JP5758326B2 - 出力平滑化装置、出力平滑化方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置、出力平滑化方法及びプログラムに関する。

近年、太陽光、風力などの自然エネルギーを利用した発電技術が進歩している。これに伴い、メガソーラ、ウインドファームといった自然エネルギー発電設備の導入量が年々増加している。

しかし、自然エネルギーは天候、季節などによって時々刻々と変動するため、その発電電力（有効電力）も時々刻々と変動する。自然エネルギー発電設備が大量導入された場合、自然エネルギーの出力変動によって、電力系統の周波数、電圧が不安定になることが懸念されている。そのため、自然エネルギー発電設備にリチウム二次電池等で構成される蓄電システムを併設して、自然エネルギーの出力変動を吸収（平滑化）して電力系統に送電する技術が開発されている。これにより、電力系統が安定に運転されることが期待されている。

ところで、二次電池は、一般的に満充電状態に近い充電率での運用がなされたり、完全放電状態に近い充電率での運用がなされたりすることで、寿命が短くなることが知られている。すなわち充放電深度が深い場合に、二次電池の劣化が促進される。したがって、二次電池により出力電力を制御する場合、二次電池の劣化を防止するため、電力系統側の要求（例えば系統へ流入する出力の変化率を一定値以下にするなど）を満足する範囲内で、充放電深度をできるだけ浅くすることが望まれる。そこで、特許文献１には、二次電池が過充電または過放電にならない充電率の範囲で、電力系統への出力を効果的に行う方法が開示されている。具体的には、まず制御装置は、二次電池の現在の充電率と、当該二次電池の目標充電率との差に対して所定の値を乗算した演算結果を算出する。次に、制御装置は、当該演算結果を発電電力に加算した値に対して平滑化演算を行う。そして、制御装置は、当該平滑化演算の演算結果と発電電力との差分の電力を、二次電池に充放電する。つまり、二次電池の現在の充電率と目標充電率との差に対して所定の値を乗算した演算結果が充電率の一定制御のための補正項として働くことで、二次電池の充電率が目標充電率に近づくよう制御される。

特開２００８−２９５２０８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法は、二次電池の現在の充電率と目標充電率との差に基づく充電率の一定制御のための補正項に対しても平滑化演算がされるため、二次電池の充電率が目標充電率に近づくまでの時間に遅れが生じることとなる。

本発明の目的は、電力系統に出力する電力の変化量を所定の範囲内に抑え、かつ二次電池の充電率を速やかに目標充電率に近づける出力平滑化装置、出力平滑化方法及びプログラムを提供することにある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置であって、前記発電装置の発電電力に基づいて、当該発電電力の平滑化後の電力である平滑化電力を算出する平滑化電力算出部と、前記平滑化電力算出部が算出した平滑化電力から前記電力系統に前回の制御によって出力した電力を減算した電力に、前記電力系統に出力可能な電力の変化量の最大値を加減算することで、前記平滑化電力に対して増減可能な電力の上限値及び下限値を算出する上下限値算出部と、前記上下限値算出部が算出した上限値以下かつ下限値以上の電力であって、前記発電装置及び電力系統に接続される二次電池の現在の充電率に対して単調非増加となる充電率適正化電力を算出する適正化電力算出部と、前記発電装置の発電電力が、前記平滑化電力から前記充電率適正化電力を減算した電力である目標出力電力より大きい場合に、前記発電電力と当該目標出力電力の差の電力を前記二次電池に充電し、前記発電装置の発電電力が前記目標出力電力より小さい場合に、前記発電電力と当該目標出力電力の差の電力を前記二次電池から放電させる充放電制御部とを備えることを特徴とする。

また、本発明においては、前記適正化電力算出部は、前記二次電池の目標充電率と当該二次電池の現在の充電率との差が所定の閾値未満である場合に、前記充電率適正化電力を０とすることが好ましい。

また、本発明においては、前記適正化電力算出部は、前記目標充電率と前記二次電池の現在の充電率との差が第１の閾値以上から当該第１の閾値未満になった場合に、以降の充電率適正化電力を０とし、前記目標充電率と前記二次電池の現在の充電率との差が前記第１の閾値より大きい値である第２の閾値未満から当該第２の閾値以上になった場合に、以降の充電率適正化電力を、前記二次電池の現在の充電率に対して単調非増加となる値とすることが好ましい。

また、本発明は、発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置を用いた出力平滑化方法であって、平滑化電力算出部は、前記発電装置の発電電力に基づいて、当該発電電力の平滑化後の電力である平滑化電力を算出し、上下限値算出部は、前記平滑化電力算出部が算出した平滑化電力から前記電力系統に前回の制御によって出力した電力を減算した電力に、前記電力系統に出力可能な電力の変化量の最大値を加減算することで、前記平滑化電力に対して増減可能な電力の上限値及び下限値を算出し、適正化電力算出部は、前記上下限値算出部が算出した上限値以下かつ下限値以上の電力であって、前記発電装置及び電力系統に接続される二次電池の充電率に対して単調非増加となる充電率適正化電力を算出し、充放電制御部は、前記発電装置の発電電力が、前記平滑化電力から前記充電率適正化電力を減算した電力である目標出力電力より大きい場合に、前記発電電力と当該目標出力電力の差の電力を前記二次電池に充電し、前記発電装置の発電電力が前記目標出力電力より小さい場合に、前記発電電力と当該目標出力電力の差の電力を前記二次電池から放電させることを特徴とする。

また、本発明は、発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置を、前記発電装置の発電電力に基づいて、当該発電電力の平滑化後の電力である平滑化電力を算出する平滑化電力算出部、前記平滑化電力算出部が算出した平滑化電力から前記電力系統に前回の制御によって出力した電力を減算した電力に、前記電力系統に出力可能な電力の変化量の最大値を加減算することで、前記平滑化電力に対して増減可能な電力の上限値及び下限値を算出する上下限値算出部、前記上下限値算出部が算出した上限値以下かつ下限値以上の電力であって、前記発電装置及び電力系統に接続される二次電池の充電率に対して単調非増加となる充電率適正化電力を算出する適正化電力算出部、前記発電装置の発電電力が、前記平滑化電力から前記充電率適正化電力を減算した電力である目標出力電力より大きい場合に、前記発電電力と当該目標出力電力の差の電力を前記二次電池に充電し、前記発電装置の発電電力が前記目標出力電力より小さい場合に、前記発電電力と当該目標出力電力の差の電力を前記二次電池から放電させる充放電制御部として機能させるためのプログラムである。

本発明によれば、充放電制御部は、発電装置の発電電力を平滑化した平滑化電力から二次電池の充電率と目標充電率との差に基づく充電率適正化電力を減算した電力である目標出力電力と、発電電力との差に基づいて、二次電池の充放電を行う。したがって、充電率の一定制御のための補正項である充電率適正化電力に対して平滑化演算がなされないため、電力系統に出力する電力の変化量を所定の範囲内に抑え、かつ二次電池の充電率を速やかに目標充電率に近づけることができる。

本発明の第１の実施形態による出力平滑化装置を備える発電システムの構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第１の実施形態による出力平滑化装置による充放電電力の算出ロジックを示す制御ブロック図である。 本発明の第２の実施形態による出力平滑化装置を備える発電システムの構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第２の実施形態による出力平滑化装置による充放電電力の算出ロジックを示す制御ブロック図である。 本発明の第３の実施形態による出力平滑化装置による充放電電力の算出ロジックを示す制御ブロック図である。 本発明の第３の実施形態による出力平滑化装置のステップＳ２０の動作の詳細を示すフローチャートである。

《第１の実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による出力平滑化装置１４０を備える発電システムの構成を示す概略ブロック図である。
発電システムは、発電装置１１０、電力変換装置１２０、二次電池１３０、出力平滑化装置１４０を備える。

発電装置１１０は、メガソーラやウインドファームなどの自然エネルギーを用いて発電を行う。また、発電装置１１０は、電力系統及び電力変換装置１２０に接続され、電力系統及び電力変換装置１２０に発電した電力を供給する。
電力変換装置１２０は、発電装置１１０及び電力系統に接続され、電力系統の交流電力を直流電力に変換し、また二次電池１３０が出力する電力を交流電力に変換する。
二次電池１３０は、電力変換装置１２０が直流電力に変換した電力を充電し、また蓄電した電力を電力変換装置１２０に出力する。
出力平滑化装置１４０は、発電装置１１０の発電電力、並びに過去に電力系統に出力した電力及び二次電池１３０に充放電した電力に基づいて二次電池１３０の充放電を制御することで、電力系統に出力する電力を平滑化する。

次に、出力平滑化装置１４０の構成について説明する。
出力平滑化装置１４０は、発電電力計測部１４１、平滑化電力算出部１４２、充電率推定部１４３、適正化電力算出部１４４、充放電制御部１４５を備える。
発電電力計測部１４１は、発電装置１１０が発電した電力を計測する。
平滑化電力算出部１４２は、発電電力計測部１４１が計測した発電電力を平滑化した平滑化電力を算出する。本実施形態では、平滑化電力算出部１４２は、過去一定時間の間における発電電力の高周波成分を除去する一次遅れフィルタを用いて、平滑化電力を算出するが、これに限られず、移動平均などの他の方法で平滑化電力を算出することができる。
充電率推定部１４３は、二次電池１３０の電圧または電流に基づいて二次電池１３０の充電率を推定する。
適正化電力算出部１４４は、二次電池１３０の目標充電率（例えば５０％）から充電率推定部１４３が推定した充電率を減じた値に所定の比例ゲインを乗じることで、充電率の一定制御のための充電率適正化電力を算出する。つまり、適正化電力算出部１４４は、二次電池１３０の現在の充電率に対して単調非増加な充電率適正化電力を算出する。
充放電制御部１４５は、平滑化電力算出部１４２が算出した平滑化電力と適正化電力算出部１４４が算出した充電率適正化電力と発電電力計測部１４１が計測した発電電力とに基づいて、二次電池１３０を充放電する。

次に、出力平滑化装置１４０の動作について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態による出力平滑化装置１４０による充放電電力の算出ロジックを示す制御ブロック図である。
まず平滑化電力算出部１４２は、発電電力計測部１４１が計測した発電電力を取得し、一次遅れフィルタＧ_１（ｓ）により当該発電電力の高周波成分を除去することで平滑化電力を算出して充放電制御部１４５に出力する（ステップＳ１）。他方、適正化電力算出部１４４は、充電率推定部１４３が推定した二次電池１３０の現在の充電率を取得し、目標充電率から当該充電率を減算する（ステップＳ２）。次に、適正化電力算出部１４４は、当該減算した値に比例ゲインＫ_１を乗算することで充電率適正化電力を算出し、当該充電率適正化電力を充放電制御部１４５に出力する（ステップＳ３）。次に、充放電制御部１４５は、発電電力計測部１４１が計測した発電電力を取得し、平滑化電力算出部１４２が算出した平滑化電力から当該発電電力を減算する（ステップＳ４）。そして、充放電制御部１４５は、適正化電力算出部１４４が算出した適正化電力から、ステップＳ３で算出した電力を減算することで、二次電池１３０を充放電する充放電電力を算出する（ステップＳ５）。

なお、充放電制御部１４５は、充放電電力が負数である場合に、充放電電力の絶対値が示す電力で二次電池１３０の放電を行い、充放電電力が正数である場合に、充放電電力の絶対値が示す電力で二次電池１３０の充電を行う。
これは、発電電力が、平滑化電力から充電率適正化電力を減算した電力である目標出力電力より大きい場合に、充放電制御部１４５が発電電力と目標出力電力の差の電力を二次電池１３０に充電することと等価である。またこれは、発電電力が目標出力電力より小さい場合に、充放電制御部１４５が発電電力と目標出力電力の差の電力を二次電池１３０から放電させることと等価である。
これにより、二次電池１３０が充放電する電力と発電装置１１０の発電電力の総和が電力系統に出力され、電力系統には、平滑化電力から充電率適正化電力を減じた電力が出力されることとなる。

このように、本実施形態によれば、充放電制御部１４５は、発電装置１１０の発電電力を平滑化した平滑化電力から二次電池１３０の充電率と目標充電率との差に基づく充電率適正化電力を減算した電力である目標出力電力と、発電装置１００の発電電力との差に基づいて、二次電池１３０の充放電を行う。したがって、充電率の一定制御のための補正項である充電率適正化電力に対して平滑化演算がなされないため、電力系統に出力する電力の変化量を所定の範囲内に抑え、かつ二次電池１３０の充電率を速やかに目標充電率に近づけることができる。

《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態による出力平滑化装置１４０について説明する。
第１の実施形態では、発電電力を平滑化した電力から充電率適正化電力を減算した電力が電力系統に出力される。このとき、充電率適正化電力は平滑化されていない値となるため、電力系統における電力の変化量の規定から外れる可能性がある。そこで、第２の実施形態による出力平滑化装置１４０は、電力系統における電力の変化量の規定を確実に守るよう二次電池１３０の充放電を制御する。

図３は、本発明の第２の実施形態による出力平滑化装置１４０を備える発電システムの構成を示す概略ブロック図である。
第２の実施形態による出力平滑化装置１４０は、第１の実施形態による出力平滑化装置１４０に更に出力電力計測部１４６、出力電力記憶部１４７、上下限値算出部１４８を備え、適正化電力算出部１４４の動作が異なるものである。

出力電力計測部１４６は、電力系統に出力した電力を計測する。
出力電力記憶部１４７は、前回の充放電制御時に電力系統に出力した電力を記憶する。
上下限値算出部１４８は、出力電力記憶部１４７が記憶する出力電力と平滑化電力算出部１４２が算出した平滑化電力に基づいて、平滑化電力に対して増減可能な電力の上限値及び下限値を算出する。
適正化電力算出部１４４は、二次電池１３０の目標充電率から充電率推定部１４３が推定した充電率を減じた値に基づいて、上下限値算出部１４８が算出した上限値以下かつ下限値以上の充電率適正化電力を算出する。

ここで、充電率適正化電力の上限値及び下限値とすべき値について説明する。
電力系統の規定において設定される出力電力の最大変化量が毎分Ｐ_ｃワットであり、出力平滑化装置１４０の動作周期がＴ_ｓ秒である場合、動作周期Ｔ_ｓ秒単位で最大変化量の規定値を満足するための条件は、式（１）に示すとおりである。

但し、ｙ（ｎ）は、時刻ｎにおいて電力系統に出力しようとする電力（目標出力電力）を示す。

上述したとおり、時刻ｎにおいて電力系統に出力される電力ｙ（ｎ）は、平滑化電力算出部１４２が算出した平滑化電力ｘ_１（ｎ）から適正化電力算出部１４４が算出した充電率適正化電力ｘ_２（ｎ）を減算した電力であるため、この関係と式（１）から、出力最大変化率を満足する条件は、式（２）で示される。

ここで、時刻ｎにおいて平滑化電力算出部１４２が算出した電力と、時刻ｎ−１において電力系統に出力された電力は既知なので、出力最大変化率を満足するための充電率適正化電力の条件は、式（３）で示される。

つまり、平滑化電力算出部１４２が算出した平滑化電力から出力電力記憶部１４７が記憶する出力電力を減じた電力に、単位時間あたりの出力電力の許容変化量の最大値を加減算することで、充電率適正化電力の上限値及び下限値を算出することができる。

次に、出力平滑化装置１４０の動作について説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態による出力平滑化装置１４０による充放電電力の算出ロジックを示す制御ブロック図である。
まず平滑化電力算出部１４２は、発電電力計測部１４１が計測した発電電力を取得し、一次遅れフィルタにより当該発電電力を平滑化することで平滑化電力を算出して上下限値算出部１４８及び充放電制御部１４５に出力する（ステップＳ１１）。次に、上下限値算出部１４８は、出力電力記憶部１４７から、前回の制御により電力系統に出力した電力を読み出し、平滑化電力算出部１４２が算出した平滑化電力から読み出した出力電力を減算する（ステップＳ１２）。

次に、上下限値算出部１４８は、平滑化電力から出力電力を減算した電力に、単位時間あたりの出力電力の許容変化量の最大値を加算することで、平滑化電力に対して増減可能な電力の上限値を算出する（ステップＳ１３）。また、上下限値算出部１４８は、平滑化電力から出力電力を減算した電力から、単位時間あたりの出力電力の許容変化量の最大値を減算することで、平滑化電力に対して増減可能な電力の下限値を算出する（ステップＳ１４）。

次に、適正化電力算出部１４４は、充電率推定部１４３が推定した二次電池１３０の現在の充電率を取得し、目標充電率から当該充電率を減算する（ステップＳ１５）。次に、適正化電力算出部１４４は、当該減算した値に比例ゲインＫ_１を乗算した電力を算出する（ステップＳ１６）。

次に、適正化電力算出部１４４は、充電率の差に比例ゲインＫ_１を乗じた電力に対して、ステップＳ１３及びステップＳ１４で上下限値算出部１４８が算出した上限値及び下限値によるリミッタをかけることで、上限値以下かつ下限値以上の充電率適正化電力を算出し、当該充電率適正化電力を充放電制御部１４５に出力する（ステップＳ１７）。

次に、充放電制御部１４５は、発電電力計測部１４１が計測した発電電力を取得し、平滑化電力算出部１４２が算出した平滑化電力から当該発電電力を減算する（ステップＳ１８）。そして、充放電制御部１４５は、適正化電力算出部１４４が算出した適正化電力からステップＳ１８で算出した電力を減算することで、二次電池１３０を充放電する充放電電力を算出する（ステップＳ１９）。

このように、本実施形態によれば、適正化電力算出部１４４が算出する充電率適正化電力は、平滑化電力から前回の制御による出力電力を減算した電力に、電力系統に出力可能な電力の変化量の最大値を加減算した上限値及び下限値を満たす。これにより、出力平滑化装置１４０は、電力系統における電力の変化量の規定を確実に守るよう二次電池１３０の充放電を制御することができる。

なお、適正化電力算出部１４４のステップＳ１７におけるリミッタ制御の効果を最大限に活用するために、ステップＳ１６における比例ゲインＫ_１は、第１の実施形態における比例ゲインＫ_１と比較して大きく設定しておくことが好ましい。

また、本実施形態では、Ｔ_ｓ毎の変化率から上下限値を算出する場合について説明したが、これに限られず、例えば過去１分の出力電力を記憶してその変化量を算出し、過去１分間の変化量が所定の範囲内となるように上下限値を設定するようにしても良い。

《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態による出力平滑化装置１４０について説明する。
二次電池１３０の充電率は、必ずしも目標充電率（例えば、５０％）で一定となることが要求されるものではなく、出力電力の平滑化のための充放電を十分に行うことができ、かつ二次電池１３０の劣化が起こらない範囲（例えば、４０％〜６０％）であれば良い場合がある。そこで、第３の実施形態による出力平滑化装置１４０は、二次電池１３０の充電率が所定の範囲を超えた場合に、充電率が目標充電率に近づくよう二次電池１３０の充放電を制御する。

図５は、本発明の第３の実施形態による出力平滑化装置１４０による充放電電力の算出ロジックを示す制御ブロック図である。
第３の実施形態による出力平滑化装置１４０は、第２の実施形態による出力平滑化装置１４０と適正化電力算出部１４４の動作が異なるものである。具体的には、第３の実施形態による適正化電力算出部１４４は、二次電池１３０の現在の充電率が充電率許容範囲内にある場合に適正化電力を０とする。

図５に示すように、第３の実施形態による出力平滑化装置１４０の動作は、第２の実施形態のステップＳ１５、Ｓ１６の処理に代えて、ステップＳ２０の処理を行う。したがって、ここでは第３の実施形態による出力平滑化装置１４０のステップＳ２０の処理について説明する。

図６は、本発明の第３の実施形態による出力平滑化装置１４０のステップＳ２０の動作の詳細を示すフローチャートである。
適正化電力算出部１４４は、充電率推定部１４３から二次電池１３０の現在の充電率を取得する（ステップＳ２１）。次に、適正化電力算出部１４４は、前回の制御時においてステップＳ２０で出力した値が０であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。すなわち、適正化電力算出部１４４は、前回の制御において出力した適正化電力算出部１４４が０であるか否かを判定する。なお、適正化電力算出部１４４は、前回のステップＳ２０で出力した値をバッファに格納して記憶しておく。
また、前回の制御時においてステップＳ２０で出力した値が０である場合、二次電池１３０の前回の充電率は、充電率許容範囲内の値である。他方、前回の制御時においてステップＳ２０で出力した値が０でない場合、二次電池１３０の前回の充電率は、充電率許容範囲±Ｒ％の範囲外の値である。ただし、Ｒは正の整数である。

適正化電力算出部１４４は、前回のステップＳ２０における出力が０であったと判定した場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、充電率推定部１４３から取得した充電率が、所定の充電率許容範囲の上限値（例えば、６０％）以下であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。

二次電池１３０の充電率が充電率許容範囲の上限値より大きい場合（ステップＳ２３：ＮＯ）、適正化電力算出部１４４は、ステップＳ２０の出力として負の電力−Ｐを出力する（ステップＳ２４）。なお、ステップＳ２３において充電率が充電率許容範囲の上限値より大きいということは、二次電池１３０の充電率が充電率許容範囲の上限値以下から充電率許容範囲の上限値を超える値になったことを示す。

他方、二次電池１３０の充電率が充電率許容範囲の上限値以下である場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、適正化電力算出部１４４は、充電率推定部１４３から取得した充電率が、所定の充電率許容範囲の下限値（例えば、４０％）以上であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。

二次電池１３０の充電率が充電率許容範囲の下限値未満である場合（ステップＳ２５：ＮＯ）、適正化電力算出部１４４は、ステップＳ２０の出力として正の電力Ｐを出力する（ステップＳ２６）。なお、ステップＳ２５において充電率が充電率許容範囲の下限値未満であるということは、二次電池１３０の充電率が充電率許容範囲の下限値以上から充電率許容範囲の下限値未満になったことを示す。

他方、二次電池１３０の充電率が充電率許容範囲の下限値以上である場合（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、適正化電力算出部１４４は、ステップＳ２０の出力として０を出力する（ステップＳ２７）。

また、前回のステップＳ２０における出力が０でない場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、適正化電力算出部１４４は、充電率推定部１４３から取得した充電率が、所定の充電率許容範囲の上限値−Ｒ％（Ｒ＝５である場合は５５％）以下であるか否かを判定する（ステップＳ２８）。

二次電池１３０の充電率が充電率許容範囲の上限値−Ｒ％より大きい場合（ステップＳ２８：ＮＯ）、適正化電力算出部１４４は、ステップＳ２０の出力として負の電力−Ｐを出力する（ステップＳ２４）。なお、ステップＳ２８において充電率が充電率許容範囲の上限値−Ｒ％より大きいということは、二次電池１３０の充電率が充電率許容範囲の上限値−Ｒ％以下から充電率許容範囲の上限値−Ｒ％を超える値になったことを示す。

他方、二次電池１３０の充電率が充電率許容範囲の上限値−Ｒ％以下である場合（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、適正化電力算出部１４４は、充電率推定部１４３から取得した充電率が、所定の充電率許容範囲の下限値＋Ｒ％（Ｒ＝５である場合は４５％）以上であるか否かを判定する（ステップＳ２９）。

二次電池１３０の充電率が充電率許容範囲の下限値＋Ｒ％未満である場合（ステップＳ２９：ＮＯ）、適正化電力算出部１４４は、ステップＳ２０の出力として正の電力Ｐを出力する（ステップＳ２６）。なお、ステップＳ２９において充電率が充電率許容範囲の下限値＋Ｒ％未満であるということは、二次電池１３０の充電率が充電率許容範囲の下限値＋Ｒ％以上から充電率許容範囲の下限値＋Ｒ％未満になったことを示す。

他方、二次電池１３０の充電率が充電率許容範囲の下限値＋Ｒ％以上である場合（ステップＳ２９：ＹＥＳ）、適正化電力算出部１４４は、ステップＳ２０の出力として０を出力する（ステップＳ２７）。

以上が、第３の実施形態による出力平滑化装置１４０のステップＳ２０の動作である。
なお、上述した動作は、充電許容範囲の上限値と下限値の平均値を目標充電率とし、充電許容範囲の幅の２分の１の値を第１の閾値とし、第１の閾値−Ｒ％の値を第２の閾値とした場合に、以下に示す動作と等価である。すなわち、適正化電力算出部１４４は、目標充電率と二次電池１３０の現在の充電率との差が第１の閾値以上から第１の閾値未満になった場合に、以降のステップＳ２０の出力を０とする。また、適正化電力算出部１４４は、目標充電率と二次電池１３０の現在の充電率との差が第２の閾値未満から第２の閾値以上になった場合に、以降のステップＳ２０の出力をＰまたは−Ｐとする。

上述した処理により、ステップＳ２０の出力は、二次電池１３０の充電率が充電率許容範囲の下限値未満である場合に、Ｐとなる。また、ステップＳ２０の出力は、二次電池１３０の充電率が充電率許容範囲の下限値以上かつ充電率許容範囲の下限値＋Ｒ％未満である場合に、Ｐまたは０となる。また、ステップＳ２０の出力は、二次電池１３０の充電率が充電率許容範囲の下限値＋Ｒ％以上かつ充電率許容範囲の上限値−Ｒ％以下である場合に、０となる。また、ステップＳ２０の出力は、二次電池１３０の充電率が充電率許容範囲の上限値−Ｒ％より大きく充電率許容範囲の上限値以下である場合に、−Ｐまたは０となる。また、ステップＳ２０の出力は、二次電池１３０の充電率が充電率許容範囲の上限値より大きい場合に、−Ｐとなる。
このことから、ステップＳ２０の出力は、二次電池１３０の現在の充電率に対して単調非増加となることが分かる。したがって、以降のステップＳ１７によりリミッタ処理がなされることで得られる充電率適正化電力も、二次電池１３０の現在の充電率に対して単調非増加となる。

このように、本実施形態によれば、出力平滑化装置１４０は、充電率許容範囲の上下限値に基づいて充放電を制御する。これにより、二次電池１３０の充電率が充電率許容範囲を超えた場合に、充電率が目標充電率に近づくよう二次電池１３０の充放電を制御することができる。

なお、本実施形態では、二次電池１３０の充電率が充電率許容範囲の上限値−Ｒ％を下回ったとき、または二次電池１３０の充電率が充電率許容範囲の下限値＋Ｒ％を超えたときに、以降の充電率適正化電力を０とする場合について説明したが、これに限られず、例えば、二次電池１３０の充電率が充電率許容範囲外の値になったときに、充電率適正化電力を０とするようにしても良い。

また、本実施形態では、ステップＳ２０の出力としてＰ、０、−Ｐの何れかを出力する場合について説明したが、これに限られず、例えば±Ｐに代えて、目標充電率から現在の充電率を減じた値に所定の比例ゲインを乗じた値をステップＳ２０の出力としても良い。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

上述の出力平滑化装置１４０は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１１０…発電装置 １２０…電力変換装置 １３０…二次電池 １４０…出力平滑化装置 １４１…発電電力計測部 １４２…平滑化電力算出部 １４３…充電率推定部 １４４…適正化電力算出部 １４５…充放電制御部 １４６…出力電力計測部 １４７…出力電力記憶部 １４８…上下限値算出部

Claims (5)

1. 発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置であって、
   前記発電装置の発電電力に基づいて、当該発電電力の平滑化後の電力である平滑化電力を算出する平滑化電力算出部と、
   前記平滑化電力算出部が算出した平滑化電力から前記電力系統に前回の制御によって出力した電力を減算した電力に、前記電力系統に出力可能な電力の変化量の最大値を加減算することで、前記平滑化電力に対して増減可能な電力の上限値及び下限値を算出する上下限値算出部と、
   前記上下限値算出部が算出した上限値以下かつ下限値以上の電力であって、前記発電装置及び電力系統に接続される二次電池の現在の充電率に対して単調非増加となる充電率適正化電力を算出する適正化電力算出部と、
   前記発電装置の発電電力が、前記平滑化電力から前記充電率適正化電力を減算した電力である目標出力電力より大きい場合に、前記発電電力と当該目標出力電力の差の電力を前記二次電池に充電し、前記発電装置の発電電力が前記目標出力電力より小さい場合に、前記発電電力と当該目標出力電力の差の電力を前記二次電池から放電させる充放電制御部とを備えることを特徴とする出力平滑化装置。
2. 前記適正化電力算出部は、前記二次電池の目標充電率と当該二次電池の現在の充電率との差が所定の閾値未満である場合に、前記充電率適正化電力を０とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の出力平滑化装置。
3. 前記適正化電力算出部は、前記目標充電率と前記二次電池の現在の充電率との差が第１の閾値以上から当該第１の閾値未満になった場合に、以降の充電率適正化電力を０とし、前記目標充電率と前記二次電池の現在の充電率との差が前記第１の閾値より大きい値である第２の閾値未満から当該第２の閾値以上になった場合に、以降の充電率適正化電力を、前記二次電池の現在の充電率に対して単調非増加となる値とする
   ことを特徴とする請求項２に記載の出力平滑化装置。
4. 発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置を用いた出力平滑化方法であって、
   平滑化電力算出部は、前記発電装置の発電電力に基づいて、当該発電電力の平滑化後の電力である平滑化電力を算出し、
   上下限値算出部は、前記平滑化電力算出部が算出した平滑化電力から前記電力系統に前回の制御によって出力した電力を減算した電力に、前記電力系統に出力可能な電力の変化量の最大値を加減算することで、前記平滑化電力に対して増減可能な電力の上限値及び下限値を算出し、
   適正化電力算出部は、前記上下限値算出部が算出した上限値以下かつ下限値以上の電力であって、前記発電装置及び電力系統に接続される二次電池の充電率に対して単調非増加となる充電率適正化電力を算出し、
   充放電制御部は、前記発電装置の発電電力が、前記平滑化電力から前記充電率適正化電力を減算した電力である目標出力電力より大きい場合に、前記発電電力と当該目標出力電力の差の電力を前記二次電池に充電し、前記発電装置の発電電力が前記目標出力電力より小さい場合に、前記発電電力と当該目標出力電力の差の電力を前記二次電池から放電させる
   ことを特徴とする出力平滑化方法。
5. 発電装置が発電した電力を平滑化して電力系統に出力させる出力平滑化装置を、
   前記発電装置の発電電力に基づいて、当該発電電力の平滑化後の電力である平滑化電力を算出する平滑化電力算出部、
   前記平滑化電力算出部が算出した平滑化電力から前記電力系統に前回の制御によって出力した電力を減算した電力に、前記電力系統に出力可能な電力の変化量の最大値を加減算することで、前記平滑化電力に対して増減可能な電力の上限値及び下限値を算出する上下限値算出部、
   前記上下限値算出部が算出した上限値以下かつ下限値以上の電力であって、前記発電装置及び電力系統に接続される二次電池の充電率に対して単調非増加となる充電率適正化電力を算出する適正化電力算出部、
   前記発電装置の発電電力が、前記平滑化電力から前記充電率適正化電力を減算した電力である目標出力電力より大きい場合に、前記発電電力と当該目標出力電力の差の電力を前記二次電池に充電し、前記発電装置の発電電力が前記目標出力電力より小さい場合に、前記発電電力と当該目標出力電力の差の電力を前記二次電池から放電させる充放電制御部として機能させるためのプログラム。

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