(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電部と、
前記複数の蓄電部と系統の間にそれぞれ接続され、前記蓄電部から出力される直流電力を交流電力に変換して放電する放電動作、及び前記系統から入力される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電部に充電する充電動作を行う複数の電力変換部と、
前記複数の電力変換部を制御する制御部と、を備え、
前記複数の電力変換部と前記系統との間を接続するそれぞれの配電経路に負荷が接続されており、
前記制御部は、前記系統が非停電の状態において、各蓄電部に接続される各負荷の消費電力に基づいて各蓄電部に対して設定される所定値を各蓄電部の残容量が下回らないよう、前記複数の電力変換部を制御し、
前記制御部は、前記系統の停電状態において、各蓄電部に対して設定される前記所定値を超えて各蓄電部が放電できるように前記複数の電力変換部を制御し、
前記消費電力が高いほど前記所定値が高い値に設定されることを特徴とする蓄電システム。
【請求項２】
複数の蓄電部と、
前記複数の蓄電部と系統の間にそれぞれ接続され、前記蓄電部から出力される直流電力を交流電力に変換して放電する放電動作、及び前記系統から入力される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電部に充電する充電動作を行う複数の電力変換部と、
前記複数の電力変換部を制御する制御部と、を備え、
前記複数の電力変換部と前記系統との間を接続するそれぞれの配電経路に負荷が接続されており、
前記制御部は、前記系統が非停電の状態において、各蓄電部に接続される各負荷の消費電力に基づいて各蓄電部に対して設定される所定値を各蓄電部の残容量が下回らないよう、前記複数の電力変換部を制御し、
前記制御部は、前記系統の停電状態において、各蓄電部に対して設定される前記所定値を超えて各蓄電部が放電できるように前記複数の電力変換部を制御し、
前記制御部は、各蓄電部の残容量と各負荷の消費電力とのそれぞれの比率が略均等になるよう、各電力変換部を制御して各蓄電部の残容量を調整することを特徴とする蓄電システム。
【請求項３】
前記複数の配電経路上にそれぞれスイッチが挿入され、
前記制御部は、前記系統の停電状態において、前記スイッチをオフに制御して前記複数の負荷と前記系統を切り離すことを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、系統の停電時に負荷にバックアップ電力を供給できる蓄電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、オフィスビル等の施設に蓄電システムが設置されることが増えている。施設のバックアップ電源を十分に確保するには大容量の蓄電池が必要であるが、大容量の蓄電池を備えた蓄電システムは大型化するため、設置場所の制約が大きくなる。そこで、それぞれ蓄電池とパワーコンディショナを備える小型または中型の蓄電システムに分散させて、施設内の複数の箇所に設置することが試みられている。
【０００３】
設置場所により、各蓄電システムに接続される負荷の種類や数が異なるため、停電時に各負荷のバックアップ時間をできるだけ均等にしたい場合、各蓄電システムが確保しているべき蓄電容量が異なってくる。また保安負荷などの重要な負荷をできるだけ長い時間、バックアップしたいという要請もある。
【０００４】
そこで、複数の蓄電システム内の各蓄電池を配線で接続し、電力を融通し合うことが考えられる（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、融通し合うための配線や、バックアップ電源を供給する蓄電池を切り替えるためのスイッチ等を追加する必要があり、コスト及び回路規模の増大を招く。また新たな配線の引き回しが必要になるため、設置の柔軟性が低下する。またスイッチによる蓄電池の切り替えは負荷に瞬断が発生するため、あまり望ましいものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２３００２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
蓄電システムは停電時のバックアップ用途以外に、ピークカット用途にも使用される。日本では深夜帯の電気料金が安価に設定されているため、深夜帯に蓄電池に充電し、昼間に放電することにより電気料金を節約することができる。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、バックアップ性能とピークカット性能のバランスが取れた蓄電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の蓄電システムは、複数の蓄電部と、前記複数の蓄電部と系統の間にそれぞれ接続され、前記蓄電部から出力される直流電力を交流電力に変換して放電する放電動作、及び前記系統から入力される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電部に充電する充電動作を行う複数の電力変換部と、前記複数の電力変換部を制御する制御部と、を備える。前記複数の電力変換部と前記系統との間を接続する配電経路に負荷が接続されており、前記制御部は、前記系統が非停電の状態において、各蓄電部に接続される負荷の優先度に基づいて各蓄電部に対して設定される所定値を各蓄電部の残容量が下回らないよう、前記複数の電力変換部を制御し、前記制御部は、前記系統の停電状態において、各蓄電部に対して設定される前記所定値を超えて各蓄電部が放電できるように前記複数の電力変換部を制御する。
【０００９】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、バックアップ性能とピークカット性能のバランスが取れた蓄電システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る蓄電システムの構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る、負荷の優先度と平常時下限残容量を規定した参照テーブルの一例を示す図である。
【図３】実施例１に係る蓄電システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】実施例２に係る、負荷の消費電力レベルと平常時下限残容量を規定した参照テーブルの一例を示す図である。
【図５】実施例２に係る蓄電システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】実施例２の変形例に係る蓄電システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】実施例３に係る蓄電システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る蓄電システム１の構成を示す図である。蓄電システム１は、複数の蓄電部１０ａ−１０ｃ、複数の電力変換部２１ａ−２１ｃ、制御部２２及び操作部２３を備える。以下本明細書では、第１蓄電部１０ａと第１電力変換部２１ａ、第２蓄電部１０ｂと第２電力変換部２１ｂ、及び第３蓄電部１０ｃと第３電力変換部２１ｃの３組のサブ蓄電システムを統合した蓄電システム１を例に説明する。
【００１３】
複数の電力変換部２１ａ−２１ｃは複数の蓄電部１０ａ−１０ｃと商用電力系統（以下、単に系統という）２の間にそれぞれ接続される。制御部２２は複数の蓄電部１０ａ−１０ｃ及び複数の電力変換部２１ａ−２１ｃを統括的に管理制御する。制御部２２の構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源として、ＣＰＵ、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)、ＦＰＧＡ(Field-Programmable Gate Array)、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。
【００１４】
複数の電力変換部２１ａ−２１ｃと系統２との間のそれぞれの配電線Ｌａ−Ｌｃにそれぞれ負荷３ａ−３ｃが接続される。具体的には、第１電力変換部２１ａの交流側端子と系統２を繋ぐ第１配電線Ｌａに第１負荷３ａが接続される。第１負荷３ａは第１配電線Ｌａに接続される負荷の総称である。同様に第２電力変換部２１ｂの交流側端子と系統２を繋ぐ第２配電線Ｌｂに第２負荷３ｂが接続される。第２負荷３ｂは第２配電線Ｌｂに接続される負荷の総称である。同様に第３電力変換部２１ｃの交流側端子と系統２を繋ぐ第３配電線Ｌｃに第３負荷３ｃが接続される。第３負荷３ｃは第３配電線Ｌｃに接続される負荷の総称である。
【００１５】
第１配電線Ｌａにおいて、第１負荷３ａが接続されるノードより上流（系統２側）に第１スイッチＳａと第１電流センサＣＴａが挿入される。同様に第２配電線Ｌｂにおいて、第２負荷３ｂが接続されるノードより上流（系統２側）に第２スイッチＳｂと第２電流センサＣＴｂが挿入される。同様に第３配電線Ｌｃにおいて、第３負荷３ｃが接続されるノードより上流（系統２側）に第３スイッチＳｃと第３電流センサＣＴｃが挿入される。
【００１６】
第１スイッチＳａ−第３スイッチＳｃは系統連系用のスイッチであり、各サブ蓄電システムが系統連系運転モードで動作する際はオン状態に制御され、自立運転モードで動作する際はオフ状態に制御される。第１スイッチＳａ−第３スイッチＳｃにリレーが使用される場合、系統連系運転モードで動作する際はクローズ状態に制御され、自立運転モードで動作する際はオープン状態に制御される。
【００１７】
第１電流センサＣＴａ−第３電流センサＣＴｃは、第１配電線Ｌａ−第３配電線Ｌｃにそれぞれ流れる電流を検出して制御部２２に出力する。日本では２０１５年現在、蓄電池から系統へ電力を逆潮流させることが法律的に禁止されている。制御部２２は、第１電流センサＣＴａ−第３電流センサＣＴｃで検出された電流値をもとに、系統２へ逆潮流している配電線がある場合、当該配電線に接続される電力変換部に放電停止指令を通知する。
【００１８】
第１蓄電部１０ａは第１蓄電池１１ａおよび第１監視部１２ａを含む。第１蓄電池１１ａは、直列または直並列接続された複数の蓄電池セルにより構成される。蓄電池セルにはリチウムイオン蓄電池、ニッケル水素蓄電池などを使用できる。なお第１蓄電池１１ａの代わりに電気二重層コンデンサを使用してもよい。第１監視部１２ａは当該複数の蓄電池セルの状態（例えば、電圧、電流、温度）を監視し、当該複数の蓄電池セルの監視データを通信線を介して制御部２２に送信する。監視データは定期的に送信される。第２蓄電部１０ｂ及び第３蓄電部１０ｃも第１蓄電部１０ａと同様の構成である。
【００１９】
第１監視部１２ａと制御部２２間、第２監視部１２ｂと制御部２２間、第３監視部１２ｃと制御部２２間、第１電力変換部２１ａと制御部２２間、第２電力変換部２１ｂと制御部２２間、第３電力変換部２１ｃと制御部２２間はシリアル通信で接続される。例えば、ＲＳ−４８５規格に準拠した半二重通信で相互にデータが通信される。通信線の接続トポロジは任意であり、例えば、第１監視部１２ａ−第３監視部１２ｃと第１電力変換部２１ａ−第３電力変換部２１ｃがそれぞれ個別の通信線で接続され、第１電力変換部２１ａ−第３電力変換部２１ｃと制御部２２が幹線となる通信線で接続されるトポロジでもよい。
【００２０】
第１電力変換部２１ａは、第１蓄電部１０ａから出力される直流電力を交流電力に変換して系統２へ放電する放電動作、及び系統２から入力される交流電力を直流電力に変換して第１蓄電部１０ａに充電する充電動作を行う。
【００２１】
系統連系モードにおける放電動作時では、第１電力変換部２１ａは第１蓄電部１０ａから出力される直流電力を交流電力に変換し、第１配電線Ｌａに接続されている第１負荷３ａに供給する。制御部２２は、系統電圧または系統電圧より少し高い電圧を目標電圧値として第１電力変換部２１ａに設定する。第１電力変換部２１ａ内のインバータ回路の駆動回路は、第１電力変換部２１ａの出力電圧が、設定された目標電圧値を維持するよう、当該インバータ回路のデューティ比を適応的に変化させる。また制御部２２は、系統２から第１負荷３ａに供給される交流電流の周波数および位相に同期した交流電流が第１電力変換部２１ａから出力されるよう、第１電力変換部２１ａの動作タイミングを規定する。
【００２２】
系統連系モードにおける充電動作時では、第１電力変換部２１ａは系統２から供給される交流電力を直流電力に変換して第１蓄電部１０ａに供給する。制御部２２は充電レートに対応する電流値を目標電流値として第１電力変換部２１ａに設定する。第１電力変換部２１ａ内のインバータ回路の駆動回路は、第１電力変換部２１ａの出力電流が、設定された目標電流値を維持するよう、当該インバータ回路のデューティ比を適応的に変化させる。また制御部２２は、第１電力変換部２１ａの電圧が系統電圧より低い状態を維持するよう第１電力変換部２１ａを制御する。
【００２３】
自立運転モードでは、第１電力変換部２１ａは第１蓄電部１０ａから出力される直流電力を交流電力に変換し、第１配電線Ｌａに接続されている第１負荷３ａに供給する。制御部２２は、第１電力変換部２１ａの出力電圧の目標値を所定の電圧値（例えば、１００Ｖ／２００Ｖ）に設定する。第１電力変換部２１ａ内のインバータ回路の駆動回路は、第１電力変換部２１ａの出力電圧が、設定された目標電圧値を維持するよう、当該インバータ回路のデューティ比を適応的に変化させる。以上の動作は、第２電力変換部２１ｂ及び第３電力変換部２１ｃも同様である。
【００２４】
制御部２２は系統２の停電を検知すると、第１スイッチＳａ−第３スイッチＳｃをターンオフして、第１負荷３ａ−第３負荷３ｃを系統２から電気的に切り離す。また制御部２２は、第１電力変換部２１ａ−第３電力変換部２１ｃを系統連系モードから自立運転モードに切り替える。
【００２５】
制御部２２は、第１監視部１２ａから取得した監視データをもとに第１蓄電池１１ａの残容量を推定する。例えば、取得した電流値を積算して第１蓄電池１１ａの残容量を推定する。また第１蓄電池１１ａの開回路電圧（ＯＣＶ）から第１蓄電池１１ａの残容量を推定することもできる。同様に第２蓄電池１１ｂ及び第３蓄電池１１ｃの残容量も推定することができる。残容量は絶対的な容量値［Ａｈ］で規定されてもよいし、ＳＯＣ（State Of Charge)［％］で規定されてもよい。以下の説明では、第１蓄電池１１ａ−第３蓄電池１１ｃの容量が同じことを前提とし、残容量をＳＯＣで考える。
【００２６】
制御部２２は、第１監視部１２ａから取得した監視データをもとに過電圧、過電流等の異常を検出すると、第１蓄電部１０ａと第１電力変換部２１ａ間に挿入されているリレー（不図示）をオープンして第１蓄電部１０ａを保護する。第２蓄電部１０ｂ及び第３蓄電部１０ｃについても同様に保護する。
【００２７】
制御部２２は、操作部２３からユーザにより入力された情報を受け付ける。例えば、操作部２３からピークカットの設定情報を受け付ける。例えばピークカットの設定情報として、充電時間帯、充電レート、放電時間帯、放電レートを受け付ける。また操作部２３から蓄電システム１の動作モードを受け付けることもできる。例えば動作モードとして、ピークカット優先モード、バックアップ優先モード、経済優先モード等が用意されており、ユーザは任意のモードを選択することができる。
【００２８】
本実施の形態では、蓄電システム１をバックアップ用途とピークカット用途に併用する際、ピークカット運用時にも第１蓄電池１１ａ−第３蓄電池１１ｃに最低限確保しておくべき下限の残容量を設定しておく。この下限の残容量を、電池の仕様により決定される性能上の下限残容量と区別するため、以下、平常時下限残容量（非停電時下限残容量またはピークカット運用時下限残容量といってもよい）という。
【００２９】
まず実施例１に係る平常時下限残容量（所定値）の設定方法を説明する。実施例１ではユーザは、操作部２３から各負荷３ａ−３ｃの優先度（重要度と考えてもよい）を入力する。例えばユーザは、負荷３ａ−３ｃごとに「高」、「中」、「低」を選択する。ユーザはバックアップ継続時間の要求が高い負荷について「高」を選択する。例えば、電子錠などが含まれる負荷は優先度が高い負荷といえる。制御部２２は、操作部２３から入力された優先度が高いほど、平常時下限残容量を高い値に設定する。
【００３０】
図２は、実施例１に係る、負荷の優先度と平常時下限残容量を規定した参照テーブル２２１の一例を示す図である。この例では制御部２２は、負荷の優先度が「高」のとき当該負荷をバックアップする蓄電池の平常時下限残容量を９０％に設定する。負荷の優先度が「中」のとき当該負荷をバックアップする蓄電池の平常時下限残容量を６０％に設定する。負荷の優先度が「低」のとき当該負荷をバックアップする蓄電池の平常時下限残容量を２０％に設定する。
【００３１】
なお優先度の分類は３分類に限らず、４分類以上であってもよい。また優先度は分類ではなく数値（０−１００）で入力されてもよい。その場合、優先度（数値）を平常時下限残容量に変換する関数に、入力された優先度（数値）を適用して平常時下限残容量を決定する。なお、ユーザが優先度を入力しなかった負荷については「中」または「５０」とみなす処理がなされる。
【００３２】
図３は、実施例１に係る蓄電システム１の動作を説明するためのフローチャートである。制御部２２は、ユーザにより操作部２３に入力された第１負荷３ａの優先度を取得する（Ｓ１０）。制御部２２は、取得した優先度に応じて、第１負荷３ａをバックアップする第１蓄電池１１ａの平常時下限残容量を設定する（Ｓ１１）。
【００３３】
停電が検知されない平常時（Ｓ１２のＮ）において、ピークカットの設定情報に基づく放電時間帯が到来すると（Ｓ１３のＹ）、制御部２２は第１電力変換部２１ａに放電指令を通知して、第１蓄電池１１ａから第１負荷３ａへの放電を開始させる（Ｓ１４）。制御部２２は、第１監視部１２ａからの監視データをもとに第１蓄電池１１ａの残容量を検出する（Ｓ１５）。
【００３４】
制御部２２は検出した残容量と、設定した平常時下限残容量を比較する（Ｓ１６）。残容量が平常時下限残容量以上の間は（Ｓ１６のＮ）、ステップＳ１２に遷移する。残容量が平常時下限残容量を下回ると（Ｓ１６のＹ）、制御部２２は第１電力変換部２１ａに放電停止指令を通知し、第１蓄電池１１ａからの放電を停止させる（Ｓ１７）。これにより、設定された最低限確保すべきバックアップ容量が第１蓄電池１１ａに維持される。また、放電時間帯が終了した場合も（Ｓ１３のＮ）、制御部２２は第１電力変換部２１ａに放電停止指令を通知し、第１蓄電池１１ａからの放電を停止させる（Ｓ１７）。
【００３５】
ステップＳ１２において停電が検知されると（Ｓ１２のＹ）、制御部２２は系統連系用の第１スイッチＳａ−第３スイッチＳｃをターンオフする（Ｓ１８）。制御部２２は設定した第１蓄電池１１ａの平常時下限残容量の制限を解除する（Ｓ１９）。制御部２２は第１電力変換部２１ａに放電指令を通知して、第１蓄電池１１ａから第１負荷３ａへの放電を開始させる。既に放電中の場合は放電状態を維持する。この放電は第１蓄電池１１ａの性能上の下限残容量まで継続される（Ｓ１１０）。以上の処理が第２負荷３ｂと第２蓄電池１１ｂの組、第３負荷３ｃと第３蓄電池１１ｃの組についても並行して実施される。
【００３６】
以上説明したように実施例１によれば、バックアップ継続時間の要求が高い優先度または重要度が高い負荷が接続されている蓄電池について高ＳＯＣを維持するように制御する。一方、優先度または重要度が低い負荷が接続されている蓄電池については積極的な放電を許可して 低ＳＯＣを許容するように制御する。これにより、バックアップ性能とピークカット性能のバランスが取れた蓄電システム１を実現できる。優先度または重要度が低い負荷についてはピークカットを積極的に活用して電気料金を抑えつつ、優先度または重要度が高い負荷については十分なバックアップ容量を確保することができる。
【００３７】
次に実施例２に係る平常時下限残容量の設定方法を説明する。実施例２ではユーザは、操作部２３から各負荷３ａ−３ｃの消費電力レベルを入力する。例えばユーザは、負荷３ａ−３ｃごとに「大」、「中」、「小」を選択する。仮に各負荷３ａ−３ｃがそれぞれ異なるフロアに設置される負荷であり、各負荷３ａ−３ｃの重要度が同じ場合、停電発生からのバックアップ時間を負荷３ａ−３ｃ間でできるだけ均等化したい要請がある。その場合、消費電力が大きい負荷をバックアップする蓄電池には多くの残容量を確保しておく必要があり、反対に消費電力が小さい負荷をバックアップする蓄電池に確保しておくべき残容量は少なくてよい。制御部２２は、操作部２３から入力された負荷の消費電力レベルが高いほど、平常時下限残容量を高い値に設定する。
【００３８】
図４は、実施例２に係る、負荷の消費電力レベルと平常時下限残容量を規定した参照テーブル２２２の一例を示す図である。この例では制御部２２は、負荷の消費電力レベルが「大」のとき当該負荷をバックアップする蓄電池の平常時下限残容量を９０％に設定する。負荷の消費電力レベルが「中」のとき当該負荷をバックアップする蓄電池の平常時下限残容量を６０％に設定する。負荷の消費電力レベルが「小」のとき当該負荷をバックアップする蓄電池の平常時下限残容量を２０％に設定する。
【００３９】
なお消費電力の分類は３分類に限らず、４分類以上であってもよい。また消費電力は分類ではなく数値で入力されてもよい。その場合、消費電力（数値）を平常時下限残容量に変換する関数に、入力された消費電力（数値）を適用して平常時下限残容量を決定する。なお、ユーザが消費電力を入力しなかった負荷については「中」または「平均的な消費電力」とみなす処理がなされる。
【００４０】
図５は、実施例２に係る蓄電システム１の動作を説明するためのフローチャートである。制御部２２は、ユーザにより操作部２３に入力された第１負荷３ａの消費電力レベルを取得する（Ｓ２０）。制御部２２は、取得した消費電力レベルに応じて、第１負荷３ａをバックアップする第１蓄電池１１ａの平常時下限残容量を設定する（Ｓ２１）。ステップＳ２２以降の処理は、図３のステップＳ１２以降の処理と同様であるため説明を省略する。図５に示す処理が第２負荷３ｂと第２蓄電池１１ｂの組、第３負荷３ｃと第３蓄電池１１ｃの組についても並行して実施される。
【００４１】
次に実施例２の変形例に係る平常時下限残容量の設定方法を説明する。上述の実施例２はユーザが各負荷３ａ−３ｃの消費電力レベルを操作部２３から入力するものであったが、各負荷３ａ−３ｃの消費電力の実測値をもとに平常時下限残容量を決定してもよい。制御部２２は、第１電流センサＣＴａにより検出された系統２から第１負荷３ａに流れた電流の値、第１電力変換部２１ａの出力電流を検出するための電流センサ（不図示）により検出された第１蓄電池１１ａから第１負荷３ａに流れた電流の値をもとに、第１負荷３ａの消費電力を計測する。同様に第２負荷３ｂ及び第３負荷３ｃの消費電力を計測する。
【００４２】
制御部２２は、各負荷３ａ−３ｃの消費電力の計測値をもとに、テーブル参照や変換関数により各負荷３ａ−３ｃの平常時下限残容量を決定することができる。また制御部２２は、ユーザにより操作部２３に入力された各負荷３ａ−３ｃのバックアップ時間と、各負荷３ａ−３ｃの消費電力の計測値をもとに各負荷３ａ−３ｃの平常時下限残容量を決定することができる。各負荷３ａ−３ｃの消費電力には基本的に直近の計測値または直近一定期間の平均計測値が使用されるが、主に空調需要の変動に起因する季節性や、平日と休日の違い等を考慮して、基礎とすべき計測データを適切に選択する必要がある。
【００４３】
例えば、第１蓄電池１１ａの蓄電容量が５ｋＷｈで、ユーザにより入力されたバックアップ時間が６時間で、第１負荷３ａの消費電力量が５００Ｗの場合、第１蓄電池１１ａの平常時下限残容量は３ｋＷｈ（＝６０％）となる。第２蓄電池１１ｂ及び第３蓄電池１１ｃの平常時下限残容量も同様に決定することができる。
【００４４】
図６は、実施例２の変形例に係る蓄電システム１の動作を説明するためのフローチャートである。制御部２２は、ユーザにより操作部２３に入力された第１負荷３ａのバックアップ時間を取得する（Ｓ２０ａ）。制御部２２は、第１負荷３ａの消費電力を計測する（Ｓ２０ｂ）。制御部２２は、ユーザにより入力されたバックアップ時間と、第１負荷３ａの消費電力をもとに、第１負荷３ａをバックアップする第１蓄電池１１ａの平常時下限残容量を設定する（Ｓ２１ａ）。ステップＳ２２以降の処理は、図３のステップＳ１２以降の処理と同様であるため説明を省略する。図６に示す処理が第２負荷３ｂと第２蓄電池１１ｂの組、第３負荷３ｃと第３蓄電池１１ｃの組についても並行して実施される。
【００４５】
以上説明したように実施例２によれば、異なる消費電力の負荷３ａ−３ｃが各サブ蓄電システムに接続されている場合において、停電時の各負荷３ａ−３ｃのバックアップ時間をできるだけ均等化することができる。
【００４６】
次に実施例３を説明する。実施例２では各負荷のバックアップ時間をできるだけ均等化する平常時下限残容量の設定方法を説明したが、実施例３では、各負荷のバックアップ時間をできるだけ均等化する蓄電システム１の運用方法について説明する。
【００４７】
図７は、実施例３に係る蓄電システム１の動作を説明するためのフローチャートである。制御部２２は、各負荷３ａ−３ｃのバックアップ時間が均等化されるように各蓄電池１１ａ−１１ｃの目標蓄電量を決定する（Ｓ３０）。
【００４８】
例えば、各蓄電池１１ａ−１１ｃの蓄電容量が５ｋＷｈで、ユーザにより入力されたバックアップ時間が６時間で、第１負荷３ａの消費電力が５００Ｗ、第２負荷３ｂの消費電力が４００Ｗ、第３負荷３ｃの消費電力が３００Ｗの場合を考える。この場合、第１蓄電池１１ａの平常時下限残容量は３ｋＷｈ（＝６０％）となり、第２蓄電池１１ｂの平常時下限残容量は２．４ｋＷｈ（＝４８％）となり、第３蓄電池１１ｃの平常時下限残容量は１．８ｋＷｈ（３６％）となる。
【００４９】
各負荷３ａ−３ｃのバックアップ時間が均等化される各蓄電池１１ａ−１１ｃの蓄電量は、第１蓄電池１１ａの蓄電量：第２蓄電池１１ｂの蓄電量、第３蓄電池１１ｃの蓄電池量＝５：４：３の関係を維持すればよい。従って第１蓄電池１１ａを満充電容量まで充電する場合、第１蓄電池１１ａの目標蓄電量が５ｋＷｈ（＝１００％）、第２蓄電池１１ｂの目標蓄電量が４ｋＷｈ（＝８０％）、第３蓄電池１１ｃの目標蓄電量が３ｋＷｈ（＝６０％）となる。
【００５０】
充電時間帯が到来すると（Ｓ３１のＹ）、制御部２２は、各蓄電池１１ａ−１１ｃの各目標蓄電量までの充電指令を各電力変換部２１ａ−２１ｃに通知して、系統２から各蓄電池１１ａ−１１ｃを充電させる（Ｓ３２）。
【００５１】
停電が検知されない平常時（Ｓ３３のＮ）において放電時間帯が到来すると（Ｓ３４のＹ）、制御部２２は各電力変換部２１ａ−２１ｃに放電指令を通知して、各蓄電池１１ａ−１１ｃから各負荷３ａ−３ｃへの放電を開始させる（Ｓ３５）。制御部２２は、各監視部１２ａ−１２ｃからの監視データをもとに各蓄電池１１ａ−１１ｃの残容量を検出する（Ｓ３６）。また制御部２２は、各電流センサＣＴａ−ＣＴｃにより検出される電流値、各電力変換部２１ａ−２１ｃの出力電流センサ（不図示）により検出される電流値をもとに各負荷３ａ−３ｃの消費電力を計測する（Ｓ３７）。
【００５２】
制御部２２は、各負荷３ａ−３ｃの消費電力と、各蓄電池１１ａ−１１ｃの残容量の比率が一致または一定のレンジに収まるよう、各電力変換部２１ａ−２１ｃを制御する（Ｓ３８）。例えば、各蓄電池１１ａ−１１ｃの残容量を各負荷３ａ−３ｃの消費電力で割った値が均等になるように制御する。各負荷３ａ−３ｃの消費電力には、その日のそれまでの平均消費電力を用いてもよい。
【００５３】
上述の例は、第１負荷３ａの消費電力が５００Ｗ、第２負荷３ｂの消費電力が４００Ｗ、第３負荷３ｃの消費電力が３００Ｗと想定した。この場合、各蓄電池１１ａ−１１ｃの残容量を各負荷３ａ−３ｃの消費電力で割った値が０．２になるように制御される。しかしながら実際には、当日の各負荷３ａ−３ｃの使用状況により各負荷３ａ−３ｃの消費電力は変動する。
【００５４】
そこで例えば制御部２２は、各負荷３ａ−３ｃの消費電力と各蓄電池１１ａ−１１ｃの残容量の比率を算出し、その比率の平均値を算出する。平均値より残容量が少ない蓄電池については放電レートを下げるよう制御する。または放電を停止させる。平均値より残容量が多い蓄電池については放電レートを上げるよう制御する。
【００５５】
なお上述の動作モードの設定においてバックアップ優先モードが選択されている場合、充電時間に制限がない。従って平均値より残容量が少ない蓄電池については充電するよう電力変換部を制御することもできる。なお経済優先モードが選択されている場合、電気料金が安価な深夜時間帯以外の充電が許容されないため、放電時間帯に充電することはできない。
【００５６】
上述の例では上記比率の平均値が一致するように、各蓄電池の残容量を調整する例を想定したが、予め決められた設定値（上記具体例では０．２）に一致するように、各蓄電池の残容量を調整してもよい。なお、蓄電池の残容量を調整する処理は、上記平均値または上記設定値との乖離が一定範囲を超えた蓄電池についてのみ実施されてもよい。制御部２２は、この蓄電池１１ａ−１１ｃの残容量を調整する処理を定期的に実施する。
【００５７】
制御部２２は、検出した各蓄電池１１ａ−１１ｃの残容量と、設定した各負荷３ａ−３ｃの平常時下限残容量をそれぞれ比較する（Ｓ３９）。残容量が平常時下限残容量以上の蓄電池については（Ｓ３９のＮ）、ステップＳ１２に遷移する。残容量が平常時下限残容量を下回っている蓄電池については（Ｓ３９のＹ）、制御部２２は当該蓄電池に接続された電力変換部に放電停止指令を通知し、当該蓄電池からの放電を停止させる（Ｓ３１０）。また、放電時間帯が終了した場合も（Ｓ３４のＮ）、制御部２２は電力変換部２１ａ−２１ｃに放電停止指令を通知し、各蓄電池１１ａ−１１ｃからの放電を停止させる（Ｓ３１０）。ステップＳ３３において停電が検知された場合（Ｓ３３のＹ）の処理は、図２のステップＳ１８以降の処理と同様であるため説明を省略する。
【００５８】
以上説明したように実施例３によれば、実施例２と同様に異なる消費電力の負荷が各サブ蓄電システムに接続されている場合において、停電時の各負荷３ａ−３ｃのバックアップ時間をできるだけ均等化することができる。さらに系統連系時に各負荷３ａ−３ｃの消費電力をモニタしておき、各蓄電池１１ａ−１１ｃの残容量と各負荷３ａ−３ｃの消費電力との比率が均等になるように、各蓄電池１１ａ−１１ｃの残容量を調整する。つまり、消費電力が大きい負荷が接続されている蓄電池は相対的に高い残容量が維持されることになる。これにより、当日の負荷３ａ−３ｃの使用状況を踏まえた、より高精度な各負荷３ａ−３ｃのバックアップ時間の均等化制御を実現することができる。
【００５９】
またユーザが設定したバックアップ時間を基に、各蓄電池１１ａ−１１ｃの平常時下限残容量を決定することにより、ユーザのバックアップ時間に対する要求を常に満たす蓄電システム１を実現することができる。
【００６０】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００６１】
例えば、上述の動作モードの設定においてピークシフト優先モードが選択されるか、バックアップ優先モードが選択されるかにより、図２、図４に示した参照テーブル２２１、２２２が切り替えられてもよい。例えば、ピークシフト優先モードが選択される場合、平常時下限残容量が相対的に低い参照テーブルが使用され、バックアップ優先モードが選択される場合、平常時下限残容量が相対的に高い参照テーブルが使用される。
【００６２】
なお電力変換部２１ａ−２１ｃ及び制御部２２が１つの筐体に設置される例も本発明から除外されるものではなく、上述の実施の形態に係る処理を適用できる。また上述の形態では蓄電部が複数設けられる例を説明したが、蓄電部が１つの例も本発明から除外されるものではなく、実施例１、２に係る処理を適用できる。
【００６３】
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。
【００６４】
［項目１］
複数の蓄電部（１０ａ−１０ｃ）と、
前記複数の蓄電部（１０ａ−１０ｃ）と系統（２）の間にそれぞれ接続され、前記蓄電部（１０ａ−１０ｃ）から出力される直流電力を交流電力に変換して放電する放電動作、及び前記系統（２）から入力される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電部（１０ａ−１０ｃ）に充電する充電動作を行う複数の電力変換部（２１ａ−２１ｃ）と、
前記複数の電力変換部（２１ａ−２１ｃ）を制御する制御部（２２）と、を備え、
前記複数の電力変換部（２１ａ−２１ｃ）と前記系統（２）との間を接続するそれぞれの配電経路（Ｌａ−Ｌｃ）に負荷（３ａ−３ｃ）が接続されており、
前記制御部（２２）は、前記系統（２）が非停電の状態において、各蓄電部（１０ａ−１０ｃ）に接続される負荷（３ａ−３ｃ）の優先度に基づいて各蓄電部（１０ａ−１０ｃ）に対して設定される所定値を各蓄電部（１０ａ−１０ｃ）の残容量が下回らないよう、前記複数の電力変換部（２１ａ−２１ｃ）を制御し、
前記制御部（２２）は、前記系統（２）の停電状態において、各蓄電部（１０ａ−１０ｃ）に対して設定される前記所定値を超えて各蓄電部（１０ａ−１０ｃ）が放電できるように前記複数の電力変換部（２１ａ−２１ｃ）を制御することを特徴とする蓄電システム（１）。
これによれば、負荷（３ａ−３ｃ）の優先度に応じて、バックアップ時間を柔軟に設定することが可能となる。
［項目２］
前記優先度が高いほど前記所定値が高い値に設定されることを特徴とする項目１に記載の蓄電システム（１）。
これによれば、優先度の高い負荷のバックアップ時間を長く確保することが可能となる。
［項目３］
ユーザが前記優先度を設定するための操作部（２３）をさらに備えることを特徴とする項目１または２に記載の蓄電システム（１）。
これによれば、ユーザが各負荷（３ａ−３ｃ）の優先度を自由に設定することができる。
［項目４］
複数の蓄電部（１０ａ−１０ｃ）と、
前記複数の蓄電部（１０ａ−１０ｃ）と系統（２）の間にそれぞれ接続され、前記蓄電部（１０ａ−１０ｃ）から出力される直流電力を交流電力に変換して放電する放電動作、及び前記系統（２）から入力される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電部（１０ａ−１０ｃ）に充電する充電動作を行う複数の電力変換部（２１ａ−２１ｃ）と、
前記複数の電力変換部（２１ａ−２１ｃ）を制御する制御部（２２）と、を備え、
前記複数の電力変換部（２１ａ−２１ｃ）と前記系統（２）との間を接続するそれぞれの配電経路（Ｌａ−Ｌｃ）に負荷（３ａ−３ｃ）が接続されており、
前記制御部（２２）は、前記系統（２）が非停電の状態において、各蓄電部（１０ａ−１０ｃ）に接続される各負荷（３ａ−３ｃ）の消費電力に基づいて各蓄電部に対して設定される所定値を各蓄電部（１０ａ−１０ｃ）の残容量が下回らないよう、前記複数の電力変換部（２１ａ−２１ｃ）を制御し、
前記制御部（２２）は、前記系統（２）の停電状態において、各蓄電部（１０ａ−１０ｃ）に対して設定される前記所定値を超えて各蓄電部（１０ａ−１０ｃ）が放電できるように前記複数の電力変換部（２１ａ−２１ｃ）を制御することを特徴とする蓄電システム（１）。
これによれば、負荷（３ａ−３ｃ）の消費電力をもとに、バックアップ時間を柔軟に設定することが可能となる。
［項目５］
前記消費電力が高いほど前記所定値が高い値に設定されることを特徴とする項目４に記載の蓄電システム（１）。
これによれば、消費電力の高い負荷のバックアップ時間を長く確保することが可能となる。
［項目６］
前記制御部（２２）は、各蓄電部（１０ａ−１０ｃ）の残容量と各負荷（３ａ−３ｃ）の消費電力とのそれぞれの比率が略均等になるよう、各電力変換部（２１ａ−２１ｃ）を制御して各蓄電部（１０ａ−１０ｃ）の残容量を調整することを特徴とする項目４または５に記載の蓄電システム（１）。
これによれば、各負荷（３ａ−３ｃ）の消費電力がそれぞれ異なる場合でも、バックアップ時間を均等にすることが可能となる。
［項目７］
前記複数の配電経路上（Ｌａ−Ｌｃ）にそれぞれスイッチ（Ｓａ−Ｓｃ）が挿入され、
前記制御部（２２）は、前記系統（２）の停電状態において、前記スイッチ（Ｓａ−Ｓｃ）をオフに制御して前記複数の負荷（３ａ−３ｃ）と前記系統（２）を切り離すことを特徴とする項目１から６のいずれかに記載の蓄電システム（１）。
これによれば、各サブ蓄電システム間の干渉がなく、各負荷（３ａ−３ｃ）をバックアップすることが可能となる。
［項目８］
蓄電部（１０ａ）と、
前記蓄電部（１０ａ）と系統（２）の間に接続され、前記蓄電部（１０ａ）から出力される直流電力を交流電力に変換して放電する放電動作、及び前記系統（２）から入力される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電部（１０ａ）に充電する充電動作を行う電力変換部（２１ａ）と、
前記電力変換部（２１ａ）を制御する制御部（２２）と、を備え、
前記電力変換部（２１ａ）と前記系統（２）との間を接続する配電経路（Ｌａ）に負荷（３ａ）が接続されており、
前記制御部（２２）は、前記系統（２）が非停電の状態において、前記蓄電部（１０ａ）の残容量が所定値を下回らないよう、前記電力変換部（２１ａ）を制御し、
前記制御部（２２）は、前記系統（２）の停電状態において、前記蓄電部（１０ａ）の残容量が前記所定値を超えて放電できるように前記電力変換部（２１ａ）を制御することを特徴とする蓄電システム（１）。
これによれば、停電時にバックアップ電力を確保することが可能となる。
【符号の説明】
【００６５】
１  蓄電システム、  ２  系統、  ３ａ  第１負荷、  ３ｂ  第２負荷、  ３ｃ  第３負荷、  Ｌａ  第１配電線、  Ｌｂ  第２配電線、  Ｌｃ  第３配電線、  １０ａ  第１蓄電部、  １１ａ  第１蓄電池、  １２ａ  第１監視部、  １０ｂ  第２蓄電部、  １１ｂ  第２蓄電池、  １２ｂ  第２監視部、  １０ｃ  第３蓄電部、  １１ｃ  第３蓄電池、  １２ｃ  第３監視部、  ２１ａ  第１電力変換部、  ２１ｂ  第２電力変換部、  ２１ｃ  第３電力変換部、  ２２  制御部、  ２３  操作部、  Ｓａ  第１スイッチ、  Ｓｂ  第２スイッチ、  Ｓｃ  第３スイッチ、  ＣＴａ  第１電流センサ、  ＣＴｂ  第２電流センサ、  ＣＴｃ  第３電流センサ。
【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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