(57)【要約】  系統電力からの電圧が閾値より低下したことを検出した場合に、系統電力からの電力供給を遮断するスイッチ部と、スイッチ部から供給される電圧低下信号を受信する第１の電力制御部と、第１の電力制御部と接続される第１の蓄電部と、第１の電力制御部から供給される放電開始信号を受信する第２の電力制御部と、第２の電力制御部と接続される第２の蓄電部と、第２の電力制御部又は第２の蓄電部から供給される動作制御信号を受信する回転機系発電機とを有する電力制御装置である。図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電力からの電圧が閾値より低下したことを検出した場合に、前記系統電力からの電力供給を遮断するスイッチ部と、
前記スイッチ部から供給される電圧低下信号を受信する第１の電力制御部と、
前記第１の電力制御部と接続される第１の蓄電部と、
前記第１の電力制御部から供給される放電開始信号を受信する第２の電力制御部と、
前記第２の電力制御部と接続される第２の蓄電部と、
前記第２の電力制御部又は前記第２の蓄電部から供給される動作制御信号を受信する回転機系発電機と
を有する電力制御装置。
【請求項２】
前記スイッチ部は、前記系統電力からの電圧が閾値より低下したことを検出した場合に前記電圧低下信号を出力する
請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項３】
前記第１の電力制御部は、前記電圧低下信号を受信した場合に、前記第１の蓄電部から負荷に対して電力を供給する制御を行うと共に、前記放電開始信号を出力する
請求項２に記載の電力制御装置。
【請求項４】
前記第２の電力制御部は、前記放電開始信号を受信した場合に、前記第２の蓄電部から前記負荷に対して電力を供給する制御を行う
請求項３に記載の電力制御装置。
【請求項５】
前記第２の電力制御部又は前記第２の蓄電部は、当該第２の蓄電部の残容量に対応する情報が設定値より小さくなる場合に、前記動作制御信号を出力する
請求項４に記載の電力制御装置。
【請求項６】
前記設定値は、負荷の大きさに応じて設定される請求項５に記載の電力制御装置。
【請求項７】
前記回転機系発電機は、前記動作制御信号を受信した場合に動作を開始する
請求項６に記載の電力制御装置。
【請求項８】
前記第２の電力制御部は、前記放電開始信号を受信した場合に、第１の制御モードで動作することにより前記第２の蓄電部から出力される電力を前記負荷に供給し、前記回転機系発電機が放電を開始した後は、第２の制御モードで動作することにより前記第２の蓄電部から出力される電力を前記負荷に供給する
請求項７に記載の電力制御装置。
【請求項９】
前記第１の制御モードは、前記第２の蓄電部から出力される全ての電力を前記負荷に供給するように前記第２の蓄電部を制御するモードであり、前記第２の制御モードは、前記回転機系発電機からの出力に連携して前記第２の蓄電部を放電させるように前記第２の蓄電部を制御するモードである
請求項８に記載の電力制御装置。
【請求項１０】
前記第２の電力制御部は、前記動作制御信号を出力してから所定期間経過後に、第１の制御モードから第２の制御モードに制御モードを切り替える
請求項８に記載の電力制御装置。
【請求項１１】
前記第２の電力制御部は、前記回転機系発電機から放電開始信号を受信した場合に、第１の制御モードから第２の制御モードに制御モードを切り替える
請求項８に記載の電力制御装置。
【請求項１２】
前記系統電力からの電圧が回復した場合に、前記系統電力の電圧周期と、負荷に対して供給されている電圧の電圧周期との同期をとって前記スイッチ部をオンする同期制御部を有する
請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項１３】
前記第１の蓄電部の放電可能時間が、前記回転機系発電機が放電を開始するのに必要な時間に比して小である
請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項１４】
前記第１の蓄電部がキャパシタ又は鉛蓄電池であり、前記第２の蓄電部がリチウムイオン二次電池である
請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項１５】
スイッチ部が、系統電力からの電圧が閾値より低下したことを検出した場合に、前記系統電力からの電力供給を遮断すると共に電圧低下信号を出力し、
第１の電力制御部が、前記電圧低下信号を受信した場合に、第１の蓄電部から負荷に対して電力を供給する制御を行うと共に放電開始信号を出力し、
第２の電力制御部が、前記放電開始信号を受信した場合に、第２の蓄電部から前記負荷に対して電力を供給する制御を行い、
回転機系発電機が、前記第２の電力制御部又は前記第２の蓄電部から動作制御信号を受信した場合に動作を開始して前記負荷に電力を供給する
電力制御方法。
【請求項１６】
前記第２の電力制御部又は前記第２の蓄電部は、前記第２の蓄電部の残容量に対応する情報が閾値より小さくなる場合に、前記動作制御信号を前記回転機系発電機に出力する
請求項１５に記載の電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、電力制御装置及び電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
系統電力（商用電源）からの電圧が瞬間的に低下してしまう、所謂、瞬時電圧低下（以下、瞬低と適宜称する）と呼ばれる現象が知られている。瞬低は、その多くが落雷、風雨、氷雪等の自然現象によって発生するものの、鳥獣や人為的な過失により発生することもある。瞬低が生じると、生産工場の製造ラインが停止し、製品の製造不良や設備の損害が発生するおそれがある。また、電圧の低下が継続する所謂、停電となることもあり得る。このため、系統電力の異常に対応した電力供給システムを構築することが望まれている。下記特許文献１には、系統電力に異常が発生した場合に分散型電源を自立的に運転させるシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２１９２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような分野では、系統電力からの電力供給に異常が発生した場合に、負荷に対して電力を確実に供給できるシステムを構築することが望まれている。【０００５】
したがって、本技術は、系統電力からの電力供給に異常が発生した場合に、負荷に電力を確実に供給できる電力制御装置及び電力制御方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本技術は、例えば、
系統電力からの電圧が閾値より低下したことを検出した場合に、系統電力からの電力供給を遮断するスイッチ部と、
スイッチ部から供給される電圧低下信号を受信する第１の電力制御部と、
第１の電力制御部と接続される第１の蓄電部と、
第１の電力制御部から供給される放電開始信号を受信する第２の電力制御部と、
第２の電力制御部と接続される第２の蓄電部と、
第２の電力制御部又は第２の蓄電部から供給される動作制御信号を受信する回転機系発電機と
を有する電力制御装置である。【０００７】
本技術は、例えば、
スイッチ部が、系統電力からの電圧が閾値より低下したことを検出した場合に、系統電力からの電力供給を遮断すると共に電圧低下信号を出力し、
第１の電力制御部が、電圧低下信号を受信した場合に、第１の蓄電部から負荷に対して電力を供給する制御を行うと共に放電開始信号を出力し、
第２の電力制御部が、放電開始信号を受信した場合に、第２の蓄電部から負荷に対して電力を供給する制御を行い、
回転機系発電機が、第２の電力制御部又は第２の蓄電部から動作制御信号を受信した場合に動作を開始して負荷に電力を供給する
電力制御方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本技術の少なくとも実施形態によれば、系統電力からの電力供給に異常が発生した場合に、負荷に電力を確実に供給することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本技術中に記載されたいずれの効果であってもよい。また、例示された効果により本技術の内容が限定して解釈されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本技術の一実施形態に係る電力供給システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、本技術の一実施形態に係るＬｉＢ蓄電池の構成例を示すブロック図である。
【図３】図３は、本技術の一実施形態に係る電力制御装置の動作例等を説明するための図である。
【図４】図４は、本技術の一実施形態に係る電力制御装置の動作例等を説明するための図である。
【図５】図５は、本技術の一実施形態に係る電力制御装置の動作例等を説明するための図である。
【図６】図６は、本技術の一実施形態に係る電力制御装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】図７は、本技術の一実施形態に係る電力制御装置における信号の流れを説明するための図である。
【図８】図８は、変形例を説明するための図である。
【図９】図９は、変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本技術の実施形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜１．一実施形態＞
＜２．変形例＞
以下に説明する実施形態等は本技術の好適な具体例であり、本技術の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。
【００１１】
＜１．一実施形態＞
［電力供給システムの構成例］
図１は、本技術の一実施形態に係る電力供給システム１００の構成例を示している。電力供給システム１００は、例えば、電力制御装置１と、系統電力２と、需要負荷（以下、負荷と適宜、称する）３とを有している。系統電力２から負荷３に対して電力制御装置１を介して電力が供給されている。負荷３は、例えば、半導体等を生産する工場やビルであるがこれらに限定されるものではない。図１では、電力の流れが太線により示されている。
【００１２】
一実施形態に係る電力制御装置１は、瞬低や長時間の停電により負荷３に悪影響が発生することを防止するための装置である。瞬低とは、系統電力２からの電圧が瞬間的（例えば１秒未満（より具体的な例として２ｍｓ（ミリ秒）程度））に低下する現象である。
【００１３】
［電力制御装置の構成例］
電力制御装置１の構成例について説明する。電力制御装置１は、スイッチ部の一例であるＨＳＳ(High Speed Switch)１０と、同期制御部の一例であるＳＹＳ(Synchronous System)１１と、第１の電力制御部の一例であるＰＣＳ(Power Conditioning System)１２と、第１の蓄電部の一例であるキャパシタ１３と、ＬｉＢ（Lithium ion Battery）−ＰＣＳ１４と、第２の蓄電部の一例であるＬｉＢ蓄電池１５と、回転機系発電機１６と、ＥＭＳ（Energy Management System）１７と、電力測定装置１８とを有している。本実施形態では、ＬｉＢ−ＰＣＳ１４及びＥＭＳ１７により第２の電力制御部が構成されている。
【００１４】
系統電力２から負荷３に対する電力供給ラインＰＬにＨＳＳ１０及び電力測定装置１８が接続されている。ＨＳＳ１０と並列にＳＹＳ１１が接続されている。電力供給ラインＰＬにＰＣＳ１２が接続されている。ＰＣＳ１２は、キャパシタ１３に接続されており、ＰＣＳ１２の制御に応じてキャパシタ１３が出力する電力が負荷３に対して供給可能に構成されている。電力供給ラインＰＬにＬｉＢ−ＰＣＳ１４が接続されている。ＬｉＢ−ＰＣＳ１４は、ＬｉＢ蓄電池１５に接続されており、ＬｉＢ−ＰＣＳ１４の制御に応じてＬｉＢ蓄電池１５が出力する電力が負荷３に対して供給可能に構成されている。電力供給ラインＰＬに回転機系発電機１６が接続されており、回転機系発電機１６が出力する電力が負荷３に供給可能に構成されている。
【００１５】
ＨＳＳ１０は、系統電力２と負荷３との間の電力供給をオン／オフするスイッチ部である。ＨＳＳ１０は、系統電力２から供給される電圧を監視する監視機能、ＰＣＳ１２と通信を行う通信機能等を有し、それらの機能を実行するためのマイクロコンピュータや通信部等の構成を有している。ＨＳＳ１０は、系統電力２から供給される電圧が所定の閾値より低下したことを検出した場合に、系統電力２からの電力供給を高速に遮断する。また、ＨＳＳ１０は、系統電力２からの電圧が所定の閾値より低下したことを示す信号（以下、電圧低下信号ＶＳと適宜称する）をＰＣＳ１２に出力する。
【００１６】
ＳＹＳ１１は、系統電力２から供給される電圧が閾値より低下した後、当該電圧が回復した場合に、系統電力２の電圧周期と、系統電力２の電圧が回復した時点で負荷３に供給されている電圧の電圧周期との同期をとった上でＨＳＳ１０をオンするものである。ＳＹＳ１１は、例えば、系統電力２の電圧周期のゼロクロスと、系統電力２の電圧が回復した時点で負荷３に供給されている電圧の電圧周期のゼロクロスとを一致させることにより同期をとる。なお、系統電力２の電圧が回復した時点では負荷３に対しては、ＬｉＢ蓄電池１５のみの電力が供給されている場合、ＬｉＢ蓄電池１５及び回転機系発電機１６から電力が供給されている場合、回転機系発電機１６のみの電力が供給されている場合等が考えられる。
【００１７】
ＰＣＳ１２は、例えば、キャパシタ１３の出力を制御する機能、キャパシタ１３の直流電力を交流電力に変換して負荷３に供給する機能、通信機能等を有し、それらの機能を実行するためのマイクロコンピュータや変換器、通信部等の構成を有している。ＰＣＳ１２は、ＨＳＳ１０から電圧低下信号ＶＳを受信した場合に、キャパシタ１３から負荷３に対して電力を供給する制御を行うと共に放電開始信号ＤＳを出力する。
【００１８】
キャパシタ１３は、例えば電気二重層キャパシタであり、直流電力を出力する蓄電部である。なお、直流電力を出力する蓄電部として、キャパシタの他に鉛蓄電池や、これらを組み合わせたもの等を使用することができる。キャパシタ１３の放電可能時間は、例えば、回転機系発電機１６が放電を開始するのに要する時間に比して小とされている。一例として、キャパシタ１３の放電可能時間は２〜３秒であり、回転機系発電機１６が動作を開始した後に放電を開始するのに要する時間は１〜２分程度である。
【００１９】
ＬｉＢ−ＰＣＳ１４は、例えば、ＬｉＢ蓄電池１５の出力を制御する機能、ＬｉＢ蓄電池１５の直流電力を交流電力に変換して負荷３に供給する機能等を有し、それらの機能を実行するためのマイクロコンピュータや変換器等の構成を有している。ＬｉＢ−ＰＣＳ１４は、例えば、第１の制御モード及び第２の制御モードで動作することができ、設定された制御モードに応じて異なる制御を実行する。第１の制御モードは、ＬｉＢ−ＰＣＳ１４が放電開始信号ＤＳを受信した場合にＬｉＢ−ＰＣＳ１４に設定される制御モードである。第２の制御モードは、回転機系発電機１６が放電を開始した後にＬｉＢ−ＰＣＳ１４に設定される制御モードである。第１の制御モードが設定されたＬｉＢ−ＰＣＳ１４は、ＬｉＢ蓄電池１５から出力される電力の全てが負荷３に供給されるようにＬｉＢ蓄電池１５の出力を制御する。第２の制御モードが設定されたＬｉＢ−ＰＣＳ１４は、回転機系発電機１６からの出力に連携してＬｉＢ蓄電池１５を放電させるようにＬｉＢ蓄電池１５の出力を制御する。
【００２０】
ＬｉＢ蓄電池１５は、一または複数のリチウムイオン二次電池を有している。また、ＬｉＢ蓄電池１５は、リチウムイオン二次電池の電圧、電流、温度等を監視するための公知の構成やＥＭＳ１７と通信を行う通信部を有している。なお、ＬｉＢ蓄電池１５の詳細な構成例については後述する。
【００２１】
回転機系発電機１６は、回転子を回転させることに発電を行う装置である。回転子を回転させる動力源は、ガソリン、ガス等、特に限定されるものではない。本実施形態では、回転機系発電機１６の一例として、ＣＧＳ（コージェネレーションシステム（Cogeneration System））を採用している。ＣＧＳは、回転機系発電機１６が発電した電力を負荷３に供給しつつ、発電の際に生じる廃熱も回収するシステムである。回収された廃熱は、蒸気や温水として、工場の熱源、冷暖房・給湯などに利用される。回転機系発電機１６は、発電機能の他に通信機能等を有し、それらの機能を実行するための通信部等の構成を有している。回転機系発電機１６は、後述する動作制御信号ＣＳ１を受信した場合に動作を開始する。
【００２２】
ＥＭＳ１７は、例えば、電力供給ラインＰＬの電力を電力測定装置１８から供給されるデータに基づいて監視する機能、通信機能等を有し、それらの機能を実行するためのマイクロコンピュータや通信部等を有している。本実施形態では、ＥＭＳ１７が、ＰＣＳ１２、ＬｉＢ−ＰＣＳ１４、ＬｉＢ蓄電池１５及び回転機系発電機１６のそれぞれと通信可能に構成されている。なお、他の図では電力測定装置１８の図示を適宜、省略している。
【００２３】
ＥＭＳ１７は、ＰＣＳ１２から放電開始信号ＤＳを受信した場合に、当該放電開始信号ＤＳをＬｉＢ−ＰＣＳ１４に供給する。また、ＥＭＳ１７は、ＬｉＢ蓄電池１５から当該ＬｉＢ蓄電池１５の残容量に対応する情報を取得する。本実施形態では、残容量に対応する情報としてＳｏＣ(State of Charge)を用いている。残容量に対応する情報としてＤｏＤ(Depth of Discharge)に基づく情報やその他の情報が用いられても良い。ＥＭＳ１７は、ＳｏＣが閾値（以下、設定値と適宜称する。）より小さくなったことを示す信号（後述するＳｏＣデータＳＤ）を受信した場合に、動作制御信号ＣＳ１を回転機系発電機１６に出力する。
【００２４】
各構成に対応する具体的な数値例について説明する。なお、これらの数値は本技術の一実施形態の理解を容易にするための例であり、本技術の内容が以下に例示する数値のものに限定されるものではない。
負荷３の需要電力：６０００ｋＷ
ＰＣＳ１２及びＬｉＢ−ＰＣＳ１４：６０００ｋＶＡ
キャパシタ１３：５ｋＷｈ
ＬｉＢ蓄電池１５：１７００ｋＷ（ＤＣ(Direct Current)電圧：６２４〜７５０Ｖ）
【００２５】
［ＬｉＢ蓄電池について］
「ＬｉＢ蓄電池の構成例」
次に、図２を参照してＬｉＢ蓄電池１５の詳細な構成例について説明する。図２では、ＬｉＢ蓄電池１５の各構成とＥＭＳ１７とが示されている。なお、ＬｉＢ蓄電池１５は、ＥＳＳ(Energy Storage System)と称される場合もある。
【００２６】
ＬｉＢ蓄電池１５は、ＢＭＵ（Battery Management Unit）−ＨＵＢ２０と、ＢＭＵ−ＨＵＢ２０に対して接続されるストリングＳＴＲとを有している。ＢＭＵ−ＨＵＢ２０は、ＢＭＵ−ＨＵＢ２０が有する機能を実行するためのＭＣＵ(Micro Control Unit)２０ａを有している。ＢＭＵ−ＨＵＢ２０は、ＥＭＳ１７と通信可能に構成されている。ＢＭＵ−ＨＵＢ２０に対して、例えば最大で６４個のストリングＳＴＲが並列に接続可能とされており、必要とされる出力に応じた数のストリングＳＴＲがＢＭＵ−ＨＵＢ２０に接続される。
【００２７】
ストリングＳＴＲは、１個のＢＭＵ２１と、１又は複数のモジュール（蓄電モジュール）２２とを有している。ＢＭＵ２１は、ＢＭＵ２１が有する機能を実行するためのＭＣＵ２１ａを有している。ＢＭＵ２１は、ＢＭＵ−ＨＵＢ２０と通信可能に構成されている。ＢＭＵ２１に対して、例えば最大で３２個のモジュール２２が直列に接続可能とされており、必要とされる出力に応じた数のモジュール２２がＢＭＵ２１に接続される。
【００２８】
モジュール２２は、リチウムイオン二次電池から構成される電池部と、モジュール２２が有する機能を実行するためのＭＣＵ２２ａを有している。
【００２９】
本実施形態におけるリチウムイオン二次電池は、正極活物質と、黒鉛等の炭素材料を負極活物質として含むリチウムイオン二次電池であり、正極材料としてオリビン構造を有する正極活物質を含有するものである。
【００３０】
オリビン構造を有する正極活物質としてさらに好ましくは、リチウム鉄リン酸化合物（ＬｉＦｅＰＯ4 ）、または、異種原子を含有するリチウム鉄複合リン酸化合物（ＬｉＦｅxＭ1-xＯ4 ：Ｍは１種類以上の金属、ｘは０＜ｘ＜１である。）が好ましい。また、Ｍが２種以上の場合は、各々の下付数字の総和が１−ｘとなるように選定される。
【００３１】
Ｍとしては、遷移元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、ＩＩＩＢ族元素、ＩＶＢ族元素等が挙げられる。特にコバルト（Ｃｏ），ニッケル，マンガン（Ｍｎ），鉄，アルミニウム，バナジウム（Ｖ），およびチタン（Ｔｉ）のうちの少なくとも１種を含むものが好ましい。
【００３２】
正極活物質は、リチウム鉄リン酸化合物またはリチウム鉄複合リン酸化合物の表面に、該酸化物とは異なる組成の金属酸化物（例えば、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｌｉなどから選択されるもの）やリン酸化合物（例えば、リン酸リチウム等）等を含む被覆層が施されていてもよい。
【００３３】
リチウム（Ｌｉ）を吸蔵および放出することが可能な正極材料として、層状岩塩構造を有するコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ2）、スピネル構造を有するマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）などのリチウム複合酸化物が使用されてもよい。
【００３４】
負極活物質として使用される黒鉛としては、特に限定はなく、業界において用いられる黒鉛材料を広く用いることができる。負極の材料として、チタン酸リチウム、シリコン（Ｓｉ）系材料、スズ（Ｓｎ）系材料等が使用されてもよい。
【００３５】
電池の電極の製造法としては、特に限定はなく、業界において用いられている方法を広く用いることができる。
【００３６】
本技術に用いられる電解液としては、特に限定はなく、液状、ゲル状を含み、業界において用いられる電解液を広く用いることができる。
【００３７】
例えば、上述したリチウムイオン二次電池（単セル）が８個並列に接続された電池ブロックが１６個接続される。８個の電池を並列接続することは８Ｐ(Parallel)と称され、１６個の電池ブロックを直列に接続することは１６Ｓ(Series)と称される。したがって、モジュール２２の電池部は、８Ｐ１６Ｓの構成を有している。リチウムイオン二次電池の平均的な出力を３．２Ｖ（ボルト）とした場合に、１個当たりのモジュール２２は５１．２Ｖ（１６×３．２Ｖ）を出力する。
【００３８】
「ＬｉＢ蓄電池の動作例」
モジュール２２のＭＣＵ２２ａは、各電池ブロックの電圧、電流及び温度をモニタし、モニタした結果を電池情報として上位のＢＭＵ２１に出力する。なお、電圧等の監視は、セル単位や複数の電池ブロック単位で行われても良い。また、電池情報は適宜、デジタルデータに変換された上で出力される。ＡＤ(Analog to Digital)変換処理等は、ＭＣＵ２２ａによって行われる。
【００３９】
ＢＭＵ２１は、各モジュール２２から送信される電池情報に基づいて充放電制御スイッチ（後述する図７におけるスイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２）を適宜オン／オフすることで各モジュール２２の充放電を管理する。スイッチＳＷ１、ＳＷ２は通常オン（導通状態）とされており、異常が生じた際にオフされる。また、複数のモジュール２２が適用される場合には、ＢＭＵ２１は、モジュール２２間で劣化の度合いのバラツキが出ないようにするためのバランス処理を行う。ＢＭＵ２１は、各モジュール２２から送信される電池情報をＢＭＵ−ＨＵＢ２０に送信する。ＢＭＵ−ＨＵＢ２０は、例えばモジュール２２のＳｏＣが５０％（半分の容量）より小さくなった場合にＳｏＣデータＳＤをＥＭＳ１７に出力する。なお、複数のモジュール２２が適用される場合には、ＢＭＵ−ＨＵＢ２０は、そのうち最も小さいＳｏＣが５０％よりも小さくなった場合に、ＳｏＣデータＳＤをＥＭＳ１７に出力する。なお、ＢＭＵ−ＨＵＢ２０は、ＳｏＣデータＳＤをＥＭＳ１７に随時出力するようにしても良い。
【００４０】
なお、ＥＭＵ１７は統合コントローラ等と称される場合もあり、ＢＭＵはコントロールボックス等とそれぞれ称される場合もある。
【００４１】
［電力制御装置において考慮すべき問題］
次に、図３〜図５を参照して、電力制御装置１において考慮すべき問題について言及しつつ、電力制御装置１の動作について概略的に説明する。図３〜図５における軸（図面に向かって左側から右側に向かう矢印）は時間軸を示している。時間軸ＴＬ１は、系統電力２の電圧が閾値より低下する現象が発生した時刻と、電圧が回復して系統電力２が復電した時刻とに対応する時間軸である。図３〜図５では、例えば、時刻ｔ０で系統電力２の電圧が低下し、時刻ｔ０から１秒後の時刻ｔ１に系統電力２が復電するパターン（系統電力（ａ））（瞬低）、時刻ｔ０から１０秒後の時刻ｔ２に系統電力２が復電するパターン（系統電力（ｂ））、時刻ｔ０から３〜１０分後の時刻ｔ３に系統電力２が復電するパターン（系統電力（ｃ））及び時刻ｔ０から１５分後の時刻ｔ４に系統電力２が復電するパターン（系統電力（ｄ））がそれぞれ図示されている。
【００４２】
また、時間軸ＴＬ２はキャパシタ１３が放電する期間を示し、時間軸ＴＬ３はＬｉＢ蓄電池１５が放電する期間を示し、時間軸ＴＬ４は回転機系発電機１６が放電する期間を示している。
【００４３】
図３に示すように、時刻ｔ０で系統電力２の電圧が閾値より低下すると系統電力２からの電力供給が遮断されると共に、ＰＣＳ１２の制御に応じてキャパシタ１３が放電を開始する。キャパシタ１３からは、時刻ｔ０から短時間（例えば、１ｍｓ〜２ｍｓ以下）で電力が出力される。キャパシタ１３は、コスト面等を考慮して一般的に放電可能期間が３秒程度となるように構成されている。図３に示すように、電圧の低下が瞬低であり時刻ｔ１で復電した場合には、キャパシタ１３から出力される電力により負荷３に対する電力供給を継続することができる。しかしながら、時刻ｔ２で復電した場合等、系統電力２の電圧低下が継続する時間がキャパシタ１３の放電可能期間を上回る場合には、負荷３に対する電力供給が途切れてしまう。なお、キャパシタ１３に代えて鉛蓄電池を使った装置も考えられるものの、鉛蓄電池の放電可能時間は一般的に２分〜３分程度である。それ以上の放電可能時間を確保するためには、多くの鉛蓄電池を必要とし、コストや鉛蓄電池の配置スペース、重量の増加等の面で不利になるからである。鉛蓄電池を使用した場合でも、系統電力２の電圧低下が継続する時間が数分より長くなる場合には同様の問題を生じ得る。
【００４４】
そこで、本実施形態では、図４に示すように、キャパシタ１３が放電を開始した後、すぐに（例えば１秒以内）にＬｉＢ−ＰＣＳ１４の制御に応じてＬｉＢ蓄電池１５が放電を開始する。ＬｉＢ蓄電池１５は、放電可能時間が例えば１０分から１５分になるように構成されており、これにより時刻ｔ０から比較的、長時間停電し、且つ、キャパシタ１３の残容量がなくってキャパシタ１３が放電を停止した場合でも、負荷３に対して電力を継続することが可能となる。ＬｉＢ蓄電池１５は、高出力が可能であるため、放電可能時間が例えば１０分から１５分になるように構成された場合でもその配置スペースが大幅に増加してしまうことを防止することができる。
【００４５】
なお、系統電力２からの電力供給がより長時間（例えば、１５分以上）にわたって停止する場合も考えられる。上述したように、ＬｉＢ蓄電池１５の放電可能時間はキャパシタ１３に比べて長いものの、系統電力２からの電力供給が長時間にわたって停止する場合には、ＬｉＢ蓄電池１５の残容量が低下していく。そして、最終的には、ＬｉＢ蓄電池１５からの放電が停止し、負荷３に対する電力供給が不可能になる。
【００４６】
そこで、本実施形態では、図５に示すように、ＬｉＢ蓄電池１５のＳｏＣが設定値（例えば、５０％）より小さくなった場合に、回転機系発電機１６が動作を開始する。回転機系発電機１６が動作を開始して実際に放電を開始するまでには、一定時間（例えば、１〜２分程度）が必要である。そこで、ＬｉＢ蓄電池１５の残容量に比較的余裕がある段階で回転機系発電機１６が動作を開始するように、ＳｏＣに対する設定値が適切に設定される。
【００４７】
ＳｏＣに対する設定値は負荷の状態、すなわち必要電力量に応じて変化させるようにしてもよい。例えば負荷が所定の値よりも大きい場合にはＳｏＣが５０％よりも小さくなったときに回転機系発電機１６の動作を開始させ、負荷が所定の値よりも小さい場合にはＳｏＣが３０％よりも小さくなったときに回転機系発電機１６の動作を開始させる。このように、回転機系発電機１６の動作を開始させるＳｏＣの設定値を負荷の大きさによって変化させることにより、回転機系発電機１６の動作の開始を遅らせることができる。
【００４８】
回転機系発電機１６が放電を開始するまでは、ＬｉＢ蓄電池１５から出力される電力の全てが負荷３に対して供給される。一方で、回転機系発電機１６が放電を開始した後は、ＬｉＢ−ＰＣＳ１４が第２の制御モードで動作することにより、ＬｉＢ蓄電池１５の出力が回転機系発電機１６の出力を補助（アシスト）する。回転機系発電機１６の出力は、急激な電力負荷変動が生じた場合に電圧変動や周波数変動が発生する恐れがある。そこで、回転機系発電機１６が放電を開始した後もＬｉＢ蓄電池１５の放電を停止させずに、回転機系発電機１６の出力電圧や周波数に連携した出力制御に切り替える。具体的には、急激な負荷変動が発生した場合に生じ得る電圧低下や周波数変動をＬｉＢ蓄電池１５からの出力で補うようにする。これにより、負荷３に対して安定した電力の供給が可能となる。
【００４９】
ところで、キャパシタ１３の容量を増やして数分程度の放電を可能とし、且つ、キャパシタ１３が放電を開始した後、常に回転機系発電機１６の動作を開始させることにより負荷３に対する電力供給を継続し、長時間にわたる停電に対応するシステムも考えられる。しかしながら、回転機系発電機１６は、一度動作させるとその都度、メンテナンスを行う必要があり運用コストが大きくなる。このため、可能な限り回転機系発電機１６を起動させないことが望まれる。本実施形態では、ＬｉＢ蓄電池１５を放電させることにより、キャパシタ１３のみの構成に比べて負荷３に対する電力供給を長くすることができ、これにより回転機系発電機１６の動作の開始を遅らせることができる。したがって、回転機系発電機１６を頻繁に起動させることを防止することができ、電力制御装置１全体のメンテナンスに係る費用（運用コスト）を低減したり設備の劣化を防止したりすることが可能となる。
【００５０】
また、特許文献１に記載のように、発電に係る構成を一の制御部により制御する構成では、発電に係る構成の変更に伴い制御部等も変更する必要があり、一般的に用いられている既存の設備を流用することができない。しかしながら、本実施形態では、一般的に用いられているＨＳＳ１０、キャパシタ１３等の構成に、ＬｉＢ蓄電池１５及びその出力制御等を行う構成を追加するだけで良く、既存の設備を流用することができると共に、追加投資のコストを抑えることができる。
【００５１】
［動作の流れ］
次に、図６及び図７を参照して、電力制御装置１の動作例について説明する。図６は、電力制御装置１の動作の流れを示すフローチャートである。図７は、主に電力制御装置１における信号の流れ（点線の矢印）を示す図である。
【００５２】
ステップＳＴ１では、系統電力２から供給される電力の電圧が閾値より小さくなったか否かがＨＳＳ１０により判断される。ＨＳＳ１０は、系統電力２から供給される電力の電圧を例えば周期的に監視する。閾値より小さいとは、閾値以下でも良いし閾値未満でも良い。反対に閾値より大きいとは閾値以上でも良いし、閾値より大きい意味でも良い（他の箇所における同様の表現についても同じである。）。ここで、系統電力２から供給される電力の電圧が閾値より大きい場合には、処理がステップＳＴ１に戻り、ステップＳＴ１の判断処理が繰り返される。系統電力２から供給される電力の電圧が閾値より小さくなった場合には、処理がステップＳＴ２に進む。
【００５３】
ステップＳＴ２では、ＨＳＳ１０が、系統を遮断して系統電力２からの電力供給を停止すると共にＰＣＳ１２に電圧低下信号ＶＳを出力する。そして、処理がステップＳＴ３に進む。
【００５４】
ステップＳＴ３では、電圧低下信号ＶＳを受信したＰＣＳ１２がキャパシタ１３から供給される直流電力を交流電力に変換した上で負荷３に供給する制御を行う。キャパシタ１３は、容量がなくなるまでの所定期間が経過した後（例えば、数秒後）に放電を停止する。また、ＰＣＳ１２は、放電開始信号ＤＳを出力する。そして、処理がステップＳＴ４に進む。
【００５５】
ステップＳＴ４では、ＰＣＳ１２から出力された放電開始信号ＤＳがＥＭＳ１７により受信される。ＥＭＳ１７は、ＥＭＳ１７及びＬｉＢ−ＰＣＳ１４間の所定の通信ラインＳＬ１を使用して放電開始信号ＤＳをＬｉＢ−ＰＣＳ１４に供給する。このように、本実施形態では、ＰＣＳ１２から出力された放電開始信号ＤＳがＥＭＳ１７を介してＬｉＢ−ＰＣＳ１４に供給される。放電開始信号ＤＳを受信したＬｉＢ−ＰＣＳ１４は、ＬｉＢ蓄電池１５を放電させる制御を行い、ＬｉＢ蓄電池１５から出力される直流電力を交流電力に変換した上で負荷３に供給する。なお、ステップＳＴ４では、ＬｉＢ−ＰＣＳ１４は、第１の制御モードで動作し、ＬｉＢ蓄電池１５から出力される電力の全てを負荷３に供給する。そして、処理がステップＳＴ５に進む。
【００５６】
ステップＳＴ５では、ＬｉＢ蓄電池１５のＳｏＣが設定値（例えば、５０％）より小さくなったか否かが判断される。ＬｉＢ蓄電池１５を構成するモジュール２２のＳｏＣはＭＣＵ２２ａによりモニタされており、モニタの結果が上位のＢＭＵ２１のＭＣＵ２１ａを介してＢＭＵ−ＨＵＢ２０のＭＣＵ２０ａに供給される。ＭＣＵ２０ａは、モジュール２２のＳｏＣが５０％より小さくなったか否かを判断する。複数のモジュール２２が使用される場合には、例えば、最も小さいＳｏＣが５０％より小さくなったか否かを判断する。
【００５７】
ＬｉＢ蓄電池１５のＳｏＣが５０％より大きい場合には処理がステップＳＴ５に戻り、ステップＳＴ５の判断処理が繰り返される。ＬｉＢ蓄電池１５のＳｏＣが５０％より小さい場合には、ＭＣＵ２０ａはその旨を示すＳｏＣデータＳＤを、ＥＭＳ１７及びＬｉＢ蓄電池１５間の所定の通信ラインＳＬ２を使用して、ＥＭＳ１７に供給する。そして、処理がステップＳＴ６に進む。
【００５８】
ステップＳＴ６では、ＳｏＣデータＳＤを受信したＥＭＳ１７が動作制御信号ＣＳ１を出力する。ＥＭＳ１７から出力された動作制御信号ＣＳ１が回転機系発電機１６により受信される。そして、処理がステップＳＴ７に進む。
【００５９】
動作制御信号ＣＳ１を受信した回転機系発電機１６が動作を開始する。動作を開始した回転機系発電機１６が放電を開始するまでには、所定時間（例えば、１〜２分程度）を要する。ステップＳＴ７では、回転機系発電機１６が放電を開始したか否かがＥＭＳ１７により判断される。
【００６０】
例えば、ＥＭＳ１７は、動作制御信号ＣＳ１を出力してから回転機系発電機１６が放電を開始するまでの時間を予め記憶しておき、動作制御信号ＣＳ１を出力してから当該時間が経過した段階で回転機系発電機１６が放電を開始したと認識することができる。また、回転機系発電機１６が、自身が放電を開始したことを示す放電開始信号をＥＭＳ１７に供給することにより、ＥＭＳ１７が、回転機系発電機１６が放電を開始したことを認識するようにしてもよい。ステップＳＴ７において、回転機系発電機１６が放電を開始していない場合には処理がステップＳＴ７に戻り、ステップＳＴ７の判断処理が繰り返される。回転機系発電機１６が放電を開始した場合には処理がステップＳＴ８に進む。
【００６１】
ステップＳＴ８では、回転機系発電機１６が放電を開始したことを認識したＥＭＳ１７が動作制御信号ＣＳ２をＬｉＢ−ＰＣＳ１４に供給する。動作制御信号ＣＳ２を受信したＬｉＢ−ＰＣＳ１４は、制御モードを第１の制御モードから第２の制御モードに切り替え、第２の制御モードによりＬｉＢ蓄電池１５からの出力を制御する。ＬｉＢ−ＰＣＳ１４は第２の制御モードで動作することにより、例えば急激な負荷変動が発生した場合に生じ得る電圧低下や周波数変動をＬｉＢ蓄電池１５からの出力で補うように、当該ＬｉＢ蓄電池１５の出力を制御する。以上説明した処理により、瞬低が発生した場合や、系統電力２からの電力供給が長時間停止した場合にも負荷３に対する電力供給を継続することができる。
【００６２】
なお、図６に示すフローチャートには図示されていないが、系統電力２が復電した場合には、例えば、復電したことを示す信号がＨＳＳ１０からＰＣＳ１２、ＬｉＢ−ＰＣＳ１４及び回転機系発電機１６のそれぞれに供給され、キャパシタ１３、ＬｉＢ蓄電池１５及び回転機系発電機１６の放電を停止させる制御が行われる。そして、ＨＳＳ１０がオンすることにより、系統電力２の電力が負荷３に供給される。なお、系統電力２からの電圧が回復した場合に、系統電力２の電圧周期と、負荷３に対して供給されている電圧の電圧周期との同期をとってＨＳＳ１０をオンする同期制御がＳＹＳ１１により行われる。また、復電した場合、系統電力２からの電力によってＰＣＳ１２、ＬｉＢ−ＰＣＳ１４を介してキャパシタ１３、ＬｉＢ蓄電池１５がそれぞれ充電される。
【００６３】
＜２．変形例＞
以上、本技術の実施形態について具体的に説明したが、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００６４】
上述した一実施形態において、各構成間で行われる通信経路は適宜変更することができる。例えば、図８に示すように、ＬｉＢ−ＰＣＳ１４及びＬｉＢ蓄電池１５間に通信ラインＳＬ３を設定して、ＬｉＢ−ＰＣＳ１４とＢＭＵ−ＨＵＢ２０のＭＣＵ２０ａとが通信を行うようにしても良い。また、図９に示すように、ＬｉＢ蓄電池１５及び回転機系発電機１６間に通信ラインＳＬ４を設定しても良い。そして、モジュール２２のＳｏＣが設定値より小さくなった場合にＢＭＵ−ＨＵＢ２０のＭＣＵ２０ａが動作制御信号ＣＳ１を出力する構成とし、当該動作制御信号ＣＳ１がＥＭＳ１７を介さずに回転機系発電機１６に供給されるようにしても良い。このように、ＥＭＳ１７を介さないようにして各構成が通信を行っても良い。ＥＭＳ１７を設けずにＥＭＳ１７の機能を他の構成が分担して有するようにしても良い。なお、通信は、有線による通信でも良いし、無線による通信でも良いし、有線及び無線を併用した通信でも良い。
【００６５】
上述した一実施形態において、モジュール２２のＳｏＣが５０％より小さくなったか否かの判断処理（ステップＳＴ５の処理）をＥＭＳ１７が行っても良い。例えば、ＢＭＵ−ＨＵＢ２０のＭＣＵ２０ａが全てのモジュール２２のＳｏＣを定期的にＥＭＳ１７に送信する。ＥＭＳ１７は、ＳｏＣが５０％より小さくなったモジュール２２が存在するか否かを判断する。そして、ＳｏＣが５０％より小さくなったモジュール２２が存在する場合に、上述した一実施形態と同様にしてＥＭＳ１７が回転機系発電機１６に動作制御信号ＣＳ１を供給するようにしても良い。
【００６６】
上述した一実施形態において、回転機系発電機１６が安定した電力を負荷３に供給できる場合には、回転機系発電機１６が放電した後にＬｉＢ蓄電池１５からの出力を停止する制御が行われても良い。
【００６７】
上述した一実施形態において、ＬｉＢ蓄電池１５として１個のストリングＳＴＲが適用される場合には、電力制御装置１がＢＭＵ−ＨＵＢ２０を有しない構成でも良い。
【００６８】
上述した一実施形態において、系統電力２から供給される電力によりキャパシタ１３やＬｉＢ蓄電池１５が充電されても良い。
【００６９】
上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いても良い。本技術は、方法、システム、プログラム、プログラムを記憶した記憶媒体等、任意の形態により実現することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１・・・電力制御装置、２・・・系統電力、３・・・負荷、１０・・・ＨＳＳ、１１・・・ＳＹＳ、１２・・・ＰＣＳ、１３・・・キャパシタ、１４・・・ＬｉＢ−ＰＣＳ、１５・・・ＬｉＢ蓄電池、１６・・・回転機系発電機、１７・・・ＥＭＳ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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