成果報告書詳細
管理番号20120000000431
タイトル平成22~23年度成果報告書 蓄電複合システム化技術開発 要素技術開発 既存都市再開発型スマートコミュニティモデル構築に向けた蓄電池利用技術及びエネルギーマネジメントシステムの開発実証(9)
公開日2012/6/29
報告書年度2010 - 2011
委託先名株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ
プロジェクト番号P10008
部署名スマートコミュニティ部
和文要約本研究の目的は、分散型電源の大量導入に伴い今後普及が見込まれる蓄電池に関する課題のうち、蓄電池の単体利用では解決することが難しい問題について、蓄電池を複数利用し、それらを管理および複数の需要家で共同利用する「蓄電池のシェアリングモデル」の実現で、その解決を図ることを目的としている。
なお、本研究は3年計画で進められ、今年はその1年目になる。平成22年度は「蓄電池シェアシェリングモデル」を実現するシステムとして、中間プラットフォーム及びホームICTと蓄電池システムの基本設計・試作機の設計および構築を行った。
中間プラットフォームは、各需要家の消費電力等の電力データや共通利用される蓄電池の蓄電充電情報などの蓄電池データを収集し、蓄電池の管理および充放電の指示を発出する。ホームICTは、中間プラットフォームや蓄電池システムと通信を行い、両システム間の情報伝達を仲介するとともに、センサーを用いて取得する需要家内の消費電力データ、蓄電池システムから提供される蓄電池データを中間プラットフォームへ送信する。蓄電池システムは、中間プラットフォームやホームサーバと通信を行い、蓄電池データを送信するとともに、制御指示を受け、その指示を実行する。
さて、本システムの開発では、次の2つの技術的課題に取り組む。
ひとつは、リチウムイオン蓄電池の長寿命化により、蓄電池の買い替え数を減らし、コストの低減を図ることである。そのため、単体で利用される蓄電池では需要家の利用にのみ依存することになる蓄電池の寿命を、複数の蓄電池を共同利用する際に、劣化を鈍化させる制御技術を開発する。具体的には、SOCの上端電圧およびの下端電圧を規制し、蓄電池が満充電状態や完全放電状態にならないように制御するとともに、充放電の電圧値を規制し、蓄電池が劣化を早めるような大きな負荷を受けないように制御することで、長寿命化を図る。
もうひとつの課題は、蓄電池の可用性を高め、蓄電池の費用対効果を高めるとともに、小容量化を実現しコストの削減を図ることである。PVの余剰電力を蓄電池へ充電する場合、蓄電池容量を満たしてしまえば、充電できなかった余剰電力を系統に逆潮流(売電)することになる。同様に、消費電力を蓄電池から賄う場合、蓄電池容量が空になってしまえば、放電できなかった不足電力を系統から買電することとなる。よって、蓄電池が充電もしくは放電できる状態である可用性を向上させ、このような事態を回避する考えである。そのため、各家庭の時間帯別電力データの相違を利用して、可用性の向上する制御技術を開発する。具体的には、同じ地域ではPVの発電電力はほぼ同様な時間的推移であるが、消費電力は家族構成、職業など様々な理由により時間的推移は異なる。そこで、異なる生活パターンの需要家を組み合わせて蓄電池を共同利用することで、蓄電池の可用性を向上させる。
なお、次年度以降は、横浜の社宅に実装し実証に着手する計画である。
英文要約Title : R&D of Practical and integrated Energy storage systems for smart
community/elemental technology development/Development and Demonstration of Battery-Application Technologies and of Energy Management Systems Aimed at the Creation of a Smart Community Model for the Redevelopment of Existing Urban Areas (FY2010-2012) FY2010 Annual Report As a bulk installation of distributed power sources are expected, among the challenges regarding to dissemination of battery systems , there is a problem that is difficult to be solved with the single batteriy system. This research aims to demonstrate that these problems can be solved by using and controlling multiple lithium ion battery system and sharing them with multiple end users, through a “battery share model.” This year is the first year of the 3-year research project. To realize this battery share model, the basic design of an intermediate platform, home ICT and battery system were carried out and prototyped in FY2010.The intermediate platform collects power-related data such as power consumption data and , charge data for shared batteries, etc. from end users, and issues charging/discharging instructions. The home ICT system communicates with the platform and battery system, and it intermediates the communication between them. The home ICT system also sends power consumption data on end users obtained from sensors and battery data provided from the battery system. The battery system communicates with the intermediate platform and home servers, and it sends data on the shared batteriesreceives instructions, and carries out them.
This development focuses on the following two technological issues. One is reducing the cost of batteries by decreasing the number of spare battery to be purchased, through lengthening life of each battery. To achieve this, we are developing new technologies that control to make degradation of battery slower when multiple batteries are shared, unlike single battery systems, in which battery life depends only on end user’s usage. The control system regulates both the upper SOC voltage and the lower SOC voltage , prevents full charge or complete discharge of battery system and it regulates the charge/discharge volatage so that battery system might not be exposed to such big load as battery degradation.
Also, battery availability and its cost effectiveness must be enhanced, and battery capacitance must be made smaller to reduce its cost.
When extra power from PV is charged into battery, and if it exceeds the capacitance of the battery, the exceeding portion of PV power must be sold to the grid. Similarly, if power is to be supplied from the battery, but the battery is empty, the shortfall must be purchased from the grid. To avoid from those situations, this development aims to enhances the availability of power through that battery is always ready to be charged and/or discharged.
We aim to develop technologies to control so that the availability of batteries may be enhanced by using differences in power consumption at different time slots. While the amount of power generated with solar in the same area shows a similar time variation, the power consumption may be different depends upon various reason such as family structure and occupation. So, we will develop technologies to group customers with different usage patterns to increase availability of battery through its sharing.
We plan to begin demonstrating this in company housing in Yokohama from FY2011.
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