやすくなり、受け入れ不可となることが考えられ、事業機会損失が発生する。このため、本実施形態では、高速充電は低SOCで待機しているBESS、高速放電は高SOCで待機しているBESSに割り振ることで、市場要求に対する受容性が向上できる。 In the case of a VPP operator/aggregator, if all standby SOCs are available, the voltage may easily exceed the allowable range due to extremely rapid charging or rapid discharging, which may result in loss of business opportunities. occurs. Therefore, in this embodiment, receptivity to market demands can be improved by allocating high-speed charging to BESSs that are on standby at a low SOC and high-speed discharging to BESSs that are on standby at a high SOC.

本実施形態の仮想電力貯蔵管理システムは、次の特徴を有する。
(1)複数の物理BESS(Battery Energy Storage System)およびこれを群として統合制御した仮想的なBESS(VBESS)を用いて系統からの指令である系統指令に基づいて電力需給を調整するための仮想電力貯蔵管理システムであって、仮想電力貯蔵管理システムが制御する各物理BESSの特性に基づいて、各前記物理BESSの待機中のSOC(State Of Charge)である待機SOCを決定する分散BESS制御部21と、物理BESSの個別の稼働データに基づく電池状態を分散BESS制御部へ送信するとともに、分散BESS制御部21からの待機SOCに基づき物理BESS32のSOCを制御するBESS制御部31と、を有する。これによれば、複数の物理BESS32およびこれを群として統合制御した仮想的なBESSを用いて系統からの指令に基づいて電力需給を調整することができる。ここで平均的なSOC(仮想BESSのSOC)としては、例えば仮想電力貯蔵システムが管理する各物理BESSの電池容量の合計に対する放電可能容量の合計の割合として定義することができる。
The virtual power storage management system of this embodiment has the following features.
(1) A virtual system that uses multiple physical BESSs (Battery Energy Storage Systems) and a virtual BESS (VBESS) that integrates and controls them as a group to adjust the power supply and demand based on grid commands, which are commands from the grid. A distributed BESS control unit that is a power storage management system and determines a standby SOC (State of Charge) of each physical BESS based on characteristics of each physical BESS controlled by the virtual power storage management system. 21, and a BESS control unit 31 that transmits the battery status based on individual operation data of the physical BESS to the distributed BESS control unit and controls the SOC of the physical BESS 32 based on the standby SOC from the distributed BESS control unit 21. . According to this, power supply and demand can be adjusted based on commands from the grid using a plurality of physical BESSs 32 and a virtual BESS that is integrated and controlled as a group. Here, the average SOC (SOC of the virtual BESS) can be defined, for example, as a ratio of the total dischargeable capacity to the total battery capacity of each physical BESS managed by the virtual power storage system.

(2)仮想電力貯蔵管理システムは、さらに仮想電力貯蔵管理システムが制御する物理BESS32の放電可能容量の合計および充電可能容量の合計に基づいて対応可能な充放電ニーズを選択し、仮想的なBESSの充放電指令を決定する仮想BESS制御部14を有し、分散BESS制御部21は、充放電指令および前記特性に基づいてそれぞれの物理BESSへの充放電分配指令を決定し、BESS制御部31に対して、BESS制御部31が管理する物理BESS32の充放電分配指令を指令する。 (2) The virtual power storage management system further selects the charge/discharge needs that can be handled based on the total dischargeable capacity and the total chargeable capacity of the physical BESS32 controlled by the virtual power storage management system, and The distributed BESS control unit 21 has a virtual BESS control unit 14 that determines charging and discharging commands for each physical BESS, and the distributed BESS control unit 21 determines charging and discharging distribution commands for each physical BESS based on the charging and discharging commands and the characteristics. A charging/discharging distribution command for the physical BESS 32 managed by the BESS control unit 31 is issued to the physical BESS 32 .

(3)分散BESS制御部21は、仮想電力貯蔵管理システムが管理する物理BESS32の寿命を均等化させるための待機SOCおよび充放電分配指令を決定する。分散BESS制御部21は、BESS制御部31に、管理する物理BESS32の寿命を均等化させるためのSOC、電流分配を指令する。これにより、計画的にBESSのEoL(End of life)を調整できるため、計画的なメンテナンスが可能である。 (3) The distributed BESS control unit 21 determines a standby SOC and a charging/discharging distribution command for equalizing the lifetimes of the physical BESSs 32 managed by the virtual power storage management system. The distributed BESS control unit 21 instructs the BESS control unit 31 to perform SOC and current distribution in order to equalize the lifetimes of the physical BESSs 32 that it manages. As a result, the EoL (End of life) of the BESS can be adjusted in a planned manner, so planned maintenance can be performed.

(4)分散BESS制御部21は、各物理BESS32の許容範囲(電流、電圧)および過去の系統指令の履歴に基づいて、物理BESS32の待機SOCを個別に設定することができる。 (4) The distributed BESS control unit 21 can individually set the standby SOC of the physical BESS 32 based on the allowable range (current, voltage) of each physical BESS 32 and the history of past system commands.

(5)分散BESS制御部21は、想定される充放電分配指令に基づいて待機SOCを決定することができる。 (5) The distributed BESS control unit 21 can determine the standby SOC based on the assumed charge/discharge distribution command.

(6)分散BESS制御部21は、物理BESS32の寿命を予測する物理モデル演算部212を有し、物理モデル演算部212は、想定される前記充放電分配指令から電池劣化に影響する特徴量(例:電流、電圧(中心SOC)、ΔSOC、温度)を抽出し(処理S1参照)、電池内部の材料毎の劣化を示すパラメータの時間依存性を示す式(劣化予測式)に、抽出した特徴袒を入力することで各劣化パラメータの経時変化を予測し(処理S2参照)、予測した将来の劣化パラメータ値から電池性能(容量、抵抗)を計算して残寿命情報を得ることができる(処理S3参照)。 (6) The distributed BESS control unit 21 has a physical model calculation unit 212 that predicts the lifespan of the physical BESS 32, and the physical model calculation unit 212 calculates the characteristic quantity ( Example: Current, voltage (center SOC), ΔSOC, temperature) are extracted (see process S1), and the extracted features are converted into a formula (deterioration prediction formula) that indicates the time dependence of parameters that indicate deterioration of each material inside the battery. It is possible to predict the change over time of each deterioration parameter by inputting the number of deterioration parameters (see process S2), calculate battery performance (capacity, resistance) from the predicted future deterioration parameter values, and obtain remaining life information (process (See S3).

(7)分散BESS制御部21は、物理BESS32に使用される電池が所定値のSOCでの待機で跋化が生じやすい場合、所定値と異なる待機SOCを設定する。これにより、電池の劣化を抑制することができる。 (7) The distributed BESS control unit 21 sets a standby SOC different from the predetermined value when the battery used for the physical BESS 32 is likely to become inactive due to standby at a predetermined SOC. Thereby, deterioration of the battery can be suppressed.

(8)分散BESS制御部21は、物理BESS32に使用される電池が所定値より高いSOCでの待機で劣化が生じにくい場合、所定値より高い待機SOCを設定する。これにより、電池の劣化を抑制することができる。 (8) The distributed BESS control unit 21 sets a standby SOC higher than the predetermined value when the battery used for the physical BESS 32 is unlikely to deteriorate due to standby at an SOC higher than the predetermined value. Thereby, deterioration of the battery can be suppressed.

(9)分散BESS制御部21は、物理BESS32に使用される電池が所定値より高いSOCでの待機で劣化が生じやすい場合、所定値より低い待機SOCを設定する。 (9) If the battery used in the physical BESS 32 is likely to deteriorate due to standby at an SOC higher than a predetermined value, the distributed BESS control unit 21 sets a standby SOC lower than the predetermined value.

(10)分散BESS制御部21は、管理する物理BESS32に中古電池が含まれる場合、中古電池の性能低下速度を抑制して、管理する複数のBESS寿命を均等化させるための待機SOCおよび充放電分配指令を指令する。 (10) When the physical BESS 32 to manage includes a used battery, the distributed BESS control unit 21 controls the standby SOC and charging/discharging to suppress the rate of performance deterioration of the used battery and equalize the lifespan of the multiple BESSs to manage. Issue a distribution command.

(11)複数の物理BESS(Battery Energy Storage System)およびこれを群として統合制御した仮想的なBESSを用いて系統からの指令に基づいて電力需給を調整するための仮想電力貯蔵管理方法であって、管理地域に配置された物理BESSの放電可能容量の合計および充電可能容量の合計等に基づいて対応可能な充放電取引ニーズを選択して充放電指令を決定する仮想BESS制御ステップと、管理地域に配置された各物理BESSの特性および想定される充放電指令に基づいて、各物理BESSの待機SOCを決定する分散BESS制御ステップと、物理BESSの個別の稼働データに基づく電池状態を分散BESS制御ステップへ送信するとともに、分散BESS制御ステップからの待機SOCに基づき物理BESSのSOCを制御するBESS制御ステップと、を含む。これによれば、複数の物理BESS32およびこれを群として統合制御した仮想的なBESSを用いて系統からの指令に基づいて電力需給を調整することができる。ここで、管理地域に配置された物理BESSの放電可能容量の合計とは、物理BESSの電池容量(製品安全上あらかじめ設けられた各BESSの上限電圧から下限電圧までの間に放電可能な電気量)の合計と、平均的なSOCとの積で示すことができる。また、充電可能容量の合計とは、物理BESSの電池容量の合計と、放電可能容量の合計との差で示すことができる。 (11) A virtual power storage management method for adjusting power supply and demand based on commands from the grid using a plurality of physical BESSs (Battery Energy Storage Systems) and a virtual BESS that integrally controls them as a group, , a virtual BESS control step that selects a charge/discharge transaction need that can be handled based on the total dischargeable capacity and total chargeable capacity of physical BESSs placed in the management area and determines a charge/discharge command; A distributed BESS control step that determines the standby SOC of each physical BESS based on the characteristics of each physical BESS placed in the physical BESS and assumed charge/discharge commands, and a distributed BESS control step that controls the battery status based on individual operation data of the physical BESS. and a BESS control step for controlling the SOC of the physical BESS based on the standby SOC from the distributed BESS control step. According to this, power supply and demand can be adjusted based on commands from the grid using a plurality of physical BESSs 32 and a virtual BESS that is integrated and controlled as a group. Here, the total dischargeable capacity of the physical BESSs placed in the management area refers to the battery capacity of the physical BESSs (the amount of electricity that can be discharged between the upper limit voltage and lower limit voltage of each BESS, which is set in advance for product safety). ) and the average SOC. Further, the total chargeable capacity can be expressed as the difference between the total battery capacity of the physical BESS and the total dischargeable capacity.

本実施形態では、上記(1)で、仮想BESS制御部14、分散BESS制御部21、BESS制御部31と、を有する構成としているがこれに限定されるわけではない。例えば、複数の物理BESS(Battery Energy Storage System)およびこれを群として統合制御したBESSを用いて系統からの指令に基づいて電力需給を調整するための電力貯蔵管理システムであって、管理地域に配置された各物理BESS32の特性(寿命、入出力)に基づいて、充放電指令から各物理BESSの待機SOCを決定する分散BESS制御部21と、物理BESS32の個別の稼働データ(電圧、電流、温度の時系列データ)から電池状態(残寿命、SOC)を診断し、電池状態を分散BESS制御部へ送信するとともに、分散BESS制御部21からの待機SOCに基づき物理BESS32のSOCを制御するBESS制御部31と、を有する構成としてもよい。これによれば、複数の物理BESS32およびこれを群として統合制御したBESSを用いて系統からの指令に基づいて電力需給を調整することができる。 In the present embodiment, in (1) above, the configuration includes the virtual BESS control unit 14, the distributed BESS control unit 21, and the BESS control unit 31, but the configuration is not limited thereto. For example, an energy storage management system that uses multiple physical BESSs (Battery Energy Storage Systems) and BESSs that are integrated and controlled as a group to adjust power supply and demand based on commands from the grid, and is located in a managed area. The distributed BESS control unit 21 determines the standby SOC of each physical BESS from the charging/discharging command based on the characteristics (life, input/output) of each physical BESS 32, and the individual operating data (voltage, current, temperature) of the physical BESS 32. BESS control that diagnoses the battery condition (remaining life, SOC) from the time-series data of It is good also as a structure which has the part 31. According to this, it is possible to adjust the power supply and demand based on a command from the grid using a plurality of physical BESSs 32 and a BESS that is integrated and controlled as a group.

10 第1管理部
11 取引管理部
12 サービス管理部
13 サービスリソース管理部
14 仮想BESS制御部
17 データベース
20 第2管理部
21 分散BESS制御部
211 待機SOC・電流分配決定部
212 物理モデル演算部
27 分散BESS_SOC情報
30 第3管理部(BESS保有者)
31 BESS制御部
32 BESS(物理BESS)
37 物理BESS_SOC情報
51 インプット
52 内部劣化パラメータの計算ブロック
53 容量と内部抵抗の計算ブロック
54 SОH計算ブロック
55 アウトプット
100 仮想電力貯蔵管理システム
171 SLA情報
172 取引サービス情報
173 サービスリソース情報
174 仮想BESS_SOC情報
200 取引市場
310 送配電事業者
320 小売事業者
321 寿命診断部
322 SOH情報
330 発電事業者
521 劣化パラメータレートマップの参照部
522 劣化パラメータの計算部
BESS Battery Energy Storage System
L1 第1階層
L2 第2階層
L3 第3階層
SOC State Of Charge
SOH State of Health
VBESS 仮想的なBESS(仮想BESS)
10 First management unit 11 Transaction management unit 12 Service management unit 13 Service resource management unit 14 Virtual BESS control unit 17 Database 20 Second management unit 21 Distributed BESS control unit 211 Standby SOC/current distribution determination unit 212 Physical model calculation unit 27 Distributed BESS_SOC information 30 Third management department (BESS holder)
31 BESS control unit 32 BESS (physical BESS)
37 Physical BESS_SOC information 51 Input 52 Internal deterioration parameter calculation block 53 Capacity and internal resistance calculation block 54 SОH calculation block 55 Output 100 Virtual power storage management system 171 SLA information 172 Transaction service information 173 Service resource information 174 Virtual BESS_SOC information 200 Transaction market 310 Power transmission and distribution company 320 Retail company 321 Life diagnosis section 322 SOH information 330 Power generation company 521 Deterioration parameter rate map reference section 522 Deterioration parameter calculation section BESS Battery Energy Storage System
L1 1st layer L2 2nd layer L3 3rd layer SOC State Of Charge
SOH State of Health
VBESS Virtual BESS (Virtual BESS)

Claims (11)

複数の物理BESS(Battery Energy Storage System)およびこれを群として統合制御した仮想的なBESSを用いて系統からの指令である系統指令に基づいて電力需給を調整するための仮想電力貯蔵管理システムであって、
前記仮想電力貯蔵管理システムが制御する各物理BESSの特性に基づいて、各前記物理BESSの待機中のSOC(State Of Charge)である待機SOCを決定する分散BESS制御部と、
前記物理BESSの個別の稼働データに基づく電池状態を前記分散BESS制御部へ送信するとともに、前記分散BESS制御部からの前記待機SOCに基づき前記物理BESSのSOCを制御するBESS制御部と、を有する
ことを特徴とする仮想電力貯蔵管理システム。
This is a virtual power storage management system that uses multiple physical BESSs (Battery Energy Storage Systems) and a virtual BESS that integrates and controls them as a group to adjust power supply and demand based on grid commands, which are commands from the grid. hand,
a distributed BESS control unit that determines a standby SOC that is a standby SOC (State of Charge) of each physical BESS based on the characteristics of each physical BESS controlled by the virtual power storage management system;
a BESS control unit that transmits a battery state based on individual operation data of the physical BESS to the distributed BESS control unit, and controls the SOC of the physical BESS based on the standby SOC from the distributed BESS control unit. A virtual power storage management system characterized by:
前記仮想電力貯蔵管理システムは、さらに前記仮想電力貯蔵管理システムが制御する前記物理BESSの放電可能容量の合計および充電可能容量の合計に基づいて対応可能な充放電ニーズを選択し、前記仮想的なBESSの充放電指令を決定する仮想BESS制御部を有し、
前記分散BESS制御部は、前記充放電指令および前記特性に基づいてそれぞれの物理BESSへの充放電分配指令を決定し、前記BESS制御部に対して、前記BESS制御部が管理する前記物理BESSの前記充放電分配指令を指令する
ことを特徴とする請求項1に記載の仮想電力貯蔵管理システム。
The virtual power storage management system further selects the charge/discharge needs that can be handled based on the total dischargeable capacity and the total chargeable capacity of the physical BESSs controlled by the virtual power storage management system, and It has a virtual BESS control unit that determines BESS charging and discharging commands,
The distributed BESS control unit determines a charge/discharge distribution command to each physical BESS based on the charge/discharge command and the characteristics, and instructs the BESS control unit to instruct the physical BESSs managed by the BESS control unit. The virtual power storage management system according to claim 1, wherein the charge/discharge distribution command is issued.
前記分散BESS制御部は、前記仮想電力貯蔵管理システムが管理する前記物理BESSの寿命を均等化させるための前記待機SOCおよび前記充放電分配指令を決定する
ことを特徴とする請求項2に記載の仮想電力貯蔵管理システム。
3. The distributed BESS control unit determines the standby SOC and the charging/discharging distribution command for equalizing the lifetimes of the physical BESSs managed by the virtual power storage management system. Virtual power storage management system.
前記分散BESS制御部は、各前記物理BESSの許容範囲および過去の前記系統指令の履歴に基づいて、前記物理BESSの前記待機SOCを個別に設定する
ことを特徴とする請求項1に記載の仮想電力貯蔵管理システム。
The virtual system according to claim 1, wherein the distributed BESS control unit individually sets the standby SOC of the physical BESS based on an allowable range of each physical BESS and a history of the past system commands. Power storage management system.
前記分散BESS制御部は、想定される前記充放電分配指令に基づいて前記待機SOCを決定する
ことを特徴とする請求項2に記載の仮想電力貯蔵管理システム。
The virtual power storage management system according to claim 2, wherein the distributed BESS control unit determines the standby SOC based on the assumed charge/discharge distribution command.
前記分散BESS制御部は、前記物理BESSの寿命を予測する物理モデル演算部を有し、
前記物理モデル演算部は、
想定される前記充放電分配指令から電池劣化に影響する特徴量を抽出し、
電池内部の材料毎の劣化を示すパラメータの時間依存性を示す劣化予測式に、抽出した前記特徴量を入力することで各劣化パラメータの経時変化を予測し、
予測した将来の劣化パラメータ値から電池性能を計算して残寿命情報を得る
ことを特徴とする請求項2に記載の仮想電力貯蔵管理システム。
The distributed BESS control unit includes a physical model calculation unit that predicts the lifespan of the physical BESS,
The physical model calculation unit includes:
Extracting feature quantities that affect battery deterioration from the assumed charge/discharge distribution command,
Predicting changes over time in each deterioration parameter by inputting the extracted feature amounts into a deterioration prediction formula that indicates the time dependence of parameters that indicate deterioration of each material inside the battery,
The virtual power storage management system according to claim 2, wherein remaining life information is obtained by calculating battery performance from predicted future deterioration parameter values.
前記分散BESS制御部は、前記物理BESSに使用される電池が所定値のSOCでの待機で劣化が生じやすい場合、前記所定値と異なる待機SOCを設定する
ことを特徴とする請求項1に記載の仮想電力貯蔵管理システム。
2. The distributed BESS control unit sets a standby SOC different from the predetermined value when the battery used in the physical BESS is likely to deteriorate due to standby at a predetermined SOC. virtual power storage management system.
前記分散BESS制御部は、前記物理BESSに使用される電池が所定値より高いSOCでの待機で劣化が生じにくい場合、前記所定値より高い待機SOCを設定する
ことを特徴とする請求項1に記載の仮想電力貯蔵管理システム。
The distributed BESS control unit sets a standby SOC higher than the predetermined value when the battery used for the physical BESS is unlikely to deteriorate due to standby at an SOC higher than the predetermined value. A virtual power storage management system as described.
前記分散BESS制御部は、前記物理BESSに使用される電池が所定値より高いSOCでの待機で劣化が生じやすい場合、前記所定値より低い待機SOCを設定する
ことを特徴とする請求項1に記載の仮想電力貯蔵管理システム。
The distributed BESS control unit sets a standby SOC lower than the predetermined value when the battery used for the physical BESS is likely to deteriorate due to standby at an SOC higher than the predetermined value. A virtual power storage management system as described.
前記分散BESS制御部は、管理する前記物理BESSに中古電池が含まれる場合、中古電池の性能低下速度を抑制して、管理する複数のBESS寿命を均等化させるための前記待機SOCおよび前記充放電分配指令を指令する
ことを特徴とする請求項2に記載の仮想電力貯蔵管理システム。
When the physical BESS to be managed includes a used battery, the distributed BESS control unit controls the standby SOC and the charging/discharging system for suppressing the rate of performance deterioration of the used battery and equalizing the lifetimes of the plurality of BESSs to be managed. The virtual power storage management system according to claim 2, wherein the virtual power storage management system issues a distribution command.
複数の物理BESS(Battery Energy Storage System)およびこれを群として統合制御した仮想的なBESSを用いて系統からの指令に基づいて電力需給を調整するための仮想電力貯蔵管理システムの仮想電力貯蔵管理方法であって、
前記仮想電力貯蔵管理システムが制御する各物理BESSの特性に基づいて、各前記物理BESSの待機SOCを決定する分散BESS制御ステップと、
前記物理BESSの個別の稼働データに基づく電池状態を前記分散BESS制御ステップへ送信するとともに、前記分散BESS制御ステップからの前記待機SOCに基づき前記物理BESSのSOCを制御するBESS制御ステップと、を含む
ことを特徴とする仮想電力貯蔵管理方法。
A virtual power storage management method for a virtual power storage management system for adjusting power supply and demand based on commands from the grid using multiple physical BESSs (Battery Energy Storage Systems) and a virtual BESS that integrally controls them as a group. And,
a distributed BESS control step of determining a standby SOC of each physical BESS based on the characteristics of each physical BESS controlled by the virtual power storage management system;
a BESS control step of transmitting a battery state based on individual operation data of the physical BESS to the distributed BESS control step, and controlling the SOC of the physical BESS based on the standby SOC from the distributed BESS control step. A virtual power storage management method characterized by:
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