(57)【要約】【課題】交流電力系統を直流連系するときに用いる二次電池は、フローティング充電を行うと、電池温度の上昇→電池内部抵抗の低下→充電電流の増加→電池温度のさらなる上昇、という悪循環を引き起こし、電池性能の劣化につながる。特にニッケル水素電池はこの傾向が強い。【解決手段】交流電力系統を連系する直流電力連系方式において、交流電力を直流電力に変換するコンバータと、直流電力を交流電力に逆変換するインバータと、コンバータとインバータの間に配置する二次電池に水素を封入した二次電池を採用することにより、フローティング充電による電池性能の劣化を防ぐことが可能となる。  【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の電力系統の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、当該直流電力を交流電力に逆変換するインバータと、前記コンバータと前記インバータの間に配された水素を封入した二次電池が設けられていて、前記インバータの交流電力を他の一の電力系統に送電可能にする直流電力連系方式。
【請求項２】
前記一の電力系統の電圧が規定値より小さいとき、前記インバータの出力電力を増加させる請求項１に記載の直流電力連系方式。
【請求項３】
前記一の電力系統の電圧の変化率が所定の値より大きいとき、前記インバータの出力電力を増加させる請求項１に記載の直流電力連系方式。
【請求項４】
前記一の電力系統の周波数が規定の値より大きいとき前記二次電池に接続された定電圧電源の電圧を大きくする請求項１に記載の直流電力連系方式。
【請求項５】
前記一の電力系統の周波数と前記規定の値との差に比例して前記定電圧電源の電圧を調整する請求項４に記載の直流電力連系方式。
【請求項６】
前記他の一の電力系統の周波数が規定の値より小さいとき、前記インバータの出力電力を増加させる請求項１に記載の直流電力連系方式。
【請求項７】
交流電力系統から直流電力変換装置を介して直流電力の供給を受ける直流電力系統が水素を封入した二次電池を備えていて、前記交流電力系統の周波数が所定の値より大きいとき前記直流電力変換装置の出力電圧を大きくする直流電力系統。
【請求項８】
前記直流電力系統に電気自動車の給電設備が設けられている請求項７に記載の直流電力系統。
【請求項９】
一の電力系統からの交流電力を直流電力に変換するコンバータと当該直流電力を交流電力に逆変換するインバータとの間に配された水素を封入した二次電池であって、当該二次電池の負極の活物質が水素である直流電力連系用の二次電池。
【請求項１０】
請求項９に記載の二次電池の正極が酸化金属を有している直流電力連系用の二次電池。
【請求項１１】
請求項１０に記載の二次電池が密閉構造を有している直流電力連系用の二次電池。
【請求項１２】
請求項１０に記載の二次電池の正極と負極の間に介在するセパレータが、ポリオレフィン系不織布を親水処理したものである直流電力連系用の二次電池。
【請求項１３】
前記セパレータが金属酸化物で被覆されている請求項１２に記載の直流電力連系用の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池を用いた直流電力連系に関し、詳しくは、２以上の交流電力系統を直流電力により連系を行うことにより、系統の安定性を確保すると共に、電力の融通性を高め電力の需給調整を可能にする直流連系に関する。
【背景技術】
【０００２】
再生可能エネルギーの導入を促進し、電力取引を活性化させる手段として、地域間での系統連系が提案されている。地域間で系統連系を行えば、電力の融通が行えるので、地域単位での電力不足が解消する。また、長距離送電に伴う送電の限界を解消することができる。周波数が同じ地域間では、多くの場合、そのまま送電線で接続し、交流で連系されている。交流連系の場合は設備が単純で済むが、周波数の擾乱の影響が波及しやすいなどのデメリットもあり、いくつかの地域間では、直流連系が行われている。
【０００３】
しかし、交流送電は系統が拡大すれば、送電線のループ状の接続や変圧器の並列運転などにより交流電力系統内のインピーダンスが小さくなり、事故時に流れる電流が増加して、電力系統の短絡容量の増加は事故の除去を難しくする。また、交流送電は送電線路が長くなるとインピーダンスの影響により位相差が大きくなり、有効電力を安定して送電することができなくなる。
【０００４】
交流送電におけるこれら問題を解決する手段として直流連系が考えられる。すなわち、２つの交流電力系統網を直流連系して、交流送電系統が大きくなるデメリットを改善したり、周波数の異なる電力系統を接続する場合に直流連系が用いられる。
【０００５】
直流連系は、異なる周波数の系統間を周波数変換設備を介して接続を可能とするもので、周波数変換の仕組みは、サイリスタ素子を多数組み合わせたサイリスタバルブを用いて、交流の電気を一旦直流に整流し、サイリスタのスイッチング動作により別の周波数の交流へと変換するものである。
【０００６】
直流連系に関して特許文献１には、２つの電力系統間に設けた複数の遮断器を選択的に投入・遮断を行うことにより。平常時には直接連系を行い送電損失の少ない交流連系を図り、系統事故時にはＢＴＢ変換器を介して直流連系を行う電力系統安定化方法が記載されている。
【０００７】
また、特許文献２には、電力系統間を接続するＢＴＢ（直流送電連系）と、系統情報をもとにＢＴＢへの送電量を決定して指令するＢＴＢ送電量指令部と、前記ＢＴＢ送電量指令部からの指令信号と事故情報とからＢＴＢへの電力量の絞り込み量を出力するＢＴＢ送電量調整手段とを有する電力系統安定化装置が記載されている。
【０００８】
二次電池は、高効率でクリーなエネルギー源として知られている。そして、ＵＰＳや電気自動車に二次電池が広く使用されている。この様な目的に使用される二次電池はフローティング充電が可能なものが使用される。特許文献３に、複数のアルカリ系二次電池を互いに接続した組電池の内部圧力を測定して、測定した電池の内部圧力に基づき充電制御を行うことにより、フローティング充電を可能にする充電方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−３０４５７０号公報
【特許文献２】特開平７−６７２５７号公報
【特許文献３】特開２０１０−４０２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
電力の融通性を高め、その即応性を担保するために、二次電池を用いて直流連系を図ることが考えられている。例えば、連系する電力系統に事故が発生し系統の安定度が不足して系統が崩壊するおそれがあると思われるとき、速やかに連系する電力系統に送電することにより系統の安定度を維持することが求められる。
【００１１】
そのために満充電状態を維持した二次電池は有効に作用する。すなわち、常時系統から交流電力を受電して二次電池は常に満充電状態を維持していて、電力動揺等が生じた系統に速やかに二次電池から電力を供給して系統の安定性を確保する。このような場合において、二次電池は余剰電力等を用いて常に満充電状態を維持するので、電力の有効利用を可能とする。
【００１２】
二次電池において、充電反応自体が発熱反応であるので、定電圧制御下で、微小な電流で継続的に充電することによって常に満充電の状態を保つ、いわゆるフローティング充電には適さないとされている。すなわち、二次電池でフローティング充電を行おうとすると、過充電による電池温度の上昇→電池内部抵抗の低下→充電電流の増加→電池温度のさらなる上昇、という悪循環を引き起こし、電池内部圧力の上昇や電池性能の劣化につながる。したがって、二次電池を、常に満充電状態に維持されることが要求される用途に適用するに際しては、過充電とならないよう十分な配慮を必要とされている。特にニッケル水素電池はこの傾向が高い。
【００１３】
電気自動車の普及には充電スタンドの整備が不可欠であるところ、現在のところ、その設置は十分であると言えない。
【００１４】
本発明が解決しようとする課題は、フローティング充電を行っても電池の性能の劣化しない二次電池を用いて直流連系を可能にすることである。さらに、フローティング充電を行い満充電状態を維持した充電電スタンドから電気自動車の充電を可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記した目的を達成するために、本発明に係る直流電力連系方式は、
一の電力系統の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、当該直流電力を交流電力に逆変換するインバータと、前記コンバータと前記インバータの間に配された水素を封入した二次電池が設けられていて、前記インバータの交流電力を他の一の電力系統に送電可能にする。
【００１６】
この構成によれば、コンバータとインバータの間に水素を封入した二次電池が接続されている。水素を封入した二次電池は、満充電に近づけば充電電流が減少し、ついには電池電位が充電電圧と等しくなるので、二次電池が損傷することなく満充電状態を維持することができる。さらには、フローティング充電には適さないとされる二次電池にあっても、水素を封入すればフローティング充電が可能となる。ＵＰＳのような、常に満充電状態を維持することが要求される用途に適用することが可能となる。なお、当該直流電力連系方式は潮流電力連系システムを構成する。
【００１７】
本発明に係る直流電力連系方式は、前記一の電力系統の電圧が規定値より小さいとき、前記インバータの出力電力を増加させる。この構成によれば、一方の電力系統の電圧が低下したときは、他方の電力系統から二次電池を介して電力が供給されるので、一方の電力系統の電圧低下が制限される。この構成において、インバータの出力電力が増加することにより、二次電池の放電量が増えることになる。
【００１８】
本発明に係る直流電力連系方式は、前記一の電力系統の電圧の変化率が所定の値より大きいとき、前記インバータの出力電力を増加させる。この構成によれば、一方の電力系統の電圧が急激に低下したときは、他方の電力系統から二次電池を介して速やかに電力が供給されるので、一方の電力系統の系統安定度を保つことができる。
【００１９】
本発明に係る前記一の電力系統の周波数が規定の値より大きいとき前記二次電池に接続された定電圧電源の電圧を大きくする。この構成によれば、電力の供給過剰となった系統の周波数は上昇するところ、系統周波数の上昇を検知して、二次電池に貯える電気量を増加させる。その手段として、二次電池の充電電圧である定電圧源電源の設定値を上げる。
【００２０】
本発明に係る直流電力連系方式は、前記一の電力系統の周波数と前記規定の値との差に比例して前記定電圧電源の電圧を調整する。また、本発明に係る直流電力連系方式は、前記他の一の電力系統の周波数が規定の値より小さいとき、前記インバータの出力電力を増加させる。この構成において、二次電池の放電量が増えることになる。
【００２１】
本発明に係る交流電力系統から直流電力変換装置を介して直流電力の供給を受ける直流電力系統が水素を封入した二次電池を備えていて、前記交流電力系統の周波数が所定の値より大きいとき前記直流電力変換装置の出力電圧を大きくする。また、本発明に係る直流電力系統は、前記直流電力系統に電気自動車の給電設備が設けられている。
【００２２】
本発明に係る直流電力連系用の二次電池は、一の電力系統からの交流電力を直流電力に変換するコンバータと当該直流電力を交流電力に逆変換するインバータとの間に配された水素を封入した二次電池であって、当該二次電池の負極の活物質が水素である。また、本発明に係る直流電力連系用の二次電池は、正極が酸化金属を有している。更に、更に、本発明に係る直流電力連系用の二次電池は、密閉構造を有しているので、充電により負極から発生する水素ガスは、二次電池内部に蓄積されて、水素ガス圧力が高くなる。そして、水素ガス濃度の上昇により、負極の電極電位が低下して、この結果二次電池の端子電圧が上昇する。なお、負極は水素吸蔵合金および白金およびパラジウムのいずれか１以上を有していてもよい。
【００２３】
本発明に係る直流電力連系用の二次電池は、正極と負極の間に介在するセパレータが、ポリオレフィン系不織布を親水処理したものである。親水性を付与したセパレータは、水素ガス中で使用しても、水素により親水性が失われにくく、長寿命が期待できる。更に、本発明に係る直流電力連系用二次電池は、前記セパレータが金属酸化物で被覆されている。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明に係る直流電力連系方式によれば、電力系統に事故が発生したとき、連系する電力系統に速やかに電力を送り込むことにより系統の安定度を維持することができる。そのため満充電状態を維持した二次電池は有効に作用する。そして、水素を封入した二次電池はフローティング充電が可能な二次電池を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】二次電池の充放電特性図である。
【図２】フローティング充放電特性の例を示す充放電特性曲線である。
【図３】本発明に係る直流電力連系方式を説明するための電力系統を模式的に表した図面である。
【図４】直流の電力系統の例を模式的に示す系統図である。
【図５】直流電力連系所における充放電制御の制御系統を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る一実施形態を説明するが、本発明は下記実施形態に限定されるものではない。
【００２７】
本発明の各実施形態について説明するのに先立ち、本発明が適用される二次電池としてニッケル水素電池を例に取り説明する。なお、二次電池のタイプは活物質が水素であればよくニッケル水素電池に限定されるものでない。
【００２８】
集電体は、電気伝導性が高く、保持した電極材料に通電し得る材料であれば特に限定されない。正極集電体は、電解液中の安定性と耐酸化性がよい観点から、集電体としてはＮｉが好ましい。なお、鉄にニッケルを被覆したものを用いてもよい。負極集電体は、電解液中の安定性と耐還元性がよい観点から、Ｎｉ等が好ましい。なお、鉄にニッケルやカーボンを被覆したものを用いてもかまわない。
【００２９】
集電体の形状としては、線状、棒状、板状、箔状、網状、織布、不織布、エキスパンド、多孔体、エンボス体又は発泡体があり、このうち充填密度を高めることができること、出力特性が良好なことから、エンボス体又は発泡体が好ましい。
【００３０】
正極材料は、酸化金属が好ましい。例えば、酸化銀、二酸化マンガン、オキシ水酸化ニッケルがあげられる。負極材料としては、水素吸蔵合金、白金、パラジウムがあげられる。このうち、水素貯蔵容量、充放電特性、自己放電特性およびサイクル寿命特性の観点から、ＡＢ５型の希土類−ニッケル合金である、ＭｍＮｉＣｏＭｎＡｌのミッシュメタルを含んだ５元系合金であることが好ましい。あるいは、超格子水素吸蔵合金といわれるＬａＭｇＮｉ系であることが好ましい。なお、これら合金は１種又は２種以上を用いてもよい。
【００３１】
導電助剤は、活物質に導電性を付与し、その利用率を高めるためのものである。導電助剤は、放電時に電解液に溶出することなく、かつ、水素で還元されにくい炭素材料であることが好ましい。
【００３２】
正極材料、結着剤、および、導電性粉末を混合してペースト状に混練する。このペーストを、集電体に塗布または充填し、乾燥させる。その後、ローラープレス等で集電体を圧延することにより、正極が作製される。同様に、負極材料、結着剤、および、導電性粉末を混合してペースト状に混練する。このペーストを、集電体に塗布または充填し、乾燥させる。その後、ローラープレス等で集電体を圧延することにより、負極が作製される。
【００３３】
結着剤としては、例えば、ポリアクリル酸ソーダ、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレン−ビニルアルコール、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、フッ素系樹脂、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）を含むものが挙げられる。
【００３４】
また、結着剤としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を使用してもよい。ＰＴＦＥは、水素により還元されにくく、水素雰囲気中で長期間使用しても劣化が進みにくく、長寿命が期待できる。
【００３５】
負極材料、正極材料、結着剤、および、導電助剤の合計を１００重量％とした場合、正極および負極に配合される結着剤の重量比は、２０重量％以下に設定するのが好ましく、１０重量％以下に設定するのがより好ましく、５重量％以下に設定するのがさらに好ましい。結着剤は電子伝導性とイオン伝導性に乏しく、結着剤の割合が２０重量％を超えると高容量化を図ることが困難になる。
【００３６】
本実施形態のアルカリ二次電池用の正極は、必要に応じ、本発明の目的を損なわない範囲において上述の必須成分以外の他の成分を含んでいてもよい。本実施形態のアルカリ二次電池用の正極は、例えば、正極材料と導電助剤を十分にかつ均一に混合し、これに結着剤を加えてペースト状に混練して得られる。
【００３７】
電解質は、水素を活物質とする電池で用いられるものであれば特に限定されないが、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などの塩を水に溶かしたものが好適である。電池の出力特性の観点から、電解液は水酸化ナトリウム水溶液であることが好ましい。
【００３８】
セパレータとしては、水素を活物質とする電池に用いられる公知のものが使用できる。セパレータの形状としては、微多孔膜、織布、不織布、圧粉体が挙げられ、このうち、出力特性と作製コストの観点から不織布が好ましい。セパレータの材質としては、特に限定されないが、耐アルカリ性、耐酸化性、耐還元性を有することが好ましい。具体的にはポリオレフィン系繊維が好ましく、例えば、ポリプロピレンもしくはポリエチレンが好ましい。この他に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド、ポリアミドイミド、アラミド等の材料が挙げられる。また、これらのセパレータにセラミックスを被覆し、耐熱性、親液性、ガス透過性などを向上させたセパレータであってもよい。
【００３９】
ポリオレフィン系繊維は疎水性であるので、親水処理する必要がある。水素ガス雰囲気中で使用する場合は、フッ素ガス処理を施したセパレータが好ましい。また、金属酸化物をセパレータの表面に塗布もしくは被覆したセパレータが好ましい。
【００４０】
フッ素ガス処理もしくは金属酸化物の塗布により、親水性を付与したセパレータは、水素ガス中で使用しても、水素により親水性が失われにくく、長寿命が期待できる。
フッ素ガス処理は、例えば、不活性ガスで希釈したフッ素ガスに、気密空間の中で不織布をさらすことにより不織布の繊維表面を親水化することができる。また、金属酸化物としては例えば、チタン酸化物、ジルコニウム酸化物、イットリウム酸化物、ハフニウム酸化物、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化スカンジウムなどが挙げられる。ジルコニア（ＺｒＯ２）もしくは酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）が好ましい。金属酸化物は親水性を有しており、かつ、水素により劣化しにくいから長期にわたって親水性を保持し、電解液のドライアウトを抑制することが可能である。
【００４１】
従来の二次電池でフローティング充電を行えば、過充電による電池温度の上昇が生じ、この結果電池内部抵抗が低下して、充電電流が増加する。充電電流の増加は電池温度のさらなる上昇を招くという悪循環を引き起こす。この結果、電池内部の温度上昇による電池性能の劣化を招くこととなる。
【００４２】
しかしフローティング充電を行えば、負極から水素ガスが発生するところ、電池は密閉構造を採用しているので、充電が進むにつれて、電池に封入された水素に加えて発生水素ガス量が加わり、電池内部の水素ガス濃度は上昇する。電池内部の水素ガス濃度の上昇につれて負極の電位は低下する（ネルンストの法則）。この結果電池の端子電圧が緩やかに上昇し、ついには直流電源の充電電圧と等しくなる。すなわち充電が進めば電池電位が上昇して、直流電源の電圧と等しくなれば充電電流は流れなくなり、事実上、充電は停止する。
【００４３】
本発明の実施に用いたニッケル水素二次電池の充放電特性を測定した。なお、測定に先立ち二次電池の蓋部材(図示せず)には、電解液および水素ガスの供給を行うための供給口（図示せず）が設けられていて、この供給口には水素ガスタンク（図示せず）接続可能となっている。
【００４４】
負極と正極を、予め電解液を含浸させたセパレータを介して重ね合わせて外装体に収納して、密閉して電池を組立てる。電池の組立完了後に、真空引きして、電池内部の空気を排除する。次に、４ＭＰａの水素ガスタンクを接続して電池内部に水素ガスを封入する。再度真空引きして、４ＭＰａの水素ガスタンクから水素ガスを電池内部に供給する。
【００４５】
図１に、本発明に用いた二次電池の充電曲線と放電曲線を示す。水素ガスが封入されていない二次電池の充電特性の一部が破線で示してある。図１において水素ガスが封入されていない二次電池は、破線で示すように過充電になると電池温度の上昇→電池内部抵抗の低下→充電電流の増加→電池温度上昇の悪循環が生じて、充電電流が急激に増加する。一方、図１において実線で示す水素ガスが封入された二次電池は、前述したような悪循環を繰り返すことなく、良好な充電特性を有することが分かる。
【００４６】
本発明の実施に用いたニッケル水素電池について、充電電圧をパラメータにとり、フローティング充電の行った場合の充放電特性曲線を図２に示す。縦軸は電池電位をＶ（ボルト）単位で示してあり、横軸はＳＯＣであり％単位で示してある。充電電圧に依存して、ピーク電位が変化する。充電が進むにつれて、水素ガスが発生して電池内部の水素ガス濃度が上昇し、起電圧が上昇して、電池電位は大きくなる。電池電位が充電電圧と等しくなると充電電流は流れなくなる。このことから水素素封入した二次電池はフローティング充電による悪循環が生じることがないことが立証された。
【００４７】
図３を用いて本発明に係る直流電力連系方式について説明する。図３は交流電力系統間の直流連系を模式的に表した図であって、交流の電力系統１とこれとは異なる交流の電力系統２との間が、直流電力連系所３を介して連系接続されている。交流の電力系統１，２には発電所、変電所、需要家のほか、二次電池を備えた太陽光発電所や風力発電所のほか独立発電事業者の設備が接続されている。
【００４８】
直流電力連系所３には、電力系統１の交流電力を直流に変換するコンバータ４と、直流電力を交流電力に変換するインバータ５と、コンバータ４とインバータ５の間に配された二次電池６とが備えられている。インバータ５の出力は電力系統２が接続されている。図３には電力系統１から電力系統２に向かって直流電力が送電される例が示されているが、コンバータとインバータの位置構成を逆にした設備を別途設けることにより、双方向の直流連系が可能となる。
【００４９】
図４に示すように、電力系統１にはコンバータ１１を介して直流電力系統１０が接続されている。直流電力系統１０には、太陽光発電所１３や風力発電所１４などの自然エネルギーを利用した発電所のほか、病院１５、製鉄所１６および鉄道１７といった大電力を必要とする需要家が接続されている。さらに電気自動車を充電するための給電スタンド１８が接続されている。コンバータ１１の出力には水素を封入した二次電池１２が接続されていて、需要家に対してはコンバータ１１からの直流電力と二次電池１２からの直流電力とが供給可能となっている。
【００５０】
一般に、需要家は最大使用電力に応じた契約をする必要があるところ、瞬時に大電力を必要とする負荷に対しては、二次電池１２から必要電力を供給することにより本来必要とした契約電力の低減が可能となりコストメリットがあるといえる。二次電池１２は、常時、系統からコンバータ１１を介して直流電力の供給をうけてフローティング充電されており、電力の平準化にも資することとなる。
【００５１】
直流電力連系所３における制御系統を図５のブロック図を用いて説明する。連系制御装置３０は、直流電力連系所に配置されたコンバータ２４およびインバータ２５に対して制御信号を送ることにより、二次電池２６の充電制御および電力系統２への送電制御を行う。なお、電力系統１とコンバータ２４の間、および、電力系統２とインバータ２５の間には、それぞれ、電圧調節を行うための変圧器２３、２７が設けられている。
【００５２】
電圧・周波数監視装置３２は電力系統２に設置された電圧計３１から系統電圧を受信して、電力系統２の系統電圧が所定の値より低下すればインバータ制御装置３４はインバータ２５に対して送電デマンド信号を送信する。送電デマンド信号を受けたインバータ２５はスイッチング素子の点弧角制御を行うことにより送電量を増やす。電圧・周波数監視装置３２は、更に、系統電圧の変化率に着目してその変化率が大きければ系統異常と判断して送電デマンド信号をインバータ制御装置３４に送信して電力系統２への送電量を増やす。
【００５３】
また、電力系統２には図示しない周波数計が設けられている。電力系統２の系統周波数が規定値より低下すると、電圧・周波数監視装置３２はインバータ制御装置３４に対して送電デマンド信号を発信する。これによりインバータ２５は送電量を増加させて電力系統２の不足電力を補う。また、電圧・周波数監視装置３２とは異なる手段で電力系統２の異常を検知して異常信号３３をインバータ制御装置３４に送信してもよい。例えば、電力系統２の電力動揺を検知してインバータ制御装置３４に対して送電デマンド信号を送信してもよい。
【００５４】
電力系統１に設置された周波数計３５の信号は、連系制御装置３０に送られて比較器３６にて基準周波数設定器３７からの値と比較され、Ｐ制御器３８を介して充電デマンド信号がコンバータ制御装置３９に送られる。充電デマンド信号の大きさに応じて、コンバータ２４の出力電圧が調節される。定電圧源として機能するコンバータ２４は、その出力電圧を変更することにより二次電池の２６の充電量を調節する。
【００５５】
電力系統１の周波数が規定値より高いとき、コンバータの出力電圧は大きくなり二次電池２６への充電量が増加する。これにより電力の需給調整に資することとなる。また、余剰電力の貯蔵が可能となる。
送電デマンド信号により二次電池２６が放電して二次電池のＳＯＣが下がれば、それに応じてコンバータ２４からの直流電力で二次電池２６が充電されることになる。すなわち、二次電池２６はフローティング充電される。水素を封入した二次電池は、図１および図２を用いて説明したように、フローティング充電しても電池が劣化することがない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の水素を封入した二次電池を用いた直流電力連系方式は、交流の電力系統を連系するのに好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１  電力系統１
２  電力系統２
３  直流電力連系所
４  コンバータ
５  インバータ
６  二次電池
１０  直流電力系統
１１  コンバータ
１２  二次電池
２１  電力系統１
２２  電力系統２
２４  コンバータ
２５  インバータ
２６  二次電池
３０  連系制御装置
３１  電圧計
３２  電圧・周波数監視装置
３４  インバータ制御装置
３５  周波数計
３６  比較器
３８  Ｐ制御器
３９  コンバータ制御装置
【図１】
2019080376.tif 000003
【図２】
2019080376.tif 000004
【図３】
2019080376.tif 000005
【図４】
2019080376.tif 000006
【図５】
2019080376.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月17日(2018.8.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の電力系統の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、当該直流電力を交流電力に逆変換するインバータと、前記コンバータと前記インバータの間に配され水素を封入し負極活物質が水素であって充電終了時の電圧が充電電圧と等しい二次電池が設けられていて、前記インバータの交流電力を他の一の電力系統に送電可能にする直流電力連系方式。
【請求項２】
前記他の一の電力系統の電圧が規定値より小さいとき、前記インバータの出力電力を増加させる請求項１に記載の直流電力連系方式。
【請求項３】
前記他の一の電力系統の電圧の変化率が所定の値より大きいとき、前記インバータの出力電力を増加させる請求項１に記載の直流電力連系方式。
【請求項４】
前記一の電力系統の周波数が規定の値より大きいとき前記二次電池に接続された定電圧電源の電圧を大きくする請求項１に記載の直流電力連系方式。
【請求項５】
前記一の電力系統の周波数と前記規定の値との差に比例して前記定電圧電源の電圧を調整する請求項４に記載の直流電力連系方式。
【請求項６】
前記他の一の電力系統の周波数が規定の値より小さいとき、前記インバータの出力電力を増加させる請求項１に記載の直流電力連系方式。
【請求項７】
交流電力系統から直流電力変換装置を介して直流電力の供給を受ける直流電力系統が水素を封入し負極活物質が水素であって充電終了時の電圧が充電電圧と等しい二次電池を備えていて、前記交流電力系統の周波数が所定の値より大きいとき前記直流電力変換装置の出力電圧を大きくする直流電力系統。
【請求項８】
前記直流電力系統に電気自動車の給電設備が設けられている請求項７に記載の直流電力系統。
【請求項９】
一の電力系統からの交流電力を直流電力に変換するコンバータと当該直流電力を交流電力に逆変換するインバータとの間に配され水素を封入し負極活物質が水素であって充電終了時の電圧が充電電圧と等しい直流電力連系用の二次電池。
【請求項１０】
請求項９に記載の二次電池の正極が酸化金属を有している直流電力連系用の二次電池。
【請求項１１】
請求項１０に記載の二次電池が密閉構造を有している直流電力連系用の二次電池。
【請求項１２】
請求項１０に記載の二次電池の正極と負極の間に介在するセパレータが、ポリオレフィン系不織布を親水処理したものである直流電力連系用の二次電池。
【請求項１３】
前記セパレータが金属酸化物で被覆されている請求項１２に記載の直流電力連系用の二次電池。
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月20日(2018.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の電力系統の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、当該直流電力を交流電力に逆変換するインバータと、前記コンバータと前記インバータの間に水素を封入した二次電池が設けられていて、前記インバータの交流電力を他の一の電力系統に送電可能にし、前記二次電池は水素を負極活物質とし充電終了時の電圧と放電開始時の電圧が等しいことを特徴とする直流電力連系方式。
【請求項２】
前記他の一の電力系統の電圧が規定値より小さいとき、前記インバータの出力電力を増加させる請求項１に記載の直流電力連系方式。
【請求項３】
前記他の一の電力系統の電圧の変化率が所定の値より大きいとき、前記インバータの出力電力を増加させる請求項１に記載の直流電力連系方式。
【請求項４】
前記一の電力系統の周波数が規定の値より大きいとき前記二次電池に接続された定電圧電源の電圧を大きくする請求項１に記載の直流電力連系方式。
【請求項５】
前記一の電力系統の周波数と前記規定の値との差に比例して前記定電圧電源の電圧を調整する請求項４に記載の直流電力連系方式。
【請求項６】
前記他の一の電力系統の周波数が規定の値より小さいとき、前記インバータの出力電力を増加させる請求項１に記載の直流電力連系方式。
【請求項７】
交流電力系統から直流電力変換装置を介して直流電力の供給を受ける直流電力系統が水素を封入し負極活物質が水素であって充電終了時の電圧が充電電圧と等しい二次電池を備えていて、前記交流電力系統の周波数が所定の値より大きいとき前記直流電力変換装置の出力電圧を大きくする直流電力系統。
【請求項８】
前記直流電力系統に電気自動車の給電設備が設けられている請求項７に記載の直流電力系統。
【請求項９】
一の電力系統からの交流電力を直流電力に変換するコンバータと当該直流電力を交流電力に逆変換するインバータとの間に配され水素を封入し負極活物質が水素であって充電終了時の電圧が充電電圧と等しい直流電力連系用の二次電池。
【請求項１０】
請求項９に記載の二次電池の正極が酸化金属を有している直流電力連系用の二次電池。
【請求項１１】
請求項１０に記載の二次電池が密閉構造を有している直流電力連系用の二次電池。
【請求項１２】
請求項１０に記載の二次電池の正極と負極の間に介在するセパレータが、ポリオレフィン系不織布を親水処理したものである直流電力連系用の二次電池。
【請求項１３】
前記セパレータが金属酸化物で被覆されている請求項１２に記載の直流電力連系用の二次電池。