(57)【要約】  【課題】  昼夜の負荷平準化運転の機能と短時間の電力変動を平滑化する機能の両立を図ると共に、充放電サイクル数を減らすようにした。  【解決手段】  電力系統１１の電力は母線１２を介して電力負荷１３と電力貯蔵装置１４に供給される。母線１２と電力負荷１３は、遮断器１５を介して接続され、また、母線１２と電力貯蔵装置１４は、遮断器１６と双方向コンバータ１７の直列回路を介して接続される。双方向コンバータ１７は、双方向コンバータ電流制御器２５により制御される。電力検出器１８で検出された電力負荷１３の短時間の電力変動は、負荷変動検出装置２０で検出され、この検出値は、負荷変動補償量上下限リミッタ２１に供給される。この上下限リミッタ２１のリミッタ上下限値は、充電時間帯の放電および放電時間帯の充電を行わず、目標値を双方向コンバータ１７の容量以内とするような値に設定される。  【選択図】  図１
2006287998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統からの電力が供給される電力負荷と、
電力を貯蔵する電力貯蔵装置と、
この電力貯蔵装置と前記電力系統とを結ぶ電路に介挿され、交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置に貯蔵したり、その電力貯蔵装置から直流電力を取り出して交流電力に変換して前記電力系統に送出する電力変換装置とを備えた電力貯蔵装置の制御装置において、
前記電力負荷の電力変動を検出し、平均値が零となる変動成分のみを抽出する負荷変動検出手段と、
この負荷変動検出手段で抽出した変動成分を前記電力貯蔵装置の入出力電力制御の目標値として設定する入出力電力制御目標値設定手段と、
この入出力電力制御目標値設定手段で設定された目標値が供給され、前記電力貯蔵装置により昼夜の負荷平準化運転と短時間の電力変動を平滑化するように前記電力変換装置を制御する電力変換制御手段と、
を有することを特徴とする電力貯蔵装置の制御装置。
【請求項２】
前記入出力電力制御目標値設定手段は、
充電時間帯の放電および放電時間帯の充電を行わず、前記目標値を前記電力変換装置の容量以内とするような値に設定する負荷変動補償量上下限リミッタと、
この上下限リミッタの出力に基準充放電電力を加算する加算手段と、
この加算手段で得られた出力と前記電力変換装置の電力変動出力との偏差が供給され、出力に前記制御手段に供給する目標値を得る入出力電力制御手段とからなることを特徴とする請求項１記載の電力貯蔵装置の制御装置。
【請求項３】
電力系統からの電力が供給される電力負荷と、
電力を貯蔵する少なくとも２台の電力貯蔵装置と、
これらの電力貯蔵装置と前記電力系統とを結ぶ電路に介挿され、交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置に貯蔵したり、その電力貯蔵装置から直流電力を取り出して交流電力に変換して前記電力系統に送出する少なくとも２台の電力変換装置と、
前記電力負荷の電力変動を検出し、平均値が零となる変動成分のみを抽出する負荷変動検出手段と、
この負荷変動検出手段で抽出した変動成分が入力され、出力に前記電力貯蔵装置の入出力電力制御の目標値が出力される入出力電力制御手段と、
この入出力電力制御手段から出力された目標値を正の成分と負の成分に分離する上下限リミッタ手段と、
この上下限リミッタ手段で分離された正の成分と負の成分の目標値を充放電モード切替信号により切り替えてそれぞれ供給し、前記２台の電力貯蔵装置により負荷平準化運転と短時間の電力変動を平滑化運転となるようにそれぞれの電力変換装置を制御するそれぞれの電力変換制御手段と、
を有することを特徴とする電力貯蔵装置の制御装置。
【請求項４】
前記入出力電力制御手段は、積分器と充電量制御部を有し、入出力電力制御手段から出力される目標値を積分器により積算し、この積算値を零に保つように電力変換制御手段を制御して、前記電力貯蔵装置が放電過多となり積算値が正方向にずれたときには充電量を増加し、それが充電過多となり積算値が負方向にずれたときには放電量を増加させるようにすることを特徴とする請求項３記載の電力貯蔵装置の制御装置。
【請求項５】
前記電力変換制御手段が電力貯蔵装置の内、一方を電力変動平滑化運転を行って充放電動作させているとき、他方の電力貯蔵装置を回復充電手段により回復充電動作させることを特徴とする請求項３又は４記載の電力貯蔵装置の制御装置。
【請求項６】
電力系統からの電力が供給される電力負荷と、
電力を貯蔵する少なくとも２台の電力貯蔵装置と、
前記電力系統に交流端が接続されるとともに、直流電圧が一定に保つように制御され、交流電力が直流電力に、直流電力が交流電力に変換される第１の電力変換装置と、
この第１の電力変換装置の直流端に接続され、直流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置に貯蔵したり、その電力貯蔵装置から直流電力を取り出して直流電力に変換して前記第１の電力変換装置に送出する少なくとも２台の第２の電力変換装置と、
前記電力負荷の電力変動を検出し、平均値が零となる変動成分のみを抽出する負荷変動検出手段と、
この負荷変動検出手段で抽出した変動成分が入力され、出力に前記電力貯蔵装置の入出力電力制御の目標値が出力される入出力電力制御手段と、
この入出力電力制御手段から出力された目標値を正の成分と負の成分に分離する上下限リミッタ手段と、
この上下限リミッタ手段で分離された正の成分と負の成分の目標値を充放電モード切替信号により切り替えてそれぞれ供給し、前記２台の電力貯蔵装置により負荷平準化運転と短時間の電力変動を平滑化運転となるようにそれぞれ第２の電力変換装置を制御するそれぞれ第２の電力変換制御手段と、
を有することを特徴とする電力貯蔵装置の制御装置。
【請求項７】
前記負荷変動検出手段は、高域フィルタ（HPS）からなることを特徴とする請求項１，２，３及び６記載の電力貯蔵装置の制御装置。
【請求項８】
電力系統からの電力が供給される電力負荷と、
電力を貯蔵する電力貯蔵装置と、
この電力貯蔵装置と前記電力系統とを結ぶ電路に介挿され、交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置に貯蔵したり、その電力貯蔵装置から直流電力を取り出して交流電力に変換して前記電力系統に送出する電力変換装置とを備えた電力貯蔵装置の制御運転方法において、
昼夜の負荷平準化を行うとともに、短時間の電力変動成分を吸収可能とする電力貯蔵装置の制御運転方法であって、
電力貯蔵装置の放電時間帯と充電時間帯を区切り、放電時間帯では放電方向のみで放電電力を増減し、充電時間帯では充電方向のみで充電電力を増減し、短時間の電力変動成分を吸収する運転を行うことを特徴とする電力貯蔵装置の制御運転方法。
【請求項９】
電力系統からの電力が供給される電力負荷と、
電力を貯蔵する少なくとも２台の電力貯蔵装置と、
これらの電力貯蔵装置と前記電力系統とを結ぶ電路に介挿され、交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置に貯蔵したり、その電力貯蔵装置から直流電力を取り出して交流電力に変換して前記電力系統に送出する少なくとも２台の電力変換装置とを備えた電力貯蔵装置の制御運転方法において、
前記電力貯蔵装置を充放電する際に、一方を放電、他方を充電用として両者を定期的に充電、放電を切り替えて運転するようにしたことを特徴とする電力貯蔵装置の制御運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力貯蔵装置を用いて、ある任意の箇所の電力潮流を一定に保つ負荷追従運転を行うための電力貯蔵装置の制御装置及びその制御運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二次電池などからなる電力貯蔵装置は、主に昼夜の負荷電力を平準化する目的で設置されている。その他、風力発電などの変動が大きな自然エネルギー発電と組み合わせて発電出力の変動を吸収する目的などで使用されている。
【０００３】
また、二次電池であるNaS電池（ナトリウム−硫黄電池）を用いて、風力発電の発電出力を一定に保つ制御手段の技術が開発されている。この制御手段とは、電力潮流を検出し、これを一定に保つようNaS電池を充放電する技術である。（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照。）。
【特許文献１】特開２０００−７３９３１
【特許文献２】特開２０００−７３９３２
【特許文献３】特開２０００−７３９３３
【特許文献４】特開２００１−２９８８７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した電力貯蔵装置は、夜間の負荷が軽い時間帯に電力を充電し、昼間の負荷が重い時間帯に電力を放電して、負荷の平準化を図ることが可能であるという特徴を有している。また、直流電源である蓄電池（電力貯蔵装置）を電力系統に接続するためには、一般的に自励式インバータが用いられることから比較的高速な応答特性を持ち、短時間の電力変動を平滑化する目的でも使用される。
【０００５】
しかし、電力貯蔵装置は、１日サイクルの負荷平準化運転と短時間の電力変動を、平滑化するという二つの機能を両立する装置として利用されていないのが現状である。また、短時間の電力変動を平滑化する目的で電力貯蔵装置を用いた場合には、短時間に充放電を繰り返すこととなり、電力貯蔵装置の耐久性の観点から望ましい運転方法であるとは言えない問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、蓄電池（二次電池）を用いた電力貯蔵装置により、昼夜の負荷平準化運転の機能と短時間の電力変動を平滑化する機能の両立を図ると共に、充放電サイクル数を減らし、電力貯蔵装置の耐久性を向上させ、さらに短時間の電力変動を平滑化する機能のみで使用した場合も電力貯蔵装置の貯蔵容量の時間定格（Ah）を低く抑えることを可能にした電力貯蔵装置の制御装置及びその制御運転方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を達成するために、第１発明は、電力系統からの電力が供給される電力負荷と、電力を貯蔵する電力貯蔵装置と、この電力貯蔵装置と前記電力系統とを結ぶ電路に介挿され、交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置に貯蔵したり、その電力貯蔵装置から直流電力を取り出して交流電力に変換して前記電力系統に送出する電力変換装置とを備えた電力貯蔵装置の制御装置において、
前記電力負荷の電力変動を検出し、平均値が零となる変動成分のみを抽出する負荷変動検出手段と、この負荷変動検出手段で抽出した変動成分を前記電力貯蔵装置の入出力電力制御の目標値として設定する入出力電力制御目標値設定手段と、この入出力電力制御目標値設定手段で設定された目標値が供給され、前記電力貯蔵装置により昼夜の負荷平準化運転と短時間の電力変動を平滑化するように前記電力変換装置を制御する電力変換制御手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
第２発明は、前記入出力電力制御目標値設定手段は、充電時間帯の放電および放電時間帯の充電を行わず、前記目標値を前記電力変換装置の容量以内とするような値に設定する負荷変動補償量上下限リミッタと、この上下限リミッタの出力に基準充放電電力を加算する加算手段と、この加算手段で得られた出力と前記電力変換装置の電力変動出力との偏差が供給され、出力に前記電力変換制御手段に供給する目標値を得る入出力電力制御手段とからなることを特徴とする。
【０００９】
第３発明は、電力系統からの電力が供給される電力負荷と、電力を貯蔵する少なくとも２台の電力貯蔵装置と、これらの電力貯蔵装置と前記電力系統とを結ぶ電路に介挿され、交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置に貯蔵したり、その電力貯蔵装置から直流電力を取り出して交流電力に変換して前記電力系統に送出する少なくとも２台の電力変換装置と、前記電力負荷の電力変動を検出し、平均値が零となる変動成分のみを抽出する負荷変動検出手段と、この負荷変動検出手段で抽出した変動成分が入力され、出力に前記電力貯蔵装置の入出力電力制御の目標値が出力される入出力電力制御手段と、この入出力電力制御手段から出力された目標値を正の成分と負の成分に分離する上下限リミッタ手段と、この上下限リミッタ手段で分離された正の成分と負の成分の目標値を充放電モード切替信号により切り替えてそれぞれ供給し、前記２台の電力貯蔵装置により負荷平準化運転と短時間の電力変動を平滑化運転となるようにそれぞれの電力変換装置を制御するそれぞれの電力変換制御手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
第４発明は、前記入出力電力制御手段は、積分器と充電量制御部を有し、入出力電力制御手段から出力される目標値を積分器により積算し、この積算値を零に保つように電力変換制御手段を制御して、前記電力貯蔵装置が放電過多となり、積算値が正方向にずれたときには充電量を増加し、それが充電過多となり積算値が負方向にずれたときには放電量を増加させるようにすることを特徴とする。
【００１１】
第５発明は、前記電力変換制御手段が電力貯蔵装置の内、一方を電力変動平滑化運転を行って充放電動作させているとき、他方の電力貯蔵装置を回復充電手段により回復充電動作させることを特徴とする。
【００１２】
第６発明は、電力系統からの電力が供給される電力負荷と、電力を貯蔵する少なくとも２台の電力貯蔵装置と、前記電力系統に交流端が接続されるとともに、直流電圧が一定に保つように制御され、交流電力が直流電力に、直流電力が交流電力に変換される第１の電力変換装置と、この第１の電力変換装置の直流端に接続され、直流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置に貯蔵したり、その電力貯蔵装置から直流電力を取り出して直流電力に変換して前記第１の電力変換装置に送出する少なくとも２台の第２の電力変換装置と、前記電力負荷の電力変動を検出し、平均値が零となる変動成分のみを抽出する負荷変動検出手段と、この負荷変動検出手段で抽出した変動成分が入力され、出力に前記電力貯蔵装置の入出力電力制御の目標値が出力される入出力電力制御手段と、この入出力電力制御手段から出力された目標値を正の成分と負の成分に分離する上下限リミッタ手段と、この上下限リミッタ手段で分離された正の成分と負の成分の目標値を充放電モード切替信号により切り替えてそれぞれ供給し、前記２台の電力貯蔵装置により負荷平準化運転と短時間の電力変動を平滑化運転となるようにそれぞれ第２の電力変換装置を制御するそれぞれ第２の電力変換制御手段と、を有することを特徴とする。
第７発明は、前記負荷変動検出手段は、高域フィルタ（HPS）からなることを特徴とする。
【００１３】
第８発明は、電力系統からの電力が供給される電力負荷と、電力を貯蔵する電力貯蔵装置と、この電力貯蔵装置と前記電力系統とを結ぶ電路に介挿され、交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置に貯蔵したり、その電力貯蔵装置から直流電力を取り出して交流電力に変換して前記電力系統に送出する電力変換装置とを備えた電力貯蔵装置の制御運転方法において、
昼夜の負荷平準化を行うとともに、短時間の電力変動成分を吸収可能とする電力貯蔵装置の制御運転方法であって、
電力貯蔵装置の放電時間帯と充電時間帯を区切り、放電時間帯では放電方向のみで放電電力を増減し、充電時間帯では充電方向のみで充電電力を増減し、短時間の電力変動成分を吸収する運転を行うことを特徴とする。
【００１４】
第９発明は、電力系統からの電力が供給される電力負荷と、電力を貯蔵する少なくとも２台の電力貯蔵装置と、
これらの電力貯蔵装置と前記電力系統とを結ぶ電路に介挿され、交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置に貯蔵したり、その電力貯蔵装置から直流電力を取り出して交流電力に変換して前記電力系統に送出する少なくとも２台の電力変換装置とを備えた電力貯蔵装置の制御運転方法において、
前記電力貯蔵装置を充放電する際に、一方を放電、他方を充電用として両者を定期的に充電、放電を切り替えて運転するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べたように、本発明によれば、昼夜の負荷平準化運転と短時間の電力変動平滑化運転の両立を図ると共に、短時間の電力変動平滑化運転と充放電サイクルの低減の両立を図り、しかも電力貯蔵装置の貯蔵容量の時間定格を低く抑えることができるようにした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
まず、実施の形態１を述べる前に、電力貯蔵装置の一般的なことについて述べる。通常、電力貯蔵装置は、図１に示すように、負荷消費量の大きな時間帯に蓄積した電力を放電し、負荷消費量の小さな時間帯に電力を貯蔵することにより、昼夜の消費電力の差を平準化する目的で設置される。この場合、放電電力及び充電電力は、予め決められたスケジュールに従って一定に保持される。
【００１７】
一方、風力発電や太陽光発電のような自然エネルギー型発電機や工場などにおける生産ラインの特殊な負荷用途では、発電電力や消費電力が短時間で変動するため、このような電力変動を抑制する目的で電力貯蔵装置が用いられる場合がある。この場合には、電力貯蔵装置は電力変動に追従して充電と放電が短時間で繰り返されることとなる。電力貯蔵装置として蓄電池が用いられる場合、蓄電池の寿命は、充放電サイクル数に左右されるため、図２に示すような運用は望ましくない。
【００１８】
このため、本発明では、図３に示すように、昼夜の負荷平準化を行うとともに、短時間の電力変動成分を吸収可能とする電力貯蔵装置の運用方法を行う。
【００１９】
図３に示すように、放電の時間帯と充電の時間帯を区切り、放電の時間帯では放電方向のみで放電電力を増減し、充電の時間帯では充電方向のみで充電電力を増減する。これにより、短時間の電力変動成分を吸収する運転を行っても充放電の繰り返しサイクル数は増加せず、昼夜の負荷平準化運転と電力平滑化運転の両立が可能となる。
【００２０】
図４は、本発明の実施の形態１を示す電力貯蔵装置の制御ブロック図で、図４において、電力系統１１からの電力が、母線１２を介して電力負荷（自然エネルギー型発電機を含む）１３と二次電池などからなる電力貯蔵装置１４に供給される。なお、電力貯蔵装置１４の電力は、負荷消費量の大きな時間帯に蓄積した電力を、後述する双方向コンバータを介して放電するように構成されている。
【００２１】
母線１２と電力負荷１３は、遮断器１５を介して接続され、また、母線１２と電力貯蔵装置１４は、遮断器１６と双方向コンバータ１７の直列回路を介して接続される。双方向コンバータ１７は、後述する双方向コンバータ電流制御器により制御される。１８，１９は電力検出器で、この電力検出器１８，１９は、変圧器VT1,VT2と変流器CT1,CT2に接続されている。
【００２２】
電力検出器１８で検出された電力負荷１３の短時間の電力変動は、例えば、ハイパスフィルタ（HPF）等からなる負荷変動検出装置２０で検出され、この検出値は、負荷変動補償量上下限リミッタ２１に供給される。この上下限リミッタ２１には、インバータ（INV）容量（kVA）と基準充放電電力が供給される。基準充放電電力は、予め決められたスケジュールに従って生成される目標値である。
【００２３】
負荷変動補償量上下限リミッタ２１のリミッタ上下限値は、充電時間帯の放電および放電時間帯の充電を行わず、目標値を電力変換装置である双方向コンバータ（CNV）１７の容量以内とするような値に設定する。具体的には、電力変動の検出値の消費を正［ここで、消費とは、電力負荷１３に流れる電流の方向(電力検出器１８を流れる図示矢印方向）を言う］、電力貯蔵装置１４の入出力電力の放電を正とした場合、充電時間帯においては、「下限値＝（−１）×（（CNV容量）−（基準充電電力の絶対値））」、「上限値＝(基準充電電力の絶対値）」とし、放電時間帯においては、「下限値＝（−１）×（基準放電電力の絶対値）」、「（（CNV容量）−（基準放電電力の絶対値））」とする。
【００２４】
上記（−１）は下記の式の導出過程で生じたものである。以下、充電時間帯の場合を例に述べる。蓄電池の放電を正、CNV容量をP(kW)とした場合、
ａ：充電時間帯の運転範囲を、−Ｐ（kW）〜０（kW）
ｂ：基準充放電電力の設定値を、−Ｐ／３（kW）
と仮定する。
【００２５】
蓄電池への指令値（図４に示す加算器２２の出力）は、上記ａより−Ｐ（kW）〜０（kW）とすれば良い。よって、加算器２２の出力は、（基準充放電電力＋リミッタ２１の出力）のため、リミッタ２１の上下限範囲は、
（−Ｐ〜０）−（基準充放電電力）
＝（−Ｐ−（−Ｐ／３）〜０−（−Ｐ／３））
＝（−２Ｐ／３〜＋ｐ／３）
＝（下限値〜上限値）
とすればよい。
【００２６】
よって、上下限リミッタ２１は、
下限値：（−CNV容量）−（基準充放電電力）
＝（−CNV容量）＋（基準充放電電力の絶対値）
＝−（CNV容量−基準充放電電力の絶対値）
上限値：（基準充放電電力の絶対値）となる。
【００２７】
なお、前記リミッタ２１の上下限値は、加算器２２により基準充放電電力と加算されて偏差器２３に供給される。この偏差器２３では、リミッタの上下限値が加算された基準充放電電力と電力検出器１９で検出された値との偏差が取られ、その偏差が入出力電力制御器２４を介して双方向コンバータ１７を電流制御する目標値として双方向コンバータ電流制御器２５に供給される。双方向コンバータ電流制御器（電力変換制御手段）２５は、この目標値により双方向コンバータ１７を制御する。
【００２８】
入出力電力制御器（ＡＰＲ：Auto Power Regulator）２４は、例えば、PID制御器から構成され、蓄電池の入出力電力をある目標値と一致するように制御する装置である。
【００２９】
上記上下限リミッタ２１、加算器２２、偏差器２３及び入出力電力制御器２４とにより、前記電力貯蔵装置１４の入出力電力制御の目標値として設定される入出力電力制御目標値設定手段が構成される。
【００３０】
上記のように構成した実施の形態１のように制御することにより、昼間の負荷消費量が大きな時間帯に電力貯蔵装置から電力を供給し、夜間の負荷消費量が小さい時間帯に電力貯蔵装置に電力を充電する負荷平準化運転と、短時間の電力変動を平滑化する運転が両立可能となる。すなわち、昼夜の負荷平準化運転と短時間の電力変動平滑化運転の両立を図ることができるようになる。また、電力貯蔵装置の充放電サイクルを１日に一回とすることによって、電力貯蔵装置である、例えば蓄電池の耐久性を向上させることができるようになる。
【００３１】
なお、上述した負荷変動検出手段２０は、ハイパスフィルタ（HPS）で構成され、HPSからは平均値が零で変動成分のみを含む波形が抽出される。
［実施の形態２］
電力貯蔵装置の用途を、図２に示した短時間の電力変動を吸収して平準化する電力変動平滑化運転の用途に限定した場合、従来の電力貯蔵装置では、充放電サイクル数が増加し、蓄電池の寿命の観点から望ましくない。
【００３２】
そこで、２台の電力貯蔵装置Ａ，Ｂを用意し、一方を放電用、他方を充電用として両者を定期的に切り替えることにより、充放電サイクル数を低く抑えた上で電力変動平滑化運転を可能とする運転方法を実現するのが、次に述べる実施の形態２である。
【００３３】
図５は２台の電力貯蔵装置Ａ，Ｂの運転方法を説明する図で、始めに、平準化したい短時間の電力変動成分の内、負方向（図中破線で示す）のみを電力貯蔵装置Ａへ充電し、正方向（図中実線で示す）のみを電力貯蔵装置Ｂへ充電する。
【００３４】
電力貯蔵装置Ａは充電のみを行い、電力貯蔵装置Ｂは放電のみを行うため、電力貯蔵装置Ａの充電量Ａｈ（図中実線で示す）は次第に増加し、電力貯蔵装置Ｂの充電量Ａｈ（図中破線で示す）は次第に減少する。両者の何れかが既定の充電量Ａｈに達した時点、または既定の時間で電力貯蔵装置Ａを充電動作から放電動作に、電力貯蔵装置Ｂを放電動作から充電動作に切り替える。これにより、電力貯蔵装置Ａ，Ｂの充放電サイクル数を低く抑えた上で電力変動平滑化運転が可能となる。
【００３５】
図６は上記のような動作を行う実施の形態２の制御ブロック図で、図４と同一部分には同一符号を付して説明する。図６において、電力負荷（または自然エネルギー型発電機を含む）の短時間の電力変動を負荷変動検出装置（ＨＰＦ）２０により検出し、平均値が零となる変動成分のみを抽出する。この変動成分と電力検出器１９の出力との偏差を偏差器３１で取り、その偏差を入出力電力制御器２４の目標値として供給し入出力電力制御を行う。
【００３６】
この入出力電力制御器２４で行った制御出力は、双方向コンバータ電流制御器２５Ａ，２５Ｂの電流制御目標値であり、この目標値は正の成分と負の成分の２つに分離する上下限リミッタ３２Ａ，３２Ｂに供給される。このリミッタ３２Ａ、３２Ｂは，一方が下限を零に、他方は上限を零とした上下限リミッタである。
【００３７】
上下限リミッタ３２Ａ，３２Ｂの出力は、充放電モード切り替え信号（この信号は図示しないが、全体のシステムを管理するコンピュータシステムの制御機能を利用している。この他、タイマーなどでこの信号を得るようにさせても良い）により切り替えられる切替器３３Ａ，３３Ｂを介して双方向コンバータ電流制御器２５Ａ，２５Ｂの電流制御目標値として供給される。
【００３８】
そして、切替器３３Ａが、正方向の上下限リミッタ３２Ａの出力を選択している際には、切替器３３Ｂは、負方向の上下限リミッタ３２Ｂの出力を選択し、また、切替器３３Ａが、負方向の上下限リミッタ３２Ｂの出力を選択している際には、切替器３３Ｂは、正方向の出力を選択する構成とする。
【００３９】
切替器３３Ａ，３３Ｂを同時に切り替えることにより、電力貯蔵装置Ａ，Ｂの双方向コンバータ電流制御器２５Ａ，２５Ｂの電流制御目標値をそれぞれ充電方向のみ、または放電方向のみとすることが可能となる。
【００４０】
上記のように制御することにより、実施の形態２では、電力変動平滑化運転と充放電サイクルの低減を両立する制御が可能となる。また、負荷変動検出装置にハイパスフィルタを用いて、負荷変動を検出することで、短時間の変動成分のみを抽出してこれを平滑化できる。さらに、電力貯蔵装置２台の内の１台を充電用、他の１台を放電用とすることで、短時間の電力変動の平滑化を可能とするとともに、電力貯蔵装置の充放電サイクルを低減して、電力貯蔵装置の耐久性を向上させることができる。
【００４１】
この他、電力貯蔵装置である蓄電池容量Ａｈは，平滑化したい電力変動の絶対値の積算値とすればよく、前記実施の形態１に比較して、電力貯蔵装置である蓄電池容量Ａｈを小さくできる。
［実施の形態３］
図７は実施の形態３を示す制御ブロック図で、図４、図６と同一部分には同一符号を付して説明する。この実施の形態３は、実施の形態２の変形例で、電力貯蔵装置Ａ，Ｂの充放電電流制御をＤＣ／ＤＣコンバータ３６Ａ，３６Ｂを用いて行い、双方向コンバータ１７を１台とすることにある。
【００４２】
この形態３では、双方向コンバータ１７を制御する双方向コンバータ電流制御器２５は、直流電圧を一定に保って双方向コンバータ１７を制御するように構成される。
【００４３】
なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６Ａ，３６Ｂを制御するＤＣ／ＤＣ電流制御器３５Ａ，３５Ｂの制御方法は実施の形態２と同様な方法により行われる。このように電力貯蔵装置をＤＣ／ＤＣコンバータで制御して直流回路を共有することで双方向コンバータを１台とすることが可能となり、初期コストの低減を図ることができ、また、前記実施の形態２と同様な短時間の電力変動平滑化運転と充放電サイクルの低減を両立することが可能となる。
［実施の形態４］
前記実施の形態２，３では、２台の電力貯蔵装置Ａ，Ｂを充電用と放電用として両者を切り替えて運転することで、短時間の電力変動を吸収可能とし、充放電サイクル数の低減を両立可能な装置構成及び制御方法を実現した。
【００４４】
前記実施の形態２，３の場合、負荷変動検出装置２０にハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を用いることで、変動成分の平均値は常に零に収束するが、負荷が変動した際には、平均値が過渡的に正方向または負方向にずれるため、図８に示すように電力貯蔵装置Ａ，Ｂの充電量Ａｈが、同図に示すように偏りが発生する不具合がある。
【００４５】
そこで、実施の形態４では、上記不具合を解消するために、図９に示すような制御ブロック図に構成した。図９において、図４、図６と同一部分には同一符号を付して説明する。
【００４６】
実施の形態４では、入出力電力制御器２４の出力である充放電電流目標値（または充放電電流の検出値）を積分器４１で積算し、これを零に保つように制御する。このために、積算値は充電量制御器４２を介して偏差器４３に供給して入出力電力目標値を補正する。
【００４７】
上記のように、充放電電流の積算値を零に保つように制御することで、入出力電力制御器２４からの出力を上下限リミッタ３２Ａ，３２Ｂに与え、前記実施の形態３のように動作させることにより、電力貯蔵装置Ａ，Ｂの充電量の平均値が常に一定に保たれる。
【００４８】
すなわち、放電過多となると、積算値が正方向にずれて充電量を増加し、充電過多となって積算値が負方向にずれた場合は放電量を増加する。このような制御により、充電用と放電用の電力貯蔵装置の充電量Ａｈをバランスさせることができ、充電量が一方向に偏ることなく電力変動の平滑化が可能となる。なお、充電量制御は比例制御や進み遅れ補償により構成される。
［実施の形態５］
電力貯蔵装置として使用される鉛蓄電池やＮａＳ電池など蓄電池の種類によっては、充電量Ａｈを計測値から判定することが困難な場合がある。この場合には、充電量Ａｈを演算によって求める必要がある。演算によって充電量Ａｈを求めた場合には、誤差の積算により正確な充電量Ａｈを把握することが困難であるため、充電末期時などに演算量をリセットする必要がある。
【００４９】
また、蓄電池寿命の観点から、定期的に完全充電（蓄電池の種類によって完全放電）を行うことが望ましい場合がある。以下ではこれを回復充電と称することにする。
【００５０】
蓄電池の回復充電を行った場合、充電末期においては電流値が減少し、一定の充電電流を確保できなくなる。よって、回復充電中の蓄電池については所望の充電電力を得ることができず、電力変動平滑化運転に支障をきたすことになる。
【００５１】
前記実施の形態２，３で示した装置では、２台の電力貯蔵装置Ａ，Ｂを用いて電力変動平滑化運転を行い通常の運転中は、一方の電力貯蔵装置Ａを充電用として、他方の電力貯蔵装置Ｂを放電用とした運用を行う。
【００５２】
この装置において蓄電池の回復充電を行う際に、一方の電力貯蔵装置Ａを回復充電運転としている際に、他方の電力貯蔵装置Ｂで電力変動平滑化運転を行うことで、電力変動平滑化運転に支障を来すことなく蓄電池の回復充電が可能となる。その制御ブロック図を図１０に示す。
【００５３】
図１０は実施の形態５を述べるための制御ブロック図で、図１０において、図６と同一部分には同一符号を付して説明する。図１０に示す実施の形態５においては、正方向と負方向の上下限リミッタ３２Ａ，３２Ｂの他に、上下限リミッタ３２Ｃを設けるとともに、切替器３３Ａ，３３Ｂに４つの状態を選択することができる接点ａ〜ｄを設ける。切替器３３Ａの接点ｄと切替器３３Ｂの接点ａには回復充電制御器４４の出力が供給される。なお、切替器４５は、電力貯蔵装置Ａ，Ｂを切替えるものである。
【００５４】
上記のように構成することにより、切替器３３Ａ，３３Ｂが状態ａの場合は、電力貯蔵装置Ａを電力変動平滑化運転として充放電を行い、電力貯蔵装置Ｂを回復充電運転とする。
【００５５】
また、切替器３３Ａ，３３Ｂが状態ｄの場合は、電力貯蔵装置Ｂを電変動平滑化運転として充放電を行い、電力貯蔵装置Ａを回復充電運転とする。同様に、状態ｂの場合は、電力貯蔵装置Ａを放電運転、電力貯蔵装置Ｂを充電運転とし、状態ｃの場合は、電力貯蔵装置Ａを充電運転、電力貯蔵装置Ｂを放電運転とする。
【００５６】
上記のように、２台の電力貯蔵装置の一方を回復充電中として運転している間に、他方を、電力変動平滑化運転の継続を行うことで電力変動平滑化運転を中断することなく回復充電を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】電力貯蔵装置における放電と充電における充電量の変化を示す説明図。
【図２】自然エネルギー型発電機における発電電力を電力貯蔵装置に充電するときの説明図。
【図３】昼夜の負荷平準化を行うと共に短時間の電力変動成分を吸収可能とする電力貯蔵装置の運用方法説明図。
【図４】本発明の実施の形態１を示す制御ブロック図。
【図５】２台の電力貯蔵装置の運用方法説明図。
【図６】本発明の実施の形態２を示す制御ブロック図。
【図７】本発明の実施の形態３を示す制御ブロック図。
【図８】２台の電力貯蔵装置における偏り充電の説明図。
【図９】本発明の実施の形態４を示す制御ブロック図。
【図１０】本発明の実施の形態５を示す制御ブロック図。
【符号の説明】
【００５８】
１４、Ａ、Ｂ…電力貯蔵装置
１５，１６…遮断器
１７、１７Ａ，１７Ｂ…双方向コンバータ
１８，１９…電力検出器
２０…負荷変動検出装置
２１…負荷変動補償量上下限リミッタ
２２…加算器
２３…偏差器
２４…入出力電力制御器
２５、２５Ａ、２５Ｂ…双方向コンバータ電流制御器
３２Ａ，３２Ｂ、３２Ｃ…上下限リミッタ
３３Ａ，３３Ｂ…切替器
３５Ａ，３５Ｂ…ＤＣ／ＤＣコンバータ電流制御器
３６Ａ，３６Ｂ…ＤＣ／ＤＣコンバータ
【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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【図１０】
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