(57)【要約】【課題】常時は定格運転とし、設備効率を高めながら、瞬低補償等の高出力時は、電力貯蔵用電池電圧低下対策機能を有し定格の数倍の電力を電圧降下なく出力出来るとともに、１つの電池に問題が発生したときの対応が容易であり、電力供給先に与える影響が少なく、尚且つ、よりコンパクトで低コストな二次電池システムを提供すること。【解決手段】瞬低対策機能を有する電力貯蔵用のナトリウム−硫黄電池システム１０の提供による。このナトリウム−硫黄電池システム１０は、電力系統１に接続された負荷２に対し給電し、且つ、電力系統１から充電し、電力系統１に生じる瞬低乃至停電を補償し得る二次電池システムであり、二次電池であるナトリウム−硫黄電池３と直流チョッパ５とを有する電源ユニット１１複数個が、直流チョッパ５を電力系統１側として、電力系統１に並列に接続されていることに特徴がある。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に接続された負荷に対し給電し、且つ、前記電力系統から充電し、前記電力系統に生じる瞬低乃至停電を補償し得る電力貯蔵用二次電池システムであって、
前記二次電池であるナトリウム−硫黄電池と、直流チョッパと、を有する電源ユニット複数個が、前記直流チョッパを前記電力系統側として、前記電力系統に並列に接続されていることを特徴とする瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システム。
【請求項２】
前記直流チョッパが、双方向変換機能を有する請求項１に記載の瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システム。
【請求項３】
前記電力系統が交流であり、前記電源ユニット複数個の前記負荷側に、一乃至複数の交直変換器を有する請求項１又は２に記載の瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システム。
【請求項４】
前記電力系統が、常時商用給電方式で構成される請求項３に記載の瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システム。
【請求項５】
瞬低乃至停電を補償する運転時において、定格電力の１〜８倍の補償電力を出力することが可能な請求項４に記載の瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システム。
【請求項６】
前記電源ユニットの構成において並列の予備列を有し、電源ユニット故障発生時に、予備列に切り替えあるいは故障発生した電源ユニットのみ停止して、運転継続可能な請求項１〜３の何れか一項に記載の瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システム。
【請求項７】
交流電力系統に接続された負荷に対し電力を供給するシステムの制御方法であって、
前記システムは、前記交流電力系統において前記負荷の前に設けられ、電圧低下を瞬時に感知するとともに回路を瞬時に遮断する高速スイッチと、
前記高速スイッチと前記負荷との間に接続され、ナトリウム−硫黄電池と直流チョッパとを有する電源ユニット複数個が前記直流チョッパを前記交流電力系統側として一乃至複数の交直変換器を介し並列に接続されてなる瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システムと、を有してなり、
通常時は、前記交流電力系統から前記負荷に電力を供給するとともに、ピークカット乃至負荷平準化運転を前記瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システムが行い、
前記交流電力系統からの供給電力に瞬低乃至停電が発生したときには、前記交流電力系統を前記高速スイッチにより遮断するとともに、瞬時に前記瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システムから前記負荷に電力を供給して瞬低乃至停電を補償することを特徴とする電力供給システムの制御方法。
【請求項８】
通常時は、前記交流電力系統から前記負荷に電力を供給するとともに、ピークカット乃至負荷平準化運転を前記瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システムが行い、前記交流電力系統からの供給電力にスパイク乃至周波数変動の変動が発生したときには、その変動を瞬時に感知するとともに、前記瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システムが、その変動を補償するように出力する制御方法を併せ持つ請求項７に記載の電力供給システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、負荷平準化機能を有するとともに、停電発生時には瞬低対策装置あるいは無停電電源として機能し得て、電池電圧降下なく高出力が可能である電力貯蔵用二次電池システム、例えばナトリウム−硫黄電池システムと、この電力貯蔵二次電池システムを含む電力供給システムの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、夏季の冷房需要の著しい増加、等により、電力負荷の季節間乃至昼夜間の格差が、益々拡大してきている。そのため、電力供給設備の稼働率を表す負荷率が年々低下してきている一方で、例えば産業競争力を向上させる目的等により電力コストを低減する要望が高まり、ここにおいて、電力供給にかかる負荷率の改善、負荷平準化は極重要な課題と認識されている。そして、その対策として、高効率で大容量の電力貯蔵乃至供給用電池の開発が進められ、実用化されつつある。
【０００３】種々の電力貯蔵乃至供給用電池の中で、ナトリウム−硫黄電池は、エネルギー密度が他電池に比べて高く（例えば鉛電池に比べて約３倍以上）設備がよりコンパクトになること、又、自己放電が殆どなく電池効率が高いこと（概ね９０％以上）、更には、メンテナンスが容易であること、等の特徴を有することから、最も実用化が進んでいる二次電池である。例えば、電力負荷の少ない深夜帯に電力を貯蔵（充電）し昼間のピーク時に放電すること等により上記負荷平準化機能を果たし、あるいは非常用電源として、活用されつつある。そして、ナトリウム−硫黄電池を用いた電力貯蔵乃至供給システムの実用化促進に向けての技術提案が、従来より種々なされている。
【０００４】例えば、特開平１０−１１７４４７号公報において提案されているナトリウム−硫黄電池システムは、ＩＧＢＴ素子からなる交直変換装置とマグネティックスイッチを用いる電流スイッチとを介してナトリウム−硫黄電池が電力系統に接続されるナトリウム−硫黄電池システムである。このナトリウム−硫黄電池システムは、構成が簡単で信頼性が高く、複数のナトリウム−硫黄電池の並列接続が可能であり、負荷平準化等を図る電力貯蔵システムに好適であると記載されている。
【０００５】又、例えば、特開２００１−３２７０８３公報によれば、高温二次電池による電力貯蔵及び補償システムが提案され、高温二次電池としてはナトリウム−硫黄電池が好ましいとしている。このシステムは、電力系統と電力負荷設備と高温二次電池及び交直変換装置とからなる電力貯蔵システムとが電気的に接続され、通常時は、電力系統から電力負荷設備に電力を供給すともにピークカット及び負荷平準化運転を電力貯蔵システムが行う。そして、電力系統からの供給電力に停電等が発生したときには、高速スイッチが電力系統と電力負荷設備とを遮断し、且つ、瞬時に電力貯蔵システムから電力負荷設備に電力を供給して停電等を補償するシステムであり、ピークカット及び負荷平準化機能と電力品質安定化機能とを併せ持つ経済的な、従来にないシステムである。
【０００６】特開２００１−３２７０８３公報に開示されているシステムの具体例を図２及び図７に示す。図２に示す電力貯蔵及び補償システム２０は、図示しない電力系統にナトリウム−硫黄電池３、交直変換器４、及び変圧器９からなるユニットを複数備える電力貯蔵システム２１を接続してなる。電力貯蔵及び補償システム２０は、例えば、発電設備からの出力を検知しその信号に基づいて電力貯蔵システム２１から発電設備からの出力を補償する電力を出力させることが出来るシステムである。又、図２における電力貯蔵システム２１の代わりに、図７に示す電力貯蔵システム７１を採用することが出来ることが示されている。電力貯蔵システム７１は、１基の交直変換器４に複数のナトリウム−硫黄電池３を並列に接続してなるものである。
【０００７】しかしながら、これらのシステムは、ナトリウム−硫黄電池が高インピーダンス特性を有することにかかる問題を含有していた。即ち、従来のシステムにおいては、例えば瞬低の時等に対応する際のようにナトリウム−硫黄電池が急に定格出力の数倍の電流出力を要する場合において、ナトリウム−硫黄電池が高インピーダンス特性を有することから、その数倍の電流出力に伴って電圧降下も大きくなり、電池端子電圧が許容出来ない程に下がってしまうという問題を、内在していた。
【０００８】又、図７に示す電力貯蔵システム７１のように、複数のナトリウム−硫黄電池を、直接、交直変換器に並列に接続する場合には、複数のナトリウム−硫黄電池間における差電圧に起因する分流や横流の発生を抑制することが困難であるとともに、１基のナトリウム−硫黄電池が故障した場合に、故障対象が発見し難い上に、瞬時の切り離しが困難であることから、他の健全な電池を保護することが難しい。
【０００９】更に、図２に示す電力貯蔵及び補償システム２０のように、ナトリウム−硫黄電池と交直変換器とを有するユニットを、複数、並列に接続する場合には、それらユニットに加えて変圧器の台数が多くなってしまい、装置が大型化するとともにコスト高を招来してしまう。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、常時は定格運転とし、設備効率を高めながら、瞬低補償等の高出力時は、電力貯蔵用電池電圧低下対策機能を有し定格の数倍の電力を電圧降下なく出力出来るとともに、１つの電池に問題が発生したときの対応が容易であり、電力供給先に与える影響が少なく、尚且つ、よりコンパクトで低コストな二次電池システム、並びにその二次電池システムを含む電力供給システムの制御方法を提供することにある。従来のシステムの問題点について検討がなされ、二次電池としてナトリウム−硫黄電池等の高インピーダンス電池を用いたシステムにおいて、特に出力電圧を一定に保つ手段について研究が重ねられた結果、以下に示す手段により、上記目的を達成出来ることが見出された。
【００１１】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明によれば、次に示す瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システム、及び、そのシステムを効率よく制御・構成する方法が提供される。
【００１２】先ず、瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システムは、電力系統に接続された負荷に対し給電し、且つ、電力系統から充電し、電力系統に生じる瞬低乃至停電を補償し得る二次電池システムであって、二次電池であるナトリウム−硫黄電池と、直流チョッパと、を有する電源ユニット複数個が、直流チョッパを電力系統側として、電力系統に並列に接続されていることを特徴とするシステムである。電源ユニットを構成する直流チョッパは双方向変換機能を有することが好ましい。
【００１３】本発明に係る瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システムにおいて電力系統が交流である場合には、複数の電源ユニットの負荷側に、一乃至複数の交直変換器を設けて、このシステムを構成することが出来る。又、このシステムとしては、常時商用給電方式が好ましい。
【００１４】本発明に係る瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システムは、瞬低乃至停電を補償する運転時において、定格電力の１〜８倍の補償電力を出力することが可能である。又、電源ユニットの構成において並列の予備列を有し、電源ユニット故障発生時に予備列に切り替え可能な構成を取ること、あるいは、電源ユニットの並列数即ち電力容量に余力を持たせることで、電源ユニット故障発生時でも故障ユニットの直流チョッパ停止操作のみで運転継続が可能になるように構成することが好ましい。
【００１５】次に、電力供給システムの制御方法は、交流電力系統に接続された負荷に対し電力を供給するシステムの制御方法であって、そのシステムは、交流電力系統において負荷の前に、電圧低下を瞬時に感知するとともに回路を瞬時に遮断する高速スイッチが設けられ、高速スイッチと負荷との間には、ナトリウム−硫黄電池と直流チョッパとを有する電源ユニットを複数個設置し、直流チョッパを交流電力系統側として一乃至複数の交直変換器を介し並列に接続されてなる瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システムが備わってなり、通常時は、交流電力系統から負荷に電力を供給するとともに、ピークカット乃至負荷平準化運転を瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システムが行い、交流電力系統からの供給電力に瞬低乃至停電が発生したときには、負荷と交流電力系統とを高速スイッチにより遮断するとともに、瞬時に瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システムから負荷に電力を供給して瞬低乃至停電を補償することを特徴とするものである。
【００１６】本発明に係る電力供給システムの制御方法においては、通常時は、交流電力系統から負荷に電力を供給するとともに、ピークカット乃至負荷平準化運転を瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システムが行い、交流電力系統からの供給電力にスパイク乃至周波数変動の変動が発生したときには、その変動を瞬時に感知するとともに、瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システムが、その変動を補償するように出力することを、併せて可能とすることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
【００１８】先ず、本発明に係る瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システム（以下、単にナトリウム−硫黄電池システムとも記す）を、その実施態様の一例である図１に基づいて説明する。図１に示されるナトリウム−硫黄電池システム１０は、電力系統１に接続された負荷２に対し給電し、且つ、電力系統１から充電する二次電池システムである。ナトリウム−硫黄電池システム１０は、ナトリウム−硫黄電池３と直流チョッパ５とを有する電源ユニット１１を複数（ｎ系列）個が、直流チョッパ５を電力系統１側として、電力系統１に並列に接続されてなる。複数の電源ユニット１１を並列に接続することにより必要な電池（電源）容量が確保出来、電力系統１に接続された負荷２対し、所望の電力を供給し得る。
【００１９】そして、複数の電源ユニット１１を並列に接続することから、予備系列を設ける等の冗長性を保つシステム構築が容易であり、電源ユニット故障発生時に、その予備系列に切り替えられるようにする等の自動制御を行えば、システムの信頼性を、より向上し得る。
【００２０】本発明に係るナトリウム−硫黄電池システム１０は、電源ユニット１１において、ナトリウム−硫黄電池３の直流電力としての出力が直流チョッパ５により一定電圧に制御され、電源ユニット１１としての出力電圧は一定に保たれ安定している。従って、例えば電力系統１につながる商用電源系に瞬低乃至停電が生じて電圧低下が生じたときに、これを補償するために、定格出力の数倍の電流出力を急に出力しても、電源ユニット端電圧降下を生じることがなく、負荷２には安定した電力を供給することが可能である。補償電力の出力を定格電力の何倍とするかについては、負荷２の特性及び種類により決定することが出来るが、定格電力の１〜８倍の出力を可能とすることが好ましい。
【００２１】本発明においては、電力系統は交流、直流を問うものではないが、電力の多くは交流であり、電力系統が交流である場合には、複数の電源ユニットと電力系統との間に、一乃至複数の交直変換器を介してシステムを構成すればよい。図１に示す電力系統１は交流であり、負荷２へ交流電力が供給される。複数の電源ユニット１１と電力系統１との間には交直変換器４と変圧器９とが設けられ、電源ユニット１１から出力される直流電力は交直変換器４により交流に変換され、電力系統１を介し負荷２へ供給され得る。
【００２２】一般にナトリウム−硫黄電池は、例えば充電末時と放電末時３倍出力時の電圧を比較すると２．５倍程度の開きがあり電池電圧の変化幅が大きく、図７に示すような複数のナトリウム−硫黄電池の出力を交直変換器に入力するシステムの場合には、交直変換器の容量を大きくする必要があるとともに通常の容量利用率は低くなるという問題を有するが、本発明に係るナトリウム−硫黄電池システム１０は、電源ユニット１１において、ナトリウム−硫黄電池３の直流電力としての出力が直流チョッパ５により一定電圧に制御され、電源ユニット１１としての出力電圧は一定に保たれ安定していることから、交直変換器４の容量をより小さく出来、交直変換器４の容量利用率を高くすることが可能である。
【００２３】又、本発明においては、図１に示すナトリウム−硫黄電池システム１０のように、１基の交直変換器４に複数の電源ユニット１１が接続されて構成されるので、図２に示すようなナトリウム−硫黄電池と交直変換器からなるユニットを複数設ける場合に比べて交直変換器の台数を少なく出来、システムが、より簡素になり得る。従って、交流電力用のナトリウム−硫黄電池システムを、よりコンパクトに、より安価に構築することが可能である。更に、後述するように、複数の電源ユニットが接続された交直変換器毎に、並列に接続し構築することが出来、大容量化が容易である。
【００２４】本発明に係るナトリウム−硫黄電池システム１０においては、複数のナトリウム−硫黄電池３が、直接、接続されておらず、直流チョッパ５で直流電圧一定制御を行っているため、個々のナトリウム−硫黄電池３の出力電流にバラツキがあっても分流、横流等が生じない。尚且つ、あるナトリウム−硫黄電池３が故障した場合に、そのナトリウム−硫黄電池３に接続された直流チョッパ５停止で故障電池切り離しとなるため、当該電池の保護、及び、冗長設計が容易である。従って、仮に１基のナトリウム−硫黄電池３に問題が発生しても電力供給先に与える影響は小さく、ナトリウム−硫黄電池システム１０は、長期にわたり信頼性の高い運転を継続することが可能である。
【００２５】本発明に係るナトリウム−硫黄電池システム１０においては、直流チョッパ５に双方向変換機能を有するものを採用している。従って、電力系統１からの電力によって充電することが可能であり、他に充電系統（充電器）を設けなくても、充放電を繰り返し、負荷平準化運転、瞬低乃至停電時の運転を行うことが出来る。
【００２６】双方向変換機能を有する直流チョッパ（双方向チョッパともいう）は、電流及び電圧の極性が変わっても対応可能なチョッパであれば限定されるものではない。一般に電力用半導体素子、例えばトランジスタ（ＩＧＢＴ含む）、サイリスタ（ＧＴＯ含む）、ダイオード、等から形成することが出来る。双方向チョッパの回路の一例を図３に示す。双方向チョッパ回路３０は、簡素なＩＧＢＴチョッパであり、図１に示す直流チョッパ５として用いることが可能である。
【００２７】ナトリウム−硫黄電池システム１０の負荷平準化運転は、例えば、ピーク時間帯（例えば昼間）には所定の電池深度範囲で放電を行い、オフピーク時間帯（例えば夜間）には所定の電池深度範囲で充電を行い、この充放電を繰り返す運転である。このようなナトリウム−硫黄電池システム１０の運転により、例えば商用電力供給源に対する昼間と夜間との負荷差を縮め、より平準化する結果、商用電力供給設備の稼働率を向上させるとともに、昼間に比べて安価な夜間電力利用による需要家側のコストメリットを生む。又、昼間のピーク電力カットによる供給設備投資抑制により、電力コストを低減することが可能となる。
【００２８】続いて、以下に、本発明に係るナトリウム−硫黄電池システムを用いて負荷平準化運転乃至瞬低乃至停電時の運転を行う上で好ましい受電設備形態、並びに、ナトリウム−硫黄電池システムを含む電力供給システムの制御方法について、説明する。
【００２９】尚、本明細書にいう受電設備とは、直流、交流を問わず、本発明に係るナトリウム−硫黄電池システム以外の例えば商用電力供給源と負荷とをつなぐ設備をいい、受電設備の形態とは、電力供給システムの方式のことを指し、ナトリウム−硫黄電池システムから供給される電力以外の例えば商用供給電力と、ナトリウム−硫黄電池システムからの供給電力と、を負荷に如何に供給するかを表すシステムの態様を意味する。又、本発明に係るナトリウム−硫黄電池システムを含む電力供給システムの制御方法を説明する上においては、電力は交流であることを前提とする。
【００３０】図４は、常時商用給電方式（ＳＰＳともいう）のシステムを表す図であり、図５は、常時インバータ（交直変換器）給電方式のシステムを表す図である。本発明に係るナトリウム−硫黄電池システムを含む電力供給システムは、何れをも選択することが出来る。商用給電時の効率は通電する変換器数が少ないほどよいことから、常時商用給電方式が、より好ましい。
【００３１】図４に示す常時商用給電システム４０は、商用電力８が高速スイッチ４１を介して負荷２へ接続（供給）されており、高速スイッチ４１と負荷２との間に、交直変換器４と電源ユニット１１（ナトリウム−硫黄電池と直流チョッパ）とを有するナトリウム−硫黄電池システムが接続されている。換言すれば、ナトリウム−硫黄電池システムと負荷２との間に、商用電力８が高速スイッチ４１を介して接続されている。
【００３２】通常は、常時、所定の商用電力８が負荷２に供給されている。そして、負荷２の変動に伴って、換言すれば、ピーク時間帯とオフピーク時間帯により異なる電力消費量に合わせるように、上記の如くナトリウム−硫黄電池システムが負荷平準化（あるいはピークカット）運転を行う。商用電力８は概ね出力一定でよく、その出力より負荷２における電力消費量が高いときにナトリウム−硫黄電池（システム）は放電し、その出力より負荷２における電力消費量が低いときにはナトリウム−硫黄電池（システム）は充電し、この充放電が繰り返される。これを負荷追従運転モードという。一方、ピーク時間帯にあわせてナトリウム−硫黄電池システムの出力一定、商用電力補充、で負荷給電を行い、オフピーク時間帯にナトリウム−硫黄電池システムを充電、商用電力負荷給電を行うことも可能である。これをパターン運転モードという。
【００３３】一方、瞬低乃至停電時には、高速スイッチ４１が商用電力８の（即ち、電力系統１の）電圧低下を瞬時に感知するとともに回路を瞬時に遮断する。そして、瞬時にナトリウム−硫黄電池システムから負荷２に電力を供給して、瞬低乃至停電を補償することにより、瞬低乃至停電時の負荷への影響を抑える。
【００３４】電力系統１に瞬低や停電等が発生した際には負荷２に与える影響は小さくない。瞬低乃至停電が発生した場合に備えて、例えばバックアップ発電機を備えていても、その発電機が立上がり負荷に電力を供給するには、通常１０秒以上を必要とするので影響は避けられない。特に、負荷２がコンピューター制御された重要施設、生産設備等の場合には、瞬時の電圧低下であっても極めて大きな被害を受け得る。
【００３５】本発明に係るナトリウム−硫黄電池システムを含む電力供給システムにおいては、高速スイッチ４１が回路を瞬時に遮断し、ナトリウム−硫黄電池システム３から必要とされる（通常の数倍の）負荷全電力を、電圧降下なく、瞬時に放電し補償することが可能であることから、甚大な被害発生を阻止することが出来る。
【００３６】高速スイッチ４１としては、高速に遮断可能であれば限定されるものではなく、例えばＶＣＢ（真空遮断器）や半導体スイッチを用いることが出来る。より好ましくは、高速応答性に優れている点で半導体スイッチである。電圧低下の際に回路が瞬時に遮断されない場合は、高速応答性に優れたナトリウム−硫黄電池による電力供給システムから放電される電力が商用電力供給側へ逆流して、負荷に瞬時に補償すべき電力が供給出来なくなるからである。
【００３７】加えて、商用電力８にスパイク乃至周波数変動の変動が発生したときには、高速スイッチ４１で遮断するのではなく、その変動を瞬時に計測器及びセンサにより感知するとともに、ナトリウム−硫黄電池システムが、その変動を補償するように出力することが好ましい。瞬低乃至停電時の対応に併せて、このような制御を行うことにより、負荷へ供給される電力の品質を、より安定させることが出来る。
【００３８】図５に示す常時インバータ給電システム５０は、交直変換器４と電源ユニット１１（ナトリウム−硫黄電池と直流チョッパ）とを有するナトリウム−硫黄電池システムが、直接、負荷２へ接続（供給）されており、交直変換器４と電源ユニット１１との間に、商用電力８が直交変換器５１（コンバータ、逆変換器）により直流に変換されて、接続されている。換言すれば、商用電力８が、直交変換器５１で直流に変換された後に、再度、交直変換器４で交流に変換され、負荷２へ接続（供給）されており、ナトリウム−硫黄電池システムを構成する電源ユニット１１が、商用電力８が直流に変換されたところで接続されている。
【００３９】ナトリウム−硫黄電池（電源ユニット１１）から放電される電力が優先されて負荷２に供給され、ナトリウム−硫黄電池を充電するときには、その充電のための消費電力量と負荷２の消費電力量とを合わせた電力量を出力目標値とした直交変換器５１の制御指令に従って、商用電力８から電力供給される。負荷２への電力供給は、上記の如くナトリウム−硫黄電池システムの負荷平準化（あるいはピークカット）運転を行う。運転方法は、上記したように、負荷追従運転モード及びパターン運転モードの２種類が可能である。
【００４０】一方、商用電力８の瞬低乃至停電時には、直流を介しての負荷供給となるためナトリウム−硫黄電池システムの容量範囲においては瞬低乃至停電の影響を負荷が受けることはない。
【００４１】以下に、本発明に係るナトリウム−硫黄電池システム、及び、そのナトリウム−硫黄電池システムを含む電力供給システムの、他の実施形態を示し説明を続ける。
【００４２】図６に示される電力供給システムは、ＳＰＳを採用して形成され、電力系統１には商用電力８が負荷２に、常時、供給されている。そして、商用電力８を遮断可能な高速スイッチ６２がバイパススイッチ６１と並列に設けられるとともに、ナトリウム−硫黄電池システム６０が電力系統１に接続され、例えばピーク時間帯に負荷２に対し給電し、オフピーク時間帯には電力系統１から商用電力８により充電するシステムである。
【００４３】ナトリウム−硫黄電池システム６０は、ナトリウム−硫黄電池３と直流チョッパ５とを有するｎ系列の電源ユニット１１を並列に接続した交直変換器４を２系列備えてなり（１系列を交直変換器ブロックとよぶ）、電力系統１の高速スイッチ６２と負荷２との間に接続されている。複数の電源ユニット１１を有する交直変換器４を、更に並列に接続することにより、大容量が確保出来る。又、電源ユニット１１の予備系列を設け、システム冗長性をもたせることも容易である。この場合、電源ユニット１１の予備系列は、図示しない切替スイッチを設けて、何れの交直変換器ブロックの予備系列としても働くように構成することも可能である。
【００４４】図６に示す電力供給システムはＳＰＳを採用しており、図４に示す常時商用給電システム４０と同様に、瞬低乃至停電時には、高速スイッチ６２が商用電力８の電圧低下を瞬時に感知するとともに商用電力８を瞬時に遮断する。そして、瞬時にナトリウム−硫黄電池システム６０から負荷２に電力を供給して、瞬低乃至停電を補償する。従って、負荷２がコンピューター制御された重要施設、生産設備等の場合であっても、被害発生を最小限にくい止め得る。
【００４５】ナトリウム−硫黄電池システム６０が、交直変換器ブロックを２つ備えていることから、変換器故障時の冗長性が保たれる。又、高速スイッチ６１に並列にバイパススイッチを設けることにより、機器設計、保護・制御、保守メンテナンスが容易になる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システム、及び、電力供給システムの制御方法によれば、高出力時における電圧低下対策機能を有することから、定格の数倍の電力を瞬時に電圧降下なく出力し、負荷に供給することが可能である。従って、よく知られたナトリウム−硫黄電池の本来の使用方法に基づいて、通常はピークカット乃至負荷平準化機能を果たし、瞬低乃至停電が発生したときには、電力品質を安定化する機能を発揮し、負荷への影響を最小限に抑える。又、１つの電源ユニット（電池）に問題が発生したときの対応が容易であり、連続運転が可能である。更には、電池容量を負荷平準化機能の定格値にした条件で定格の１〜８倍の出力を可能にしたことから電池設備がコンパクトになり、低コストなシステム構築が可能であることから、設置推進力が働き、ひいては電力コスト低減に貢献し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システムの変換器、電源ユニットの接続形態を示す構成図である。
【図２】従来の電力貯蔵及び補償システムの一例を示す構成図である。
【図３】本発明に係る瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システムを構成する直流チョッパの一例を示す回路図である。
【図４】電力供給システムの方式の一例を示す構成図である。
【図５】電力供給システムの方式の他例を示す構成図である。
【図６】本発明に係る瞬低対策機能付き電力貯蔵用ナトリウム−硫黄電池システムを含む電力供給システムの一実施形態を示す構成図である。
【図７】従来の電力貯蔵システムの一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１…電力系統、２…負荷、３…ナトリウム−硫黄電池、４…交直変換器、５…直流チョッパ、８…商用電力、９…変圧器、１０，６０…ナトリウム−硫黄電池システム、１１…電源ユニット、２０…電力貯蔵及び補償システム、２１，７１…電力貯蔵システム、３０…双方向チョッパ回路、４０…常時商用給電システム、４１，６２…高速スイッチ、５０…常時インバータ給電システム、５１…直交変換器、６１…バイパススイッチ。
【図１】
2004023860.tif 000003
【図２】
2004023860.tif 000004
【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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