蓄電池

スマートグリッド/マイクログリッド

スマートグリッド・マイクログリッドにおいて蓄電池の果たす役割は非常に大きいものがあります。
蓄電池の機能については一般的には下記のようにまとめられており、非常に重要な要素と言われています。

系統用蓄電池はスマートグリッドの基本機能実現のためにはなくてはならないもので、その機能は 「電力重要のバランス」 「自然エネルギーの変動抑制 エネルギー需給の平準化」 「エネルギー需給のタイムシフト」などがあげられる。
これらを前提として5つのビジネスシーンが考えられる。

1.系統EMSによる系統内電池の最適化
2.配電DASによる配電系電池の最適制御
3.産業用BEMSによるビル内の電池の最適制御
4.中規模グリッドμEMSによる地域内最適制御
5.高効率PCS機器

これらは机上の資料だけではなく実証システムとして構築する必要がある」とまとめられます。
日本規格協会出版:スマートグリッドの構成技術と標準化 より


特に 日本の配電網において問題になる「逆潮流」の問題等については、蓄電池をいかにうまく使いこなすかということが重要な鍵となります。


一般需要家用蓄電池の評価




蓄電池の評価については一般的に次の3段階で行われると考えられています。

1.寿命評価・・・・充電と放電を繰り返した場合、どこまで安定してエネルギーが取り出せるか
2.出力特性評価・・・どのような環境下でも安定したエネルギーを取り出せるか
3.安全性評価・・・・発火などの事故がなく安全にエネルギーを取り出せるか

特に出力特性評価は制御アルゴリズムとの関連が問題とされ、OPAL-RTのリアルタイムシミュレータ(HILシステム)はこの制御アルゴリズムと電池の関係をシミュレーションする場合に非常に有効と考えられます。
この場合蓄電池とそれに関わる充放電試験装置は実機で実際に使われる負荷(蓄電池を使用する様々な機器)はバーチャルなモデルとして表現されます。

さらにこれらの負荷が最終的には系統(送電網・配電網)と接続されところまでをリアルタイムシミュレーションする必要があります。
分散電源などを大量に使用した場合に起きるいわゆる逆潮流の問題についても、蓄電池の制御が非常に重要です。
蓄電池はスマートグリッド・マイクログリッドにとってキーテクノロジーであることは間違いがありません。


EV・HV自動車用電池





EV・HV自動車の場合制御アルゴリズムは非常に複雑になります。急発進・急停止などのダイナミックな動きに呼応した充放電が繰り返されます。

いくつかの蓄電池セルを集めた電池モジュールはそれぞれにCellECUと呼ばれるコントローラを持っており、それらはBMS(Battery Manegement System)で制御されます。
EV自動車全体はECUと呼ばれるCPUで制御されECU、 BMS、CellECU間はCANと呼ばれる通信規格で結ばれています。

充放電のタイミングは車の走行パターンから導き出される制御アルゴリズムにしたがって行なわれます。
実際の充放電装置を車に積み込んで走ることは不可能ですので、走行パターンは車両モデルや実際に車を走らせて得られるログデータをもとにしてECUからの指令をCANで通信させることで充放電装置に送られます。
さらにEV自動車やプラグインハイブリッドを充電する場合は配電網・送電網との関係も検討に入れる必要があり、この分野ではリアルタイムシミュレータが非常に有効です。


参考文献
スマートグリッドの構成技術と標準化
横山 明彦 (著), 林 泰弘 (著), 浅野 浩志 (著), 坂東 茂 (著), 合田 忠弘 (著)
日本規格協会出版





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