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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-19
(45)【発行日】2024-08-27
(54)【発明の名称】蓄電システム及び蓄電装置
(51)【国際特許分類】
H02J 7/34 20060101AFI20240820BHJP
H02J 7/35 20060101ALI20240820BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20240820BHJP
H02J 7/02 20160101ALI20240820BHJP
H02J 7/10 20060101ALI20240820BHJP
H02J 1/00 20060101ALI20240820BHJP
H02J 1/10 20060101ALI20240820BHJP
【ＦＩ】
H02J7/34 B
H02J7/34 J
H02J7/35 B
H02J7/00 302C
H02J7/02 J
H02J7/10 P
H02J1/00 306L
H02J1/10
H02J1/00 306M
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020171166
(22)【出願日】2020-10-09
(65)【公開番号】P2022062948
(43)【公開日】2022-04-21
【審査請求日】2023-10-05
(73)【特許権者】
【識別番号】507151526
【氏名又は名称】株式会社ＧＳユアサ
(74)【代理人】
【識別番号】100097113
【弁理士】
【氏名又は名称】堀 城之
(72)【発明者】
【氏名】松本 剛幸
(72)【発明者】
【氏名】山口 友寛
【審査官】滝谷 亮一
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１６９０８３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／１７０８１１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００５－２２４００９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／１４５９９７（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ７／３４
Ｈ０２Ｊ ７／３５
Ｈ０２Ｊ ７／００
Ｈ０２Ｊ ７／０２
Ｈ０２Ｊ ７／１０
Ｈ０２Ｊ １／００
Ｈ０２Ｊ １／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
直流電力を蓄電する蓄電池が接続された蓄電装置を基本単位とし、ＤＣ接続バスに接続された複数の前記蓄電装置が前記ＤＣ接続バスのグリッド電圧の制御で自律的に充電または放電を制御する蓄電システムであって、１以上の前記蓄電装置は、
前記ＤＣ接続バスに接続され、電流－電圧ドループ特性を使用して充放電電流を制御する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータで変換された電力を検出する電力検出部と、
前記充放電電流がゼロとなるオフセット電圧が制御領域の中間電圧である前記電流－電圧ドループ特性を基準特性とし、前記電力検出部によって検出された電力と予め設定された電力－電圧ドループ特性とに基づいて算出されるグリッド電圧指令と前記グリッド電圧との偏差に応じて前記基準特性から前記オフセット電圧を移動させた前記電流－電圧ドループ特性を、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータで使用する前記電流－電圧ドループ特性として決定する特性制御部と、を具備することを特徴とする蓄電システム。
【請求項2】
前記電流－電圧ドループ特性は、出力電力の最小値及び最大値が、前記電流－電圧ドループ特性における制御領域の制御下限電圧及び制御上限電圧となる１次関数の演算式による垂下特性をもつことを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項3】
前記蓄電池の蓄電量としてＳＯＣを算出する蓄電量検出部を具備し、前記特性制御部は、前記蓄電量検出部によって算出された前記ＳＯＣに応じて前記電力‐電圧ドループ特性の傾きを変更させ、前記電力‐電圧ドループ特性を前記ＳＯＣで重みづけすることで、前記蓄電装置の蓄電量に応じて充放電電力量を制御することを特徴とする請求項２に記載の蓄電システム。
【請求項4】
前記蓄電池の蓄電量としてＳＯＣを算出する蓄電量検出部を具備し、前記特性制御部は、充電方向では前記電流－電圧ドループ特性の移動速度を前記ＳＯＣが少ないほど早く、放電方向では前記電流－電圧ドループ特性の移動速度を前記ＳＯＣが多いほど早くそれぞれ制御することを特徴とする請求項２に記載の蓄電システム。
【請求項5】
ＤＣ接続バスに接続されて前記ＤＣ接続バスのグリッド電圧の制御で自律的に充電または放電を制御する蓄電装置は、前記ＤＣ接続バスに接続され、電流－電圧ドループ特性を使用して充放電電流を自律的に制御する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータで変換された電力を検出する電力検出部と、
前記充放電電流がゼロとなるオフセット電圧が制御領域の中間電圧である前記電流－電圧ドループ特性を基準特性とし、前記電力検出部によって検出された電力と予め設定された電力－電圧ドループ特性とに基づいて算出されるグリッド電圧指令と前記グリッド電圧との偏差に応じて前記基準特性から前記オフセット電圧を移動させた前記電流－電圧ドループ特性を、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータで使用する前記電流－電圧ドループ特性として決定する特性制御部と、を具備することを特徴とする蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、分散設置された複数の電力蓄電装置間で電力融通を行う蓄電システム及び蓄電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、自然エネルギーの利用方法として、系統連系ではなく自己消費（自家消費）システムへのシフトが予想されている。自己消費システムとしては、例えば、防災拠点において、太陽電池装置で発電された電力を蓄電する蓄電装置が考えられる。
【0003】
そこで、本出願人は、ＤＣグリッドに接続された双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを放電用と充電用とに切り換えて設定するだけで、各蓄電装置間の電力融通を制御することができ、エネルギーの利用効率が高く、リスク低減された安価なシステムを提案した（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第６４５８８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来技術では、充電設定時と放電設定時とで異なる充電ドループ特性と放電ドループ特性とをそれぞれ用いて、充電設定時に充電電流がゼロになる制御下限電圧と放電設定時に放電電流がゼロになる制御上限電圧との間をグリッド電圧の制御範囲として運用している。しかしながら、ＤＣ接続バスへの負荷機器や発電機器の接続によるＤＣグリッドの負荷変動に対応することができず、グリッド電圧を制御範囲に抑制できなくなるという問題点があった。
【0006】
すなわち、グリッド電圧が下限電圧を下回ってしまうＤＣグリッドの負荷変動に対して、充電設定されている蓄電装置は対応することできず、グリッド電圧を制御範囲に抑制できなくなってしまう。また、グリッド電圧が上限電圧を上回ってしまうとＤＣグリッドの負荷変動に対して、放電設定されている蓄電装置は対応することできず、グリッド電圧を制御範囲に抑制できなくなってしまう。
【0007】
本発明の目的は、従来技術の上記問題を解決し、ＤＣ接続バスの負荷変動に対応してグリッド電圧を制御範囲内で追従させることができる蓄電システム及び蓄電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の蓄電システムは、直流電力を蓄電する蓄電池が接続された蓄電装置を基本単位とし、ＤＣ接続バスに接続された複数の前記蓄電装置が前記ＤＣ接続バスのグリッド電圧の制御で自律的に充電または放電を制御する蓄電システムであって、１以上の前記蓄電装置は、前記ＤＣ接続バスに接続され、電流－電圧ドループ特性を使用して充放電電流を制御する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータで変換された電力を検出する電力検出部と、前記充放電電流がゼロとなるオフセット電圧が制御領域の中間電圧である前記電流－電圧ドループ特性を基準特性とし、前記電力検出部によって検出された電力と予め設定された電力－電圧ドループ特性とに基づいて算出されるグリッド電圧指令と前記グリッド電圧との偏差に応じて前記基準特性から前記オフセット電圧を移動させた前記電流－電圧ドループ特性を、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータで使用する前記電流－電圧ドループ特性として決定する特性制御部と、を具備することを特徴とする。
また、本発明の蓄電装置は、ＤＣ接続バスに接続されて前記ＤＣ接続バスのグリッド電圧の制御で自律的に充電または放電を制御する蓄電装置は、前記ＤＣ接続バスに接続され、電流－電圧ドループ特性を使用して充放電電流を自律的に制御する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータで変換された電力を検出する電力検出部と、前記充放電電流がゼロとなるオフセット電圧が制御領域の中間電圧である前記電流－電圧ドループ特性を基準特性とし、前記電力検出部によって検出された電力と予め設定された電力－電圧ドループ特性とに基づいて算出されるグリッド電圧指令と前記グリッド電圧との偏差に応じて前記基準特性から前記オフセット電圧を移動させた前記電流－電圧ドループ特性を、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータで使用する前記電流－電圧ドループ特性として決定する特性制御部と、を具備することを特徴とする。
また、本発明の蓄電装置は、ＤＣ接続バスに接続されて前記ＤＣ接続バスのグリッド電圧の制御で自律的に充電または放電を制御する蓄電装置は、前記ＤＣ接続バスに接続され、電流－電圧ドループ特性を使用して充放電電流を自律的に制御する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータで変換された電力を検出する電力検出部と、前記充放電電流がゼロとなるオフセット電圧が制御領域の中間電圧である前記電流－電圧ドループ特性を基準特性とし、前記電力検出部によって検出された電力と予め設定された電力－電圧ドループ特性とに基づいて算出されるグリッド電圧指令と前記グリッド電圧との偏差に応じて前記基準特性から前記オフセット電圧を移動させた前記電流－電圧ドループ特性を、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータで使用する前記電流－電圧ドループ特性として決定する特性制御部と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、ドループ制御の基準を制御領域の中心に設定した電流－電圧ドループ特性によって、充放電方向にシームレスで対応可能に制御することできるため、ＤＣ接続バスの負荷変動に対応してグリッド電圧を制御範囲内で追従させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明に係る蓄電システムの実施の形態の構成例を示す構成図である。
【図9】本発明に係る蓄電システムにおける放電方向の動作を説明する図である。
【図10】本発明に係る蓄電システムにおける充電方向の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態において、同様の機能を示す構成には、同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【0012】
本実施の形態は、図１を参照すると、蓄電池２が接続された蓄電装置１を１つの基本単位として、複数の蓄電装置１をＤＣ接続バス２０で並列に接続し、蓄電装置１間の電力融通を実施する蓄電システムである。なお、ＤＣ接続バス２０は、無電源地域や防災地区等を想定しており、安定した電源（電力系統等）に接続されておらず、低インピーダンスのＤＣグリッドを形成している。また、図１には、Ｎ台の蓄電装置１をＤＣ接続バス２０に接続した例が示されており、ＤＣ接続バス２０に接続する蓄電装置１の台数には制限はない。
【0013】
図２を参照すると、蓄電装置１は、グリッド接続端子Ｔ１と、蓄電池接続端子Ｔ２と、ＰＶ接続端子Ｔ３と、負荷接続端子Ｔ４とをそれぞれ備えている。
【0014】
グリッド接続端子Ｔ１は、ＤＣ接続バス２０に接続され、直流電力を送受電する端子である。蓄電池接続端子Ｔ２は、接続された蓄電池２の充放電用の端子である。ＰＶ接続端子Ｔ３は、接続箱３１を介して接続された太陽電池３によって発電された直流電力を受電する端子である。負荷接続端子Ｔ４は、接続された負荷４に電力を供給する端子である。
【0015】
蓄電装置１は、図２を参照すると、第１双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１（以下、第１ＤＣ／ＤＣ１１と称す）と、第２双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２（以下、第２ＤＣ／ＤＣ１２と称す）と、ＭＰＰＴＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、ＰＣＳ１４と、電流センサ１５と、電力検出部１６と、蓄電量検出部１７と、特性制御部１８とを備えている。そして、第１ＤＣ／ＤＣ１１と、第２ＤＣ／ＤＣ１２と、ＭＰＰＴＤＣ／ＤＣコンバータ１３及びＰＣＳ１４は、ＤＣリンク１９を介して接続されている。
【0016】
第２ＤＣ／ＤＣ１２は、蓄電池接続端子Ｔ２とＤＣリンク１９との間に接続され、ＤＣリンク１９のＤＣリンク電圧一定制御（固定値制御）で蓄電池２を充放電する充放電器である。第２ＤＣ／ＤＣ１２は、蓄電池２を充電する際、ＤＣリンク１９の直流電圧を蓄電池２の充電に適した電圧に変換して蓄電池２への充電を行う。また、第２ＤＣ／ＤＣ１２は、蓄電池２から放電する際、蓄電池２の直流電圧をＤＣリンク１９の直流電圧に変換して蓄電池２からの放電を行う。
【0017】
ＭＰＰＴＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、ＰＶ接続端子Ｔ３とＤＣリンク１９との間に接続され、太陽電池３によって発電された直流電力を受電する最大電力点追従方式（ＭＰＰＴ：Maximum Power Point Tracking）のＤＣ／ＤＣコンバータである。ＭＰＰＴＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、太陽電池３から受電した直流電力をＤＣリンク１９に出力する。
【0018】
ＰＣＳ１４は、負荷接続端子Ｔ４とＤＣリンク１９との間に接続され、ＤＣリンク１９の直流電圧を負荷４に適した電力に変換して負荷４に供給するパワーコンディショナシステムである。
【0019】
電流センサ１５は、蓄電池２が充放電される際の充放電電流を検出して蓄電量検出部１７に出力する。
【0020】
電力検出部１６は、第１ＤＣ／ＤＣ１１に接続され、第１ＤＣ／ＤＣ１１で変換された電力ＰＯＵＴを検出し、検出された電力ＰＯＵＴとグリッド電圧Ｖｇｒｉｄとを特性制御部１８に出力する。なお、本実施の形態において電力検出部１６は、充電方向の電力ＰＯＵＴを正とし、放電方向の電力ＰＯＵＴを負として検出する。
【0021】
蓄電量検出部１７は、蓄電池２の蓄電量の検出として、電流センサ１５によって検出された蓄電池２の充放電電流に基づいて、ＳＯＣ（ＳＯＣ：State of charge）を算出する。蓄電量検出部１７は、蓄電池２の充電電流と、放電電流とそれぞれ積算し、その差分値に基づいてＳＯＣを算出する。なお、蓄電量は、蓄電池２の端子電圧等に基づいて検出しても良い。
【0022】
特性制御部１８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたマイクロコンピュータ等の情報処理部である。ＲＯＭには制御プログラムが記憶されている。特性制御部１８のＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムを読み出し、制御プログラムをＲＡＭに展開させることで動作する。
【0023】
特性制御部１８は、電力検出部１６によって検出された電力ＰＯＵＴと、蓄電量検出部１７によって算出されたＳＯＣとに基づいて、一次関数の演算式による垂下特性を有する電流－電圧ドループ特性を決定する。
【0024】
第１ＤＣ／ＤＣ１１は、グリッド接続端子Ｔ１とＤＣリンク１９との間に接続され、特性制御部１８によって決定された電流－電圧ドループ特性に基づいて、ＤＣ接続バス２０の電圧（以下、グリッド電圧と称す）に応じて充放電電流を自律的に制御する。
【0025】
まず、本実施の形態の蓄電システムにおける制御モデルについて図３乃至図５を参照して詳細に説明する。
図３（ａ）は、ＤＣ接続バス２０に接続されたＮ台の蓄電装置１をモデル化したものである。図３（ａ）において、ｉ１～ｉＮは、Ｎ台の蓄電装置１それぞれの充放電電流であり、Ｒは、電流－電圧ドループ特性の傾きとなる仮想抵抗値である。そして、Ｖｏｆ１～ＶｏｆＮは、ＤＣ接続バス２０のグリッド電圧Ｖｇｒｉｄとｉ１～ｉＮとＲとから導出されるＮ台の蓄電装置１それぞれのオフセット電圧である。
図３（ａ）は、ＤＣ接続バス２０に接続されたＮ台の蓄電装置１をモデル化したものである。図３（ａ）において、ｉ１～ｉＮは、Ｎ台の蓄電装置１それぞれの充放電電流であり、Ｒは、電流－電圧ドループ特性の傾きとなる仮想抵抗値である。そして、Ｖｏｆ１～ＶｏｆＮは、ＤＣ接続バス２０のグリッド電圧Ｖｇｒｉｄとｉ１～ｉＮとＲとから導出されるＮ台の蓄電装置１それぞれのオフセット電圧である。
【0026】
図３（ａ）のモデルによると、ｋ台目の蓄電装置１における充放電電流ｉｋは、
ｉｋ＝Ｖｇｒｉｄ／Ｒ－Ｖｏｆｋ／Ｒ
となり、
Ｎ台の蓄電装置１の合計充放電電流ｉΣは、Ｖｏｆ１～ＶｏｆＮの平均をＶｏｆａｖｒとすると、
ｉΣ＝Ｎ×Ｖｇｒｉｄ／Ｒ－Ｎ×Ｖｏｆａｖｒ／Ｒ
となる。
ｉｋ＝Ｖｇｒｉｄ／Ｒ－Ｖｏｆｋ／Ｒ
となり、
Ｎ台の蓄電装置１の合計充放電電流ｉΣは、Ｖｏｆ１～ＶｏｆＮの平均をＶｏｆａｖｒとすると、
ｉΣ＝Ｎ×Ｖｇｒｉｄ／Ｒ－Ｎ×Ｖｏｆａｖｒ／Ｒ
となる。
【0027】
従って、系全体のモデルは、図３（ｂ）で表すことができ、系全体ドループ特性は、図３（ｃ）に示す系全体のブロック図のように
Ｖｇｒｉｄ＝（Ｒ／Ｎ）×ｉΣ＋Ｖｏｆａｖｒ
となる。なお、図３（ｂ）に示すｉＬＯＡＤは、ＤＣ接続バス２０に接続された負荷電流であり、
ｉΣ＝－ｉＬＯＡＤ
の関係である。
Ｖｇｒｉｄ＝（Ｒ／Ｎ）×ｉΣ＋Ｖｏｆａｖｒ
となる。なお、図３（ｂ）に示すｉＬＯＡＤは、ＤＣ接続バス２０に接続された負荷電流であり、
ｉΣ＝－ｉＬＯＡＤ
の関係である。
【0028】
これにより、負荷電流ｉＬＯＡＤの変化量ΔｉＬＯＡＤが与えるグリッド電圧Ｖｇｒｉｄの変動量ΔＶｇｒｉｄは、
ΔＶｇｒｉｄ＝（Ｒ／Ｎ）×ΔｉΣ
となって、変化量ΔｉＬＯＡＤにより発生する変動量ΔＶｇｒｉｄは、図４（ａ）に示すように単機の動作特性にも同量の電圧変動として現れる。
ΔＶｇｒｉｄ＝（Ｒ／Ｎ）×ΔｉΣ
となって、変化量ΔｉＬＯＡＤにより発生する変動量ΔＶｇｒｉｄは、図４（ａ）に示すように単機の動作特性にも同量の電圧変動として現れる。
【0029】
また、系全体のオフセット電圧Ｖｏｆの変化量Ｖｏｆａｖｒが与えるグリッド電圧Ｖｇｒｉｄの変動量ΔＶｇｒｉｄは、
ΔＶｇｒｉｄ＝ΔＶｏｆａｖｒ
となって、変化量Ｖｏｆａｖｒにより発生する変動量ΔＶｇｒｉｄは、図４（ｂ）に示すように単機の動作特性にも同量の電圧変動として現れる。
ΔＶｇｒｉｄ＝ΔＶｏｆａｖｒ
となって、変化量Ｖｏｆａｖｒにより発生する変動量ΔＶｇｒｉｄは、図４（ｂ）に示すように単機の動作特性にも同量の電圧変動として現れる。
【0030】
そこで、本実施の形態では、図５（ａ）に点線で示すように、充放電電流がゼロとなるオフセット電圧Ｖｏｆがドループ制御領域（制御下限電圧Ｖｃｍｉｎ－制御上限電圧Ｖｃｍａｘ）の中間電圧Ｖｃｍｉｄである電流－電圧ドループ特性を基準特性として、負荷電流の両極性の変化にシームレスで対応できるようにした。そして、図５（ｂ）に示すように、外乱（負荷および系の変動）に起因する変化量ΔｉＬＯＡＤや変化量Ｖｏｆａｖｒが与える変動量ΔＶｇｒｉｄを単機の蓄電装置１において電流－電圧ドループ特性のオフセット電圧Ｖｏｆを基準特性（中間電圧Ｖｃｍｉｄ）から図５（ａ）に実線で示すように移動制御することで任意のグリッド電圧Ｖｇｒｉｄにコントロールする。なお、図５（ａ）に示す一点鎖線は、移動制御された単機のドループ特性を合計した系全体のドループ特性であり、グリッド電圧Ｖｇｒｉｄは、系全体のドループ特性と負荷電流ｉＬＯＡＤとの交点にコントロールされる。
【0031】
次に、特性制御部１８によるドループ特性決定動作を図６乃至図８を参照して詳細に説明する。
特性制御部１８は、図６を参照すると、電力検出部１６によって検出された電力ＰＯＵＴと、蓄電量検出部１７によって算出されたＳＯＣとに基づいて、グリッド電圧指令Ｖｇｒｉｄ＊を算出するグリッド電圧算出部１８１と、グリッド電圧指令Ｖｇｒｉｄ＊と、フィードバックされたグリッド電圧Ｖｇｒｉｄとの偏差に基づいて、オフセット電圧指令Ｖｏｆ＊を算出するオフセット電圧算出部１８２とを備えている。
特性制御部１８は、図６を参照すると、電力検出部１６によって検出された電力ＰＯＵＴと、蓄電量検出部１７によって算出されたＳＯＣとに基づいて、グリッド電圧指令Ｖｇｒｉｄ＊を算出するグリッド電圧算出部１８１と、グリッド電圧指令Ｖｇｒｉｄ＊と、フィードバックされたグリッド電圧Ｖｇｒｉｄとの偏差に基づいて、オフセット電圧指令Ｖｏｆ＊を算出するオフセット電圧算出部１８２とを備えている。
【0032】
グリッド電圧算出部１８１には、図７に示すように、出力電力の最小値Ｐｃｍｉｎ及び最大値Ｐｃｍａｘが、電流－電圧ドループ特性における制御領域の制御下限電圧Ｖｃｍｉｎ及び制御上限電圧Ｖｃｍａｘとなる１次関数の演算式による垂下特性をもつ電力‐電圧ドループ特性が設定されている。グリッド電圧算出部１８１は、この電力‐電圧ドループ特性を用いることでグリッド電圧指令Ｖｇｒｉｄ＊を
Ｖｇｒｉｄ＊＝
(１／Ｋｓｏｃ)×［(Ｖｃｍａｘ－Ｖｃｍｉｎ)／(Ｐｃｍａｘ－Ｐｃｍｉｎ)］×ＰＯＵＴ＋Ｖｃｍｉｄ
によって算出する。これにより、電力検出部１６によって検出された電力ＰＯＵＴに応じて、充電時はグリッド電圧指令Ｖｇｒｉｄ＊が中間電圧Ｖｃｍｉｄから制御上限電圧Ｖｃｍａｘの方向へ，放電時はグリッド電圧指令Ｖｇｒｉｄ＊が中間電圧Ｖｃｍｉｄから制御下限電圧Ｖｃｍｉｎの方向へそれぞれ操作される。
Ｖｇｒｉｄ＊＝
(１／Ｋｓｏｃ)×［(Ｖｃｍａｘ－Ｖｃｍｉｎ)／(Ｐｃｍａｘ－Ｐｃｍｉｎ)］×ＰＯＵＴ＋Ｖｃｍｉｄ
によって算出する。これにより、電力検出部１６によって検出された電力ＰＯＵＴに応じて、充電時はグリッド電圧指令Ｖｇｒｉｄ＊が中間電圧Ｖｃｍｉｄから制御上限電圧Ｖｃｍａｘの方向へ，放電時はグリッド電圧指令Ｖｇｒｉｄ＊が中間電圧Ｖｃｍｉｄから制御下限電圧Ｖｃｍｉｎの方向へそれぞれ操作される。
【0033】
（１／Ｋｓｏｃ）は、電力‐電圧ドループ特性を蓄電量検出部１７によって算出されたＳＯＣで重みづけするための係数である。本実施の形態において、Ｋｓｏｃは、図８に示すように、ＳＯＣに基づいて.555以上1.0以下の値に算出される。そして、Ｋｓｏｃは、電力ＰＯＵＴの極性を用いて演算式を変え、電力ＰＯＵＴが正で充電方向である場合、蓄電量が少ないほど小さい値となり、電力ＰＯＵＴが負で放電方向である場合、蓄電量が多いほど小さい値となる。従って、電力ＰＯＵＴが正で充電方向である場合、蓄電量が少ないほど電力‐電圧ドループ特性の傾きが大きくなるため、算出されるグリッド電圧指令Ｖｇｒｉｄ＊は、蓄電量が多い蓄電装置１よりも蓄電量が少ない蓄電装置１の方が大きい値となる。また、電力ＰＯＵＴが負で放電方向である場合、蓄電量が多いほど電力‐電圧ドループ特性の傾きが大きくなるため、算出されるグリッド電圧指令Ｖｇｒｉｄ＊は、蓄電量が多い蓄電装置１よりも蓄電量が少ない蓄電装置１の方が大きい値となる。
【0034】
オフセット電圧算出部１８２は、グリッド電圧指令Ｖｇｒｉｄ＊と、フィードバックされたグリッド電圧Ｖｇｒｉｄとの偏差を積分した値に中間電圧Ｖｃｍｉｄを加算することで、電流－電圧ドループ特性を決定するオフセット電圧指令Ｖｏｆ＊を算出する。
【0035】
オフセット電圧算出部１８２によって算出されたオフセット電圧指令Ｖｏｆ＊は、第１ＤＣ／ＤＣ１１に出力され、第１ＤＣ／ＤＣ１１は、決定された電流－電圧ドループ特性に基づいて、ＤＣ接続バス２０の電圧（以下、グリッド電圧と称す）に応じて充放電電流を自律的に制御する。
【0036】
このように、電流－電圧ドループ特性によるドループ制御の基準を制御領域の中心に設定し、充放電方向にシームレスで対応可能に制御することで、ＤＣ接続バス２０の負荷変動に対応してグリッド電圧Ｖｇｒｉｄを制御範囲内に追従させることができる。
【0037】
そして、電力‐電圧ドループ特性をＳＯＣで重みづけすることで、蓄電装置１の蓄電量に応じて充放電電力量を制御することができ、ＤＣ接続バス２０に接続された蓄電装置１間の蓄電量を平均化して蓄電システムを最適に運用することができる。
【0038】
図９（ａ）に示すように、蓄電量が少ない（放電方向でＫｓｏｃ＝1.000）の蓄電装置１ａと、蓄電量が多い（放電方向でＫｓｏｃ＝0.555）の蓄電装置１ｂとをＤＣ接続バス２０に接続した状態で、ＤＣ接続バス２０に電流源３０を接続してＤＣ接続バス２０から電流源３０の方向に流れる電流ｉｃｕを印加するシミュレーションを実施した。電流ｉｃｕは、１０［ｓｅｃ］に２．７Ａを流し、３０［ｓｅｃ］に１．０Ａに変更した。
【0039】
その結果、図９（ｂ）に示すように、電流ｉｃｕの印加によって生じるグリッド電圧Ｖｇｒｉｄの変動が抑制され、図９（ｃ）に示すように、Ｋｓｏｃ（ＳＯＣ）に依存した分担比率（1/1.000：1/0.555）で放電が実施されることが分かる。
【0040】
また、図１０（ａ）に示すように、蓄電量が少ない（充電方向でＫｓｏｃ＝0.555）の蓄電装置１ａと、蓄電量が多い（充電方向でＫｓｏｃ＝1.000）の蓄電装置１ｂとをＤＣ接続バス２０に接続した状態で、ＤＣ接続バス２０に電流源３０ａを接続して電流源３０ａからＤＣ接続バス２０の方向に流れる電流ｉｃｕを印加するシミュレーションを実施した。電流ｉｃｕは、１０［ｓｅｃ］に２．６Ａを流し、３０［ｓｅｃ］に１．０Ａに変更した。
【0041】
その結果、図１０（ｂ）に示すように、電流ｉｃｕの印加によって生じるグリッド電圧Ｖｇｒｉｄの変動が抑制され、図１０（ｃ）に示すように、Ｋｓｏｃ（ＳＯＣ）に依存した分担比率（1/0.555：1/1.000）で充電が実施されることが分かる。
【0042】
すなわち、グリッド電圧Ｖｇｒｉｄは、蓄電装置１ａ、１ｂでも共通である。そのため、電力分担比率は電流分担比率でもある（電力＝電圧×電流）。従って、Ｋｓｏｃ（ＳＯＣ）に応じて、電力‐電圧ドループ特性の傾きを可変させることで、電力の分担比率が変更される。
【0043】
なお、本実施の形態の蓄電システムでは、１台以上の蓄電装置１がＤＣ接続バス２０接続されていれば、所定の効果を奏する。すなわち、本実施の形態の蓄電装置１は、グリッド電圧に応じて充放電電流を自律的に制御する他構成の蓄電装置（例えば、特許文献１の蓄電装置）と並列に接続して用いることができる。
【0044】
以上説明したように、本実施の形態によれば、直流電力を蓄電する蓄電池２が接続された蓄電装置１を基本単位とし、ＤＣ接続バス２０に接続された複数の蓄電装置１がＤＣ接続バス２０のグリッド電圧Ｖｇｒｉｄの制御で自律的に充電または放電を制御する蓄電システムであって、１以上の蓄電装置１は、ＤＣ接続バス２０に接続され、電流－電圧ドループ特性を使用して充放電電流を制御する第１ＤＣ／ＤＣ１１（双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ）と、第１ＤＣ／ＤＣ１１で変換された電力を検出する電力検出部１６と、充放電電流がゼロとなるオフセット電圧Ｖｏｆが制御領域の中間電圧Ｖｃｍｉｄである電流－電圧ドループ特性を基準特性とし、電力検出部１６によって検出された電力と予め設定された電力－電圧ドループ特性とに基づいて算出されるグリッド電圧指令Ｖｇｒｉｄ＊とグリッド電圧Ｖｇｒｉｄとの偏差に応じて基準特性からオフセット電圧Ｖｏｆを移動させた電流－電圧ドループ特性を、第１ＤＣ／ＤＣ１１で使用する電流－電圧ドループ特性として決定する特性制御部１８とを備える。
この構成により、ドループ制御の基準を制御領域の中心に設定した電流－電圧ドループ特性によって、充放電方向にシームレスで対応可能に制御することできるため、ＤＣ接続バス２０の負荷変動に対応してグリッド電圧Ｖｇｒｉｄを制御範囲内で追従させることができる。
この構成により、ドループ制御の基準を制御領域の中心に設定した電流－電圧ドループ特性によって、充放電方向にシームレスで対応可能に制御することできるため、ＤＣ接続バス２０の負荷変動に対応してグリッド電圧Ｖｇｒｉｄを制御範囲内で追従させることができる。
【0045】
さらに、本実施の形態によれば、電流－電圧ドループ特性は、出力電力の最小値Ｐｃｍｉｎ及び最大値Ｐｃｍａｘが、電流－電圧ドループ特性における制御領域の制御下限電圧Ｖｃｍｉｎ及び制御上限電圧Ｖｃｍａｘとなる１次関数の演算式による垂下特性をもつ。
この構成により、簡単な制御で負荷変動に対応することができる。
この構成により、簡単な制御で負荷変動に対応することができる。
【0046】
さらに、本実施の形態によれば、蓄電池２の蓄電量としてＳＯＣを算出する蓄電量検出部１７を備え、特性制御部１８は、蓄電量検出部１７によって算出されたＳＯＣに応じて電力‐電圧ドループ特性の傾きを変更させ、電力‐電圧ドループ特性をＳＯＣで重みづけすることで、蓄電装置１の蓄電量に応じて充放電電力量を制御する。
この構成により、蓄電量に応じて充放電電流を制御することができ、ＤＣ接続バス２０に接続した蓄電装置１間の蓄電量の平均化を実施することができる。
この構成により、蓄電量に応じて充放電電流を制御することができ、ＤＣ接続バス２０に接続した蓄電装置１間の蓄電量の平均化を実施することができる。
【0047】
さらに、本実施の形態によれば、特性制御部１８は、電力－電圧ドループ特性の傾きを変更させる代わりに、充電方向では電流－電圧ドループ特性の移動速度をＳＯＣが少ないほど早く、放電方向では電流－電圧ドループ特性の移動速度をＳＯＣが多いほど早くそれぞれ制御する。
この構成により、ＤＣ接続バス２０に接続された蓄電装置１の充放電電流を利用し、ＤＣ接続バス２０に接続した蓄電装置１間の蓄電量の平均化を実施することができる。
この構成により、ＤＣ接続バス２０に接続された蓄電装置１の充放電電流を利用し、ＤＣ接続バス２０に接続した蓄電装置１間の蓄電量の平均化を実施することができる。
【0048】
以上、本発明を具体的な実施形態で説明したが、上記実施形態は一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更して実施できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【0049】
１、１ａ、１ｂ 蓄電装置
２ 蓄電池
３ 太陽電池
４ 負荷
１１ 第１ＤＣ／ＤＣ（第１双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ）
１２ 第２ＤＣ／ＤＣ（第２双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ）
１３ ＭＰＰＴＤＣ／ＤＣコンバータ
１４ ＰＣＳ
１５ 電流センサ
１６ 電力検出部
１７ 蓄電量検出部
１８ 特性制御部
１９ ＤＣリンク
２０ ＤＣ接続バス
３０ ３０ａ 電流源
３１ 接続箱
１８１ グリッド電圧算出部
１８２ オフセット電圧算出部
Ｔ１ グリッド接続端子
Ｔ２ 蓄電池接続端子
Ｔ３ ＰＶ接続端子
Ｔ４ 負荷接続端子
２ 蓄電池
３ 太陽電池
４ 負荷
１１ 第１ＤＣ／ＤＣ（第１双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ）
１２ 第２ＤＣ／ＤＣ（第２双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ）
１３ ＭＰＰＴＤＣ／ＤＣコンバータ
１４ ＰＣＳ
１５ 電流センサ
１６ 電力検出部
１７ 蓄電量検出部
１８ 特性制御部
１９ ＤＣリンク
２０ ＤＣ接続バス
３０ ３０ａ 電流源
３１ 接続箱
１８１ グリッド電圧算出部
１８２ オフセット電圧算出部
Ｔ１ グリッド接続端子
Ｔ２ 蓄電池接続端子
Ｔ３ ＰＶ接続端子
Ｔ４ 負荷接続端子
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】