(57)【要約】  本発明は、制御およびシステムタスクを非局地的および局地的電力系統で同時に実行する、エネルギー貯蔵システム（１）と、当該エネルギー貯蔵システム（１）を動作させる方法に関するエネルギー貯蔵システム（１）は、エネルギー貯蔵モジュール（１１）を少なくとも１つ有し、システム貯蔵容量（ＳＫ）およびシステム出力（Ｌ）を持ち、少なくとも、受信した非局地的制御およびシステムタスク（ＮＬＲＳ）を非局地的電力系統（５）で実行するため、非局地的電力系統（５）に接続し、受信した局地的制御およびシステムタスク（ＬＲＳ）を局地的電力系統（６１，６２）で実行するため、１つ以上の局地的電力系統（６１，６２）に接続し、少なくとも１つのインターフェース（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）を介して通信ネットワーク（３）に接続し、少なくとも非局地的制御およびシステムタスク（ＮＬＲＳ）を通信ネットワーク（３）を介して受信し、接続した電力系統（５，６１，６２）に対し同時に、局地的および非局地的制御およびシステムタスク（ＬＲＳ，ＮＬＲＳ）に応じて、接続された電力系統（５，６１，６２）に対し電力を回収（Ｅｎ）および供給（Ｅｐ）するための制御タスク（ＳＬ，ＳＧ）を実行する制御部（１３）を有する。制御部（１３）は、システム貯蔵容量（ＳＫ）および／またはシステム出力（Ｌ）の内、局地的制御およびシステムタスク（ＬＲＳ）には不要な部分（ＳＫｇ，Ｌｇ）内（１１）で非局地的制御およびシステムタスク（ＮＬＲＳ）を制御（ＳＧ）する。これにより、局地的ネットワークの質向上と、非局地的な正および負の電力の供給を両立可能な効果的エネルギー貯蔵システムが提供される。
2015534437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー貯蔵モジュール（１１）を少なくとも１つ有し、エネルギー貯蔵システム（１）に接続された電力系統（５，６１，６２）に対し電力を回収（Ｅｎ）および供給（Ｅｐ）するためのシステム貯蔵容量（ＳＫ）およびシステム出力（Ｌ）を持つエネルギー貯蔵システム（１）であって、
少なくとも、受信した非局地的制御およびシステムタスク（ＮＬＲＳ）を非局地的電力系統（５）で実行するため、非局地的電力系統（５）に接続し、受信した局地的制御およびシステムタスク（ＬＲＳ）を局地的電力系統（６１，６２）で実行するため、１つ以上の局地的電力系統（６１，６２）に接続し、
少なくとも１つのインターフェース（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）を介して通信ネットワーク（３）に接続し、少なくとも非局地的制御およびシステムタスク（ＮＬＲＳ）を通信ネットワーク（３）を介して受信し、
接続した電力系統（５，６１，６２）に対し同時に、局地的および非局地的制御およびシステムタスク（ＬＲＳ，ＮＬＲＳ）に応じて、接続された電力系統（５，６１，６２）に対し電力を回収（Ｅｎ）および供給（Ｅｐ）するための制御タスク（ＳＬ，ＳＧ）を実行する制御部（１３）を有し、
該制御部（１３）は、システム貯蔵容量（ＳＫ）および／またはシステム出力（Ｌ）の内、局地的制御およびシステムタスク（ＬＲＳ）には不要な部分（ＳＫＧ，Ｌｇ）内で非局地的制御およびシステムタスク（ＮＬＲＳ）を制御（ＳＧ）することを特徴とする、
エネルギー貯蔵システム（１）。
【請求項２】
前記エネルギー貯蔵モジュール（１１）は、エネルギー貯蔵システムに、出力可能に電力を貯蔵する、１つ以上のフライホイールエネルギー貯蔵システム（１４）を有することを特徴とする、
請求項１に記載のエネルギー貯蔵システム（１）。
【請求項３】
前記エネルギー貯蔵システム（１）は、複数のエネルギー貯蔵モジュール（１１）を有し、
各エネルギー貯蔵モジュール（１１）は、局地的および非局地的制御およびシステムタスク（ＬＲＳ，ＮＬＲＳ）に合わせて、対応するデータリンク（７）を介して前記制御部（１３）により、各エネルギー貯蔵モジュール（１１）に割り当てられたタスクを実行するため、モジュール制御部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）を有することを特徴とする、
請求項１または２に記載のエネルギー貯蔵システム（１）。
【請求項４】
前記エネルギー貯蔵システム（１）は、他のエネルギー貯蔵システム（１’）と共に、非局地的電力系統（５）の非局地的制御またはシステムタスク（ＮＬＲＳ）または１つ以上の局地的電力系統（６１，６２）の地域的制御およびシステムタスク（ＲＲＳ）に応じて共通制御（ＧＳ）を実現するための調整ネットワーク（４）を形成し、
前記エネルギー貯蔵システム（１）は、他のエネルギー貯蔵システム（１’）と通信するための共通制御（ＧＳ）を実行することを特徴とする、
請求項１から３のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム（１）。
【請求項５】
接続された局地的電力系統（６１，６２）の１つ以上の関連データ（ＲＤ）を測定するための、１つ以上の測定部（１５）をさらに有し、
前記制御部（１１）は、当該局地的電力系統（６１，６２）の局地的制御およびシステムタスク（ＬＲＳ）に対して、測定された関連データ（ＲＤ）に基づきエネルギー貯蔵システム（１）を制御することを特徴とする、
請求項１から４のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム（１）。
【請求項６】
前記エネルギー貯蔵システム（１）は、局地的電力系統（６１，６２）および非局地的電力系統（５）の１つ以上に接続され、
前記制御部（１６）は、接続された電力系統（５，６１，６２）とエネルギー貯蔵システム（１）との間で電力流（ＥＦ，ＥＦｇ，ＥＦＩ）を制御し、
好ましくは、前記制御部（１６）は、必要に応じて前記エネルギー貯蔵システム（１）から、接続された電力系統（５，６１，６２）の１つ以上を切り離すことを特徴とする、
請求項１から５のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム（１）。
【請求項７】
前記エネルギー貯蔵システム（１）は、前記通信ネットワーク（３）を介して定期的に検査信号（ＴＳ）を送出し、対応する返信信号（ＲＳ）を受信することで、前記通信ネットワーク（３）への接続が確立されていることを確認することを特徴とする、
請求項１から６のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム（１）。
【請求項８】
前記通信ネットワーク（３）内の副通信ネットワーク（３１，３２，３３）に対する複数のインターフェース（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）をさらに有し、
接続が遮断された場合、接続済みの通信ネットワーク（３）における別の副通信ネットワーク（３１，３２，３３）により接続の再確立を図ることを特徴とする、
請求項７に記載のエネルギー貯蔵システム（１）。
【請求項９】
前記通信ネットワーク（３）に対し接続が確立していない場合、前記エネルギー貯蔵システム（１）は、各局地的電力系統（６１，６２）に対し局地的制御およびシステムタスク（ＬＲＳ）のみを実行（ＳＬ−Ａ）することを特徴とする、
請求項７または８に記載のエネルギー貯蔵システム（１）。
【請求項１０】
受信した非局地的および局地的制御およびシステムタスク（ＮＬＲＳ，ＬＲＳ）が記憶されるタスクメモリ（１８）をさらに有し、
前記制御部（１３）がタスクメモリ（１８）にアクセスし、非局地的および局地的制御またはシステムタスク（ＮＬＲＳ，ＬＲＳ）に応じてエネルギー貯蔵システム（１）を制御することを特徴とする、
請求項１から９のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム（１）。
【請求項１１】
受信した非局地的および局地的制御およびシステムタスク（ＮＬＲＳ，ＬＲＳ）が前記タスクメモリ（１８）に記憶（Ｓ）される前に、受信した非局地的および局地的制御およびシステムタスク（ＮＬＲＳ，ＬＲＳ）の実行可能性および送信元を確認（ＰＲ）する検査部（１９）をさらに有し、
検査結果（ＰＥ）が適格（ＰＰ）となった場合にのみ前記タスクメモリ（１８）への記憶（Ｓ）が実行されることを特徴とする、
請求項１０に記載のエネルギー貯蔵システム（１）。
【請求項１２】
前記検査結果（ＰＥ）が不適格（ＮＰ）となった場合、前記検査部（１９）は前記制御部（１３）に警告信号（ＡＳ）を送信し、
該制御部（１３）は警告信号（ＡＳ）に応じて、前記エネルギー貯蔵システム（１）を接続された電力系統（５，６１，６２）から切り離す（ＴＲ）ことを特徴とする、
請求項１１に記載のエネルギー貯蔵システム（１）。
【請求項１３】
前記制御部（１３）は、前記エネルギー貯蔵システム（１）の動作データ（ＢＤ）を検出、評価し、当該動作データ（ＢＤ）を含むメッセージログ（ＭＰ）を通信ネットワーク（３）を介して送出することで、非局地的制御およびシステムタスク（ＮＬＲＳ）のために受信した動作データ（ＢＤ）を少なくとも考慮に入れることができることを特徴とする、
請求項１から１２のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵システム（１）。
【請求項１４】
エネルギー貯蔵システム（１）を動作させる方法であって、該エネルギー貯蔵システム（１）は、システム貯蔵容量（ＳＫ）およびシステム出力（Ｌ）により、非局地的制御およびシステムタスク（ＮＬＲＳ）を実行するため非局地的電力系統（５）に接続され、さらに／または局地的制御およびシステムタスク（ＬＲＳ）を実行するため１つ以上の局地的電力系統（６１，６２）に接続された請求項１に記載のエネルギー貯蔵システム（１）であって、接続された電力系統（５，６１，６２）に対して電力の回収（Ｅｎ）および供給（Ｅｐ）を実行するための１つ以上のエネルギー貯蔵モジュール（１１）を有するものにおいて、
接続された局地的電力系統（６１，６２）において実行される局地的制御およびシステムタスク（ＬＲＳ）を受信（ＥＬ）する工程と、
前記エネルギー貯蔵システム（１）のシステム貯蔵容量（ＳＫ）および／またはシステム出力（Ｌ）内の局地的電力系統（６１，６２）用の部分（ＳＫＬ，Ｌｌ）により、制御部（１３）が、受信した局地的制御およびシステムタスク（ＬＲＳ）に応じて局地的電力系統（６１，６２）に対する電力回収（Ｅｎ）および供給（Ｅｐ）を制御（ＳＬ）する工程と、
通信ネットワーク（３）に接続された前記エネルギー貯蔵システム（１）の、少なくとも１つのインターフェース（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）を介して、接続された非局地的電力系統（６１，６２）において実行される非局地的制御およびシステムタスク（ＮＬＲＳ）を少なくとも受信（ＥＣ）する工程と、
前記エネルギー貯蔵システム（１）のシステム貯蔵容量（ＳＫ）および／またはシステム出力（Ｌ）内の局地的制御およびシステムタスク（ＬＲＳ）に不要な部分（ＳＫｇ，Ｌｇ）内で、受信した非局地的制御およびシステムタスク（ＮＬＲＳ）に応じて非局地的電力系統（５）に対する電力回収（Ｅｎ）および供給（Ｅｐ）も同時に制御（ＳＧ）する工程と、を含む方法。
【請求項１５】
受信（ＥＬ，ＥＧ）した非局地的および局地的制御およびシステムタスク（ＮＬＲＳ，ＬＲＳ）の実現可能性および送信元を、検査部（１９）により確認（ＰＲ）する工程と、
検査結果（ＰＥ）が適格（ＰＰ）となった場合に、受信（ＥＬ，ＥＧ）した非局地的および局地的制御およびシステムタスク（ＮＬＲＳ，ＬＲＳ）を前記エネルギー貯蔵システム（１）のタスクメモリ（１８）に保存（Ｓ）する工程と、
局地的制御部（１１）が、タスクメモリ（１８）に記憶された非局地的および局地的制御およびシステムタスク（ＮＬＲＳ，ＬＲＳ）にアクセス（Ｚ）して前記エネルギー貯蔵システム（１）を制御（ＳＧ，ＳＬ）する工程と、
タスクメモリ（１８）に記憶された非局地的および局地的制御およびシステムタスク（ＮＬＲＳ，ＬＲＳ）に応じて、制御部（１１）が局地的制御およびシステムタスク（ＬＲＳ）を優先して前記エネルギー貯蔵システム（１）を制御（ＳＬ）する工程と、
前記検査結果（ＰＥ）が不適格（ＮＰ）となった場合に、前記検査部（１９）は前記制御部（１３）に警告信号（ＡＳ）を送り、それに応じて制御部（１３）はエネルギー貯蔵システム（１）を接続された電力系統（５，６１，６２）から切り離す（ＴＲ）工程とをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非局地的および局地的電力系統において同時に、制御およびシステムタスクを実行するために用いられるエネルギー貯蔵システムと、当該エネルギー供給システムを動作させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な種類の発電所が、電力系統を動作させるためのエネルギーを供給する。原子力発電所、石炭・ガス火力発電所、風力発電所、バイオガス工場、太陽光発電所など、発電所の多くは非局地的電力系統にのみ電力を供給する。たとえばドイツでは、非局地的電力系統はＡｍｐｒｉｏｎ、５０Ｈｅｒｔｚ、Ｔｅｎｎｅｔ、およびＴｒａｎｓｎｅｔＥｎＢＷにより運営される配電網および送電網である。これら送電網は、欧州の広域同期系統の一部である。上記の発電所は、純粋に発電のみを担うものであって、電力網から余剰電力を回収し、予備的に貯蔵するということはできない。一方、エネルギー貯蔵システムは、電力系統に対する電力の回収、放出に利用可能である。たとえば、エネルギー貯蔵システムは、揚水発電所のような集中型エネルギー貯蔵システムか、電池式貯蔵装置やフライホイールエネルギー貯蔵部のような分散型エネルギー貯蔵システムである。揚水発電所は、天候変化に大きく作用されることはないため、原則常に利用可能なエネルギー貯蔵システムである。通常、集中型エネルギー貯蔵システムは、大容量に設計されるため、非局地的電力系統におけるエネルギー貯蔵に適切である。揚水発電所は、全体的規模にもよるが、数百ＭＷ以上の容量を有する一方、通常全負荷で発電するよう設計されているため、揚水発電所の全容量を十分効率的に適時利用可能である。しかしこのような動作形態は、揚水発電所の容量に比較すると非常に小規模な電力需要となる小規模な局地的電力系統に対する供給安定化、高品質化を図るには不向きである。
【０００３】
試験的な（非局地的）電力系統安定化タスク（エネルギー貯蔵）用動作方法を実現するため、集中利用型電池式貯蔵システムが現在開発中である。しかし、現状提案されている装置は、局地的タスクを何一つ達成するものではない。出力、容量、劣化間の関係性から、電池式貯蔵装置は一日に複数の負荷サイクルを伴う用途に根本的に不向きであり、さらに温度、システム故障や、誤作動による急速な劣化も懸念される。このため、電池式貯蔵装置には、高頻度のメンテナンスが不可欠である。さらに火災、化学物質リスクが高いため、蓄電装置はさらに環境および／水への危害が懸念され、保全、保安も非常に困難である。
【０００４】
一般的に、分散型エネルギー貯蔵システムは局地的電力需要に対する安定化に最適であるが、非局地的電力系統の補助のための貯蔵電力供給用には設計されておらず、その用途には不適格である。分散型貯蔵システム同士の連結により、局地的および非局地的用途のため動作されるシステムは、いまだ確立されていない。
【０００５】
従って、局地的ネットワークの高質化と非局地的電力系統への安定供給を両立し、その両方の用途に十分有効なエネルギー貯蔵システムが望まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、局地的ネットワークの高質化と非局地的電力系統による安定供給を両立に効果的なエネルギー貯蔵システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、エネルギー貯蔵モジュールを少なくとも１つ有し、エネルギー貯蔵システムに接続された電力系統に対し電力を回収および供給するための設備貯蔵容量および設備電力を持つエネルギー貯蔵システムであって、少なくとも、受信した非局地的制御およびシステムタスクを非局地的電力系統で実行するため、非局地的電力系統に接続し、受信した局地的制御およびシステムタスクを局地的電力系統またはシステムで実行するため、１つ以上の局地的電力系統に接続し、少なくとも１つのインターフェースを介して通信ネットワークに接続し、少なくとも非局地的制御およびシステムタスクを通信ネットワークを介して受信し、接続した電力系統に対し同時に、局地的および非局地的制御およびシステムタスクに応じて、接続された電力系統に対し電力を回収および供給するための制御する制御部を有し、制御部は、システム貯蔵容量および／またはシステム出力の内、局地的制御およびシステムタスクには不要な部分内で非局地的制御およびシステムタスクを制御することを特徴とする、エネルギー貯蔵システムにより達成される。
【０００８】
エネルギー貯蔵システムを、局地的および／または非局地的電力系統に接続されることを特徴とする分散型中間貯蔵システムとして使用することで、局地的制御およびシステムタスクによる局地的ネットワークでの高品質化が可能となる。それと同時に、非局地的電力系統に正エネルギー（ネットワークに供給）または負のエネルギー（ネットワークから回収されたエネルギー）を提供することで非局地的制御およびシステムタスクの実行のために電力系統が調整される。局地的および非局地的タスクを同時に実行し、さらに接続された全ての電力系統を適切に同時制御することで、接続された局地的および非局地的電力系統における要件が同時に効率的に満たされる。さらに、局地的および非局地的要件の組み合わせに基づき、システム貯蔵容量およびシステム出力を効果的に利用できるため（効果的エネルギー貯蔵システム）、省資源も図ることができるエネルギー貯蔵システムは非局地的電力系統および１つ以上の局地的電力系統のそれぞれに直接的に接続されてもよい。あるいは、エネルギー貯蔵システムは、非局地的電力系統の一部、即ち非局地的電力系統に接続された局地的電力系統を介して、非局地的電力系統に間接的に接続されてもよい。局地的制御およびシステムタスクは、要求された局地的電圧の確保、電圧信号の振幅および位相位置の制御による無効電力補償、接続の可能性のある大口電力需要家や起動時ピーク電流用の局地的出力貯蔵分の供給、局地的電力余剰分の貯蔵を含む。非局地的制御およびシステムタスクは、一次、または二次調整出力の供給を含む。調整出力（または貯蔵出力）により、電力系統に不慮の事態が起きた場合に、電力需要家に対する適量の電力出力が確保される。そのために、貯蔵電力を生成可能な発電所の出力を迅速に調整可能であり、本発明に係る、エネルギー貯蔵システムのような迅速に起動するエネルギー貯蔵システムを利用可能である。一次調整出力は、商用電源周波数を安定化するため、物理的出力供給と、出力需要間の不均衡を是正するものである。二次貯蔵電力は、物理的電力供給と電力需要の間に起きた不均衡を是正するためのものである。一次貯蔵電力と異なり、二次貯蔵電力では、特定の制御領域における、他の制御領域との電力交換を含む状況のみが考慮される。非局地的制御およびシステムタスクはさらに、非局地的電力系統における自立起動を補助するためのエネルギー貯蔵システムの提供、ピーク出力の通常貯蔵、送信出力増加のための無効電力補償を含む。局地的および／または非局地的電力系統に対する局地的または非局地的制御およびシステムタスクはさらに、既存の電力源と協働での、電力供給の冗長性の確保（フェイルセーフ動作）、無効電力管理を含む。
【０００９】
ここで、非局地的電力系統とは、非局地的制御およびシステムタスクが実行される、地域的または複数地域にまたがる非常に広大な領域における電力系統を指す。非局地的電力系統は、たとえば送電または配電網（公共電力系統）である。たとえばドイツの公共電力系統は、４つの送電網と、いくつかの配電網から成る。たとえば、送電網は電力会社Ａｍｐｒｉｏｎ、５０Ｈｅｒｔｚ、ＴｅｎｎｅｔおよびＴｒａｎｓｎｅｔｚＥｎＢＷにより運営され、合わせてドイツのＮｅｔｚｒｅｇｅｌｖｅｒｂｕｎｄ（協働電力制御）を形成する。その他の国々では、別の電力会社が適した送電網を運営している。送電網では、電力系統の周波数が一定に保たれる（周波数制御）。各国の送電網を有する欧州の広域同期系統も非局地的電力系統と捉えられるべきものではあるが、現状では貯蔵電力の基準以外定められていない。非局地的制御およびシステムタスクは、各送電網にて実行されるものである。本発明における局地的電力系統は、上述した局地的制御およびシステムタスクが実行される電力供給システムである。局地的電力系統は通常非常に空間的に限定されたものであり、たとえば運転設備における内部運転電力供給システムまたはビルやビル群用のネットワークである。
【００１０】
「受信する」とは、エネルギー貯蔵システムにデータを送信するあらゆる事象として理解されるべきである。当該送信はエネルギー貯蔵システムが対応するインターフェースを有する通信ネットワークを介して実行可能である。また、データは、データ記憶媒体から、エネルギー貯蔵設備の別のインターフェースを介して、対応するディスクドライブ（ＣＤ−ＲＯＭなど）またはディスクインターフェースで読み込むことで（たとえばＵＳＢスティックから）受信可能である。あるいは、データは対応するユーザインターフェース（画面やキーボード）への直接入力により受信されてもよい。たとえば局地的および／または非局地的制御およびシステムタスクがデータとして受信される。
【００１１】
一実施形態では、エネルギー貯蔵システムは非局地的電力系統および１つ以上の局地的電力系統に接続される。ここで、局地的および非局地的制御およびシステムタスクは各接続された電力系統にて独自に実行される。別の実施形態では、エネルギー貯蔵システムは１つ以上の局地的電力系統にのみ接続され、当該局地的電力系統の内少なくとも１つが非局地的電力系統に接続される。この場合、局地的制御およびシステムタスクが各局地的電力系統で実行される一方、非局地的制御およびシステムタスクは、非局地的電力系統に接続された局地的電力系統を介して非局地的電力系統で実行される。動作状態によっては、１つ以上の電力系統に障害が発生した場合、安全のためエネルギー貯蔵システムを非局地的電力系統から完全に切り離してもよい。たとえば、切り離されるのは限定した時間内であってもよい。１つ又は複数の局地的電力系統についても同様である。
【００１２】
本発明に係るエネルギー貯蔵システムは、貯蔵能力、貯蔵パラメータに基づき一次または二次調整出力により局地的制御およびシステムタスクのみでなく非局地的制御およびシステムタスクを実行するのに適した任意のエネルギー貯蔵システムであってよい。適切なエネルギー貯蔵システムは、燃料電池、電池システム、またはフライホイールエネルギー貯蔵器などの運動エネルギー貯蔵器と組み合わせた局地的（分散型）圧縮空気貯蔵器または水素貯蔵器を含む。そこでエネルギー貯蔵システムは１つ以上のエネルギー貯蔵モジュールを有してよい。エネルギー貯蔵モジュールは、エネルギー貯蔵システムに対し電力供給、回収が可能な機能部として理解される。一実施形態では、エネルギー貯蔵モジュールは１つ以上のフライホイールエネルギー貯蔵部を有する。１つ以上のフライホイールエネルギー貯蔵部により、エネルギー貯蔵システム内に出力可能に電力が貯蔵される。出力可能な貯蔵とは以下のことを指す。回転エネルギーとして貯蔵されたエネルギーは、必要に応じてフライホイールエネルギー貯蔵システムから抽出され、エネルギー貯蔵施設から電力系統に対し電気エネルギーとして供給される。逆に、電力系統から抽出された電気エネルギーは、エネルギー貯蔵システム内に、フライホイールエネルギー貯蔵システムの回転エネルギーとして機械的に貯蔵されるのである。フライホイールエネルギー貯蔵システムは、回収、供給されるエネルギー量を迅速かつ非常に可変的に需要家に対し精確に提供し、さらに回転エネルギーとして回収したエネルギーを貯蔵できるという点で有利である。たとえば、大量の電池を組み合わせて構成した電池式貯蔵システムや、水素タンクとリスクが懸念される可燃性の水素を伴う水素貯蔵器と比較して、フライホイールエネルギー貯蔵器は火災の際の危険性が圧倒的に低い。また、不燃性ガスを利用して圧縮空気貯蔵器にエネルギーを貯蔵できるが、圧縮空気タンクは高圧となるため、爆発が懸念される。従って、エネルギー貯蔵システムとしてのフライホイールエネルギー貯蔵部は、その他貯蔵技術と比較して、より環境的に安全なエネルギー供給技術であって、さらにあらゆる所望の数の一日あたりの負荷サイクルにも十分対応可能である。電力系統から回収され、機械的回転エネルギーとしてフライホイールエネルギー貯蔵部に貯蔵されるようなエネルギー提供を負エネルギー提供という。そしてフライホイールエネルギー貯蔵部に機械的回転エネルギーとして貯蔵されたエネルギーを、フライホイール（または回転子）の減速により電力系統に供給するようなエネルギー提供を正エネルギー提供という。フライホイールエネルギー貯蔵部の数ミリ秒内にエネルギーを供給する能力は、数分単位で所定の電力を供給する能力と同程度有効である。
【００１３】
エネルギー貯蔵施設は、１つ以上のエネルギー貯蔵モジュールにより、モジュール型として製造可能である。各エネルギー貯蔵モジュールは１つ以上のフライホイールエネルギー貯蔵システムを有する。モジュール構造により、エネルギー貯蔵システムの貯蔵容量および電力を需要に合わせることができ、さらに必要に応じて大幅に拡張可能である。モジュール構造の、複数のエネルギー貯蔵モジュールを有する局地的エネルギー貯蔵システムでは、モジュールが共通接続点を介して、エネルギー貯蔵システム内の適切な要素により接続された電力系統に接続される。一実施形態では、エネルギー貯蔵システムは複数のエネルギー貯蔵モジュールを有し、各エネルギー貯蔵モジュールはモジュール制御部を有してよい。モジュール制御部は、局地的および非局地的制御およびシステムタスク内で、制御部により割り当てられたタスクを、各エネルギー貯蔵モジュールへの対応するデータ接続を介して実行する。モジュール制御部は、エネルギー貯蔵システムの制御部と同様に実現できるが、エネルギー貯蔵モジュール特有の機能により、より簡潔に、さらにデータ記憶部を大幅に縮小または省略して実現することも可能である。局地的エネルギー貯蔵システムから非局地的電力系統および１つ以上の局地的電力系統のそれぞれに対する接続は、当業者により適宜設定可能である。従って、エネルギー貯蔵システムが個別に電力系統（非局地的および局地的）に対しエネルギーを供給し、回収するよう接続を組んでもよい。
【００１４】
制御部は、エネルギー貯蔵システムの構成要素であって、エネルギー貯蔵システムを制御する。即ち、所望の動作状態や動作パラメータを設定し、エネルギー貯蔵システムを、時間ごとの所望の動作状態を含む動作計画に基づき制御する。動作計画は、少なくとも、局地的制御およびシステムタスクに基づき、さらに非局地的制御およびシステムタスクに基づいていてもよい。さらに制御部は、局地的電力系統における状態変化に適切に対応可能である。そしてエネルギーを供給、回収することで、局地的電力系統の質を向上させるまたは維持し、あるいは局地的電力系統が故障した場合、質を回復させる。この場合、外部システムからの局地的および非局地的制御およびシステムタスクは通信ネットワークを介してエネルギー貯蔵システムに送られてよい。外部システムは、たとえば、局地的制御およびシステムタスク用の、局地的制御およびシステムタスクの制御システム、並びに非局地的電力系統、上位相互接続制御または局地および／または非局地的制御およびシステムタスクの局地的測定点に対する制御システムの少なくとも一方である。あるいは、外部システムとは、エネルギー貯蔵システムから局地的および／または非局地的電力系統のオペレータが受信する指示を表すものであってもよい。受信する指示は、エネルギー貯蔵システムの局地的および／または局地的制御およびシステムタスクに対応する。局地的電力系統の制御およびシステムタスクに加え、制御部は、非局地的電力系統の外部（非局地的）制御部から指示等を受信し、そのコマンドや指示を局地的制御およびシステムタスクと同時に実行してもよい。「実行する」とは制御部が、接続された電力系統における局地的および非局地的制御およびシステムタスクに基づき、エネルギー貯蔵システムを制御することを指す。外部（非局地的）制御部は、非局地的電力系統の貯蔵電力の需要を調整し、非局地的制御およびシステムタスクとして、通信ネットワークを介してエネルギー貯蔵システムに指示してよい。非局地的制御およびシステムタスク空き容量（局地的制御およびシステムタスクに不要）内で実行されるエネルギー貯蔵システムが非局地的制御およびシステムタスクを受信可能な外部システムとして、たとえば、特定の動作時間内の供給や、エネルギー供給の費用効果が高い電力相互補助接続や電力交換が含まれる。たとえば、非局地的制御およびシステムタスクの外部変数は、さらに無効電力要求や、最大負荷補償や、非局地的電力系統で求められる局地的貯蔵要求を含む。
【００１５】
制御部は、１つ以上のインターフェースを有するエネルギー貯蔵システムおよび通信ネットワークを介して外部制御部に接続される。通信ネットワークは適宜設定可能である。たとえば、通信ネットワークは、無線通信ネットワーク、携帯電話ネットワーク、高可用性ネットワーク、ＩＥＣＧに基づくネットワークなどである。あるいは、通信ネットワークは有線電話ネットワークやコンピュータネットワーク（たとえばインターネット）であってもよい。通信ネットワークは複数の異なるネットワーク（副通信ネットワーク）を有するものであってもよい。一実施形態では、エネルギー貯蔵システムは、通信ネットワークにおける複数の副通信ネットワークに対する複数のインターフェースを有する。そして接続障害が起きると、現状の通信ネットワーク内の別の副通信ネットワークにより再接続を行う。通信ネットワークに複数の副通信ネットワークがあることで、通信ネットワーク全体の停止の可能性が大幅に低減される。一種のネットワークが切断しても、別種のネットワークにより制御部への通信が途切れることはない。従って、通信ネットワークに冗長性を持たせることで、重要でありうる非局地的制御およびシステムタスクの更新が別の副通信ネットワークを通じて受信可能となるのである。即ち、携帯電話ネットワーク、インターネット、有線電話ネットワーク、電力系統内の電線を利用したデータ接続による、無線、優先、あるいは電流に基づく通信ネットワークが、副通信ネットワークとして利用可能である。
【００１６】
一実施形態では、エネルギー貯蔵システムは通信ネットワークを介して検査信号を送り、対応する返信信号を受信する。返信信号の受信は、通信ネットワークとの接続が確立されていることを裏付ける。たとえば、このような検査信号はいわゆるデジタルハンドシェイクと呼ばれる、通信接続の確立を確認するために用いられるものである。このため、制御部は通信ネットワークを通じて、接続された外部システムにデータパケットを送信し、それに対応するデータパケット（フィードバック）を受信する。制御部は、送信物および受信したフィードバックを両方記録し、たとえばサーバなどの適切なデータメモリに記憶する。あるいは、上述のデジタルハンドシェイクは通信ネットワークを介して外部システムにより開始されてもよい。この場合、制御部が非局地的制御およびシステムタスクを受信することが可能な通信をいつでも判断可能となる。このため、前回の制御およびシステムタスクの継続による途切れない通信が、非局地的制御およびシステムタスクの更新失敗と誤って解釈されることはない。別の実施形態では、エネルギー貯蔵システムは、通信ネットワークに接続されていない場合、局地的電力系統に対する局地的制御およびシステムタスクのみを実現する。通信が途切れた場合、別の制御およびシステムタスクが必要となる可能性があるため、局地的制御部は局地的制御およびシステムタスクのみを実行するのである。外部システムに対する通信に障害が生じると、非局地的電力系統の最新状態についてのフィードバックを完全に受信不能となるため、通信が途切れた場合は中央制御部が局地的制御およびシステムタスクを優先することが有利である。制御部が、フィードバックを受けることなく、現在のタスクを実行すると、状況によっては過負荷による電力系統故障につながる可能性すらある。従って、外部システムへの通信障害が生じると、局地的制御およびシステムタスクのみを実行することが有利である。この場合、エネルギー貯蔵システムは必要に応じて、自身の測定部により局地的タスクの妥当性を監視できる。必要であれば、タスクメモリを切り替えることで、局地的タスクが開始可能となる。しかしこれは非局地的電力系統では不可能である。非局地的電力系統の要求は、一部その他発電所、需要家システム、または貯蔵システムが関わるものであり、その部分は外部制御部によりのみ監視可能なのである。
【００１７】
一実施形態において、本発明に係る複数のエネルギー貯蔵システムは１つの非局地的電力系統における異なる場所での配置や、それぞれ異なる局地的電力系統での配置が可能である。幅広い領域や地域において空間的に異なる場所にエネルギー貯蔵システムを分散させることで、非局地的電力系統への非局地的電力供給を局地的に行うことが可能となる。それに対し、たとえば大規模揚水発電所のエネルギーは必要に応じて、非局地的電力系統内で需要家に到達するまで長距離にわたって送信される場合もあるエネルギー貯蔵システムを地理的に分散させることで、需要家に近い非局地的電力系統に対し必要なエネルギーを少なくとも部分的に供給可能となる。
【００１８】
一実施形態において、エネルギー貯蔵システムは、各接続された局地的電力系統の関連データを測定する測定部を１つ以上有し、制御部は計測された関連データに基づき、局地的電力系統における局地的制御およびシステムタスクのため、エネルギー貯蔵システムを制御する。測定部は局地的電力系統内に一体化されてもよいし、局地的電力系統内の１カ所以上に設置されてもよい。また、測定部は、エネルギー貯蔵システムと、局地的電力系統との間の接続点に設けられてもよい。本発明における測定手段は、接続された局地的電力系統の関連データの一例としての商用電源周波数や商業電源電圧を測定する測定用プローブである。測定される変数はさらに、時間に対する電圧曲線、位相角、中性点、商用電源周波数、商業電源電流、その他変数を含む。当業者が本発明の範囲内で適切な測定手段や測定用プローブを選択し、それを適切な場所に配置可能である。たとえば、所望の商用電源周波数が５０Ｈｚであり、測定部が商用電源周波数の低下を判定した場合、商用電源周波数が所望値に復帰するまで、測定された現状の商用電源周波数（関連データとして測定）と制御部に記憶された反応処理シーケンスに基づき、制御部は自動的に局地的電力系統（局地的制御およびシステムタスク）にエネルギーを供給する。さらなる測定値の例として、無効電力補償のための局地的システムにおける位相角や、電圧の質を保つための、局地的外部電圧系統において負荷消費が極端に増大または減少した際の電圧が挙げられる。局地的制御部は、他の制御およびシステムタスクのためのその他反応シーケンスも記憶する。
【００１９】
さらなる実施形態では、エネルギー貯蔵システムは、局地的電力系統および非局地的電力系統に対し、１つ以上の制御部を介して接続される。これにより、１つ以上の制御部が、エネルギー貯蔵システムに接続された電力系統の間のエネルギー流を調整する。局地的および非局地的電力系統がエネルギー貯蔵システムの接続点にのみ接続されている場合、エネルギー貯蔵システムから供給されるエネルギーは、単純に最も需要が大きい電力系統に供給される。そのため、タスクの配分に基づく特定の局地的および非局地的調整は不可能である。現状、エネルギー貯蔵システムは単一の電力系統にスイッチを介して接続されていることが多い。この場合、エネルギー流に対する制御は省かれ、スイッチは停電の場合のみ開く必要がある。一方本発明では、１つ以上の制御部が設けられている。従って、同時に１つ以上の電力系統に個別に電力を供給することが求められる本発明に係るエネルギー貯蔵システムにおいて、電力系統が切り離された場合、別の接続された電力系統からエネルギーを所望の通り供給することや、当該電力系統からエネルギーを回収することが可能である。調整部は、あらかじめ制御部に指定された通り、接続されたネットワークへのエネルギー流を制御する。好ましい実施形態において、調整部はさらに必要に応じて、エネルギー貯蔵システムから、接続された１つ以上の電力系統を切り離す。接続された電力系統のうち１つが故障すると、調整部は即座に当該電力系統を、エネルギー貯蔵システムから場合によっては数ミリ秒以内で切り離す。その結果その他システムの動作可能状態が保たれる。さもなければ、短絡や過負荷状態が生じうるのである。このため、さらなる実施形態では、調整部は調整ボックスを有する。調整ボックスは、１つ以上の制御要素と、制御要素により制御され、調整部に接続された電力系統と同数の、１つ以上の回路遮断器を有する。調整ボックスは制御部に直接的、または調整部を介してデータ線を通じて接続されているので、制御部は調整機能設定データを制御要素に送信可能である。
【００２０】
さらなる実施形態では、エネルギー貯蔵システムは、受信した非局地的および局地的制御およびシステムタスクを記憶するタスクメモリを有する。制御部はタスクメモリにアクセスして、非局地的および局地的制御またはシステムタスクに基づきエネルギー貯蔵システムを制御する。タスクメモリはエネルギー貯蔵システムにおける適切なデータ記憶部であってよく、制御部の一部または個別のメモリとして設計される。いずれの場合でも、制御部はデータ接続によりタスクメモリに接続されているため、いつでもタスクメモリにアクセスし、記憶された非局地的および局地的制御およびシステムタスクを読出し、エネルギー貯蔵システムをタスクに基づき制御可能である。本発明の範囲内で、当業者は制御部からタスクメモリおよびエネルギー貯蔵モジュールへの、エネルギー貯蔵システムで適切に起動する、回路系アクセスを設計可能である。非局地的および局地的制御およびシステムタスクに関わる指示は、たとえば「非局地的電力系統からの貯蔵、一日ＸＸｋＷｈ、ｚｚ時に開始」のようにタスクメモリに記憶される。別の例では、メモリータスク内の指示は「局地的電力系統へ毎時ｘｘｋＷ供給、本日ｚｚ時開始」のようであってもよい。当業者は、本発明の範囲内で、適切に指示の特定のデータ形式を選択可能である。このようなタスクメモリにおける指示（またはタスク）は、たとえば電力貯蔵や電圧または電流安定化を含むものである。従って、指示（またはタスク）は、必ずしも時間の指定と共に記憶されるものではない。たとえば時間の指定のない指示（またはタスク）は「特定の曲線に基づき、商用電源周波数が５０Ｈｚずれた場合に、対応する貯蔵電力を供給」のようになる。
【００２１】
一実施形態において、エネルギー貯蔵システムは検査部を有する。検査部は受信した非局地的および局地的制御およびシステムタスクがタスクメモリに記憶される前にその実現可能性や送信元を確認する。これにより、施設中枢、即ち制御部への不正アクセスが防止されるため、エネルギー貯蔵システムの外部動作に対する安全性、エネルギー供給の安全性の向上が図られる。受信した非局地的および局地的制御およびシステムタスクにおいて、送信元は受信したデータパケットの一部であり、検査部により読み出され、送信元の予期されるデータ構造と比較される。送信元はハッシュ値として送信され、非局地的および局地的制御およびシステムタスクに対し適格とされたデータ元のハッシュ値と比較されてもよい。受信した送信元が適格なハッシュ値と同一である場合、適格と判定される。非局地的および局地的システムタスクは、暗号化されて送信されてもよい。この場合、復号キーは対応した送信元特有のものとなる。非局地的および局地的制御およびシステムタスクがある復号キーで復号される場合、当該復号キーは受信したデータの送信元特有のものとなる。たとえば、受信データが実現可能と判断されるためには、局地的および非局地的制御およびシステムタスクの実行に対し、設備貯蔵容量や設備電力が不足しておらず、データ形式として無効なデータが含まれない必要がある。従って、実現可能性確認はたとえば、チェックサムの計算、合計データの確認、暗号化に対する復号化の成功の少なくとも１つにより行われる。好適な実施形態では、不適格という判定結果の場合に検査部は制御部に警告信号を送信する。そして制御部は警告信号に応じて、エネルギー貯蔵システムを接続された電力系統から切り離す。従って、不明の送信元と疑わしい内容の制御およびシステムタスクにより、エネルギー貯蔵システムに対し不正アクセスが行わるようとしても、対象をシステムから切り離すよう切り替えることで、エネルギー貯蔵システムが安全となる。警告信号および電力切断に応じて、新たに制御部は送信元、内容ともに適格とされた非局地的および／または局地的制御およびシステムタスクを受信するため、通信ネットワークを介して接続の確立を試みる。
【００２２】
さらなる実施形態では、制御部はエネルギー貯蔵システムの動作データを検出、評価し、動作データを含む信号プロトコルを、通信ネットワークを介して送信する。これにより、少なくとも受信した非局地的制御およびシステムタスクの動作データが考慮される。たとえば、エネルギー貯蔵システムの動作データは、利用可能なシステム容量およびシステム出力と、非局地的タスクおよび局地的制御およびシステムタスクのため、局地的エネルギー貯蔵システムで利用可能な、（現在の）空き非局地用容量（局地的制御およびシステムタスクに不要な容量）および空き非局地用出力（局地的制御およびシステムタスクに不要なシステム出力）と、今後予定される局地的制御およびシステムタスクとを示す。このため、動作データは制御部自身により測定可能であり、あるいは制御部は動作センサから対応するデータ線を介して動作データを受信する。このように収集された動作データは、制御部に記憶された制御部の計画に基づき、たとえば適切なソフトウェアプログラムにより評価され、上述のインターフェースを介して、所定の動作データとして、１Ｈｚ以下の周期で送信される。制御部は、たとえばエネルギーモジュールメモリ状態、各フライホイールエネルギー貯蔵システムのメモリ状態、接続された電力系統の状態（たとえば電圧や電流）の実際の値を検出し、これらデータを計算することで、局地的，非局地的制御およびシステムタスク、さらに必要に応じて地域的制御およびシステムタスクを実行する。報告プロトコルは、たとえば、動作データだけでなく、エネルギー貯蔵システムの識別子を含んでよい。識別子は識別番号や、場合によってはエネルギー貯蔵システムの設置場所を示す地理的座標などの特徴的な記載である。従って、報告プロトコルは所望の外部体により受信、処理可能なデータ形式を有する。実際のまたは予定された空きシステム貯蔵容量および空きシステム出力についての情報を含む動作データは送信され、外部制御部により受信され、それに基づき計画が立てられ、最終的に、対応するシステム特有の非局地的制御およびシステムタスクがエネルギー貯蔵システムに返信される。各エネルギー貯蔵システムの全容量、全出力そして局地的電力供給部に対するタスクに応じて、エネルギー貯蔵システム毎に大きく異なる各種空き容量および空き出力を持つ各種局地的エネルギー貯蔵システムを有する局地的エネルギー貯蔵システムにおいて、中央制御部は、非常に柔軟かつ迅速に各エネルギー貯蔵システムの局地的制御部へ、非局地的電力系統に対して供給、回収を実行するための容量やエネルギーを指示する（非局地的制御およびシステムタスク提出）。外部制御部は、異なる本発明に係るエネルギー貯蔵システムの制御部に対し、局地的に異なるタスクを割り当てることも可能である。たとえば、外部制御部は、外部制御部が把握している大口需要家の近傍位置に配置されたエネルギー貯蔵システムの制御部に、対応する制御およびシステムタスクを送り、非局地的電力系統にエネルギーを供給（放出）させてよい。これにより、当該需要家近辺での非局地的電力系統補助される。同非局地的電力系統（または別の非局地的電力系統）において、外部制御部は、制御およびシステムタスクを送ることで、上記のエネルギー貯蔵システムから地理的に非常に離れた別のエネルギー貯蔵システムの局地的制御部に対し、非局地的電力系統を通じてエネルギーを送るようにしてもよい。従って、外部制御部は、各制御部に対し対応する非局地的制御およびシステムタスクを、地理的に異なる地点に配置された様々なエネルギー貯蔵システムの地域的状況に合わせて柔軟に調整した上で割り当ててよい。
【００２３】
さらなる実施形態では、制御部は非局地的電力系統における非局地的制御およびシステムタスクよりも優先的に、各エネルギー貯蔵システムを制御するための局地的制御およびシステムタスクを提供するエネルギー貯蔵システムの数が１つの場合、通常状態では非局地的制御およびシステムタスクを達成するのに十分の利用可能容量があっても、異常が生じると、局地的制御およびシステムタスクのための追加容量がネットワーク障害を解決するための予備貯蔵分すら十分に賄えない可能性がある。そのため、局地的制御およびシステムタスクの優先順位は限りあるシステム貯蔵容量およびシステム出力に基づく。一方、複数のエネルギー貯蔵システムが非局地的電力系統に接続されているならば、他のエネルギー貯蔵システムによって非局地的電力系統用の電力貯蔵要求は満たされ得るのである。従って、局地的制御およびシステムタスクを引き換えにすることなく、十分な空きシステム貯蔵容量およびシステム出力が利用可能である。２０体の局地的システムが、システムネットワークでそれぞれ１．６ＭＷｈ提供した場合、３２ＭＷｈとなる。その場合、たとえば局地的な貯蔵が一体毎に１ＭＷｈとすれば、非局地的タスクに対し１２ＭＷｈの容量が利用可能となる。このように、追加電力供給の同時要求についても加味するべきであり、必要であれば検討される。
【００２４】
一実施形態において、エネルギー貯蔵システムは、局地的天候状態を計測する１つ以上の天候センサを有し、制御部は天候状態に応じてエネルギー貯蔵システムの動作構成要素を制御する。動作構成要素は、たとえば冷却部や真空装置などである。それら構成要素は、天候状態に影響を受ける。外気温が高い場合、冷却部を動作させるには、外気温が低い場合に比べてより大きな電力を要する。従って、エネルギー貯蔵モジュールが自身で動作要素を動作させる電力を供給する場合、今後の非局地的および局地的制御およびシステムタスクを予期するに当たり、天候を考慮に入れるべきである。外気温が高くなれば、接続された電力系統のタスクに利用可能なシステム貯蔵容量およびシステム電力が変化する。このように、天候データを測定することで予測精度が増し、エネルギー貯蔵システムをより効果的に使用可能となる。
【００２５】
さらなる実施形態において、エネルギー貯蔵システムは別のエネルギー貯蔵システムと調整ネットワークを形成する。調整ネットワークにより、非局地的電力系統における非局地的制御またはシステムタスクまたは地域的制御およびシステムタスクに応じて協働制御が行われる。さらに、エネルギー貯蔵システムは他のエネルギー貯蔵システムと通信して共通制御を実行する。ここで、調整ネットワークは、非局地的電力系統内の要求に対し協働で対処する複数のエネルギー貯蔵システムの組み合わせであり。エネルギー貯蔵システムはインターフェースを通じて最新の要求レポートを受信する。これにより、制御部のタスク記憶部を常に最新の状態に保つことができる。そのため制御部は局地的エネルギー貯蔵器とのエネルギーのやり取りを通じて、非局地的および局地的電力系統に対する要求に対し、常に最新の反応がとれるのである。好適な実施形態において、調整ネットワークは非局地的電力系統の自立起動支援を行う。ここで、自立起動支援は接続された各局地的電力系統の局地的制御およびシステムタスクよりも優先される。通常、自立起動は、発電所やエネルギー貯蔵器などのエネルギー供給源が停電後に電力系統から独立して独自に起動することである。自立起動機能とは、上述のエネルギー供給源が、電力系統から独立して、運転停止状態から起動する、またはエネルギー貯蔵部からエネルギーを放出する機能を指す。これは、非局地的電力系統が領域全体で故障した際、再起動するために非常に重要である。そして、自立起動可能な発電所やエネルギー貯蔵システムのエネルギーはさらに自立起動不能な発電所やエネルギー貯蔵システムの起動に用いられてよい。たとえば、火力発電所が、自身で電力や熱出力を出せるようになるには、膨大な電力量が必要とされる。十分な出力を有する、本発明に係る自立起動可能な局地的エネルギー貯蔵システムが１つ以上、石炭発電所や原子力発電所に設けられていれば、発電所およびエネルギー貯蔵システムからなる当該システム全体が自立起動能力を有する。
【００２６】
さらなる実施形態では、局地的または地域的影響データに基づき、エネルギー貯蔵システムは他のエネルギー貯蔵システムと調整ネットワークを形成し、地域的制御およびシステムタスクとして、追加または修正一次局地的制御およびシステムタスクを提供する。局地的または地域的影響データとは、たとえば電力系統に供給されるエネルギーに影響する環境データであって、風速、日射量、日照量、温度などである。影響データは更に、再生可能エネルギーシステムからの局地的供給データであってよい。このような影響データに基づき、たとえば風力発電や太陽光発電所などの再生可能エネルギーに使用されるエネルギーシステムの発電量も迅速に評価可能となる。局地的環境データ（影響データ）が、事前の予想と異なる場合、たとえばエネルギーシステムから局地的または非局地的電力系統に実際に供給されるエネルギー量が過剰、または過少となり得る。そのため、本発明に係る地域的ネットワークは、あらゆるエネルギー余剰分を貯蔵し、後に局地的または非局地的電力系統に供給してもよい。たとえば、風力発電または太陽光発電所から局地的電力系統に供給が行われ、影響データから、これらエネルギーシステムが、予定されたエネルギーを下回る量のエネルギーを提供すると予め判断できる場合、局地的電力系統に接続された各局地的エネルギー貯蔵システムが、エネルギーの不足分を局地的電力系統に提供してもよい。ここで、調整ネットワークは、１つ以上の局地的電力系統における要求に対し協働で対処する複数のエネルギー貯蔵システムが接続されたものである。非局地的電力系統を通じて送られる、特定の局地的制御およびシステムタスク用のエネルギーは、調整ネットワークにおける別の地理的位置に配置されたエネルギー貯蔵システムに移すことができる。たとえば、エネルギー貯蔵システムが、接続された局地的電力系統に対し、自身のエネルギー貯蔵モジュールからエネルギーを供給する必要があるにもかかわらず、貯蔵モジュールには十分のエネルギーがない場合、別の場所に配置された任意の異なるエネルギー貯蔵システムから必要なエネルギーを受信してもよい。この場合、この異なるエネルギー貯蔵システムは、当該利用可能エネルギー量が不十分なエネルギー貯蔵システムと同じ局地的電力系統に接続されている必要はない。調整ネットワークにおける、本発明に係るエネルギー貯蔵システムは、非局地的電力系統が故障していない限り、全て非局地的電力系統を介して互いに接続される。この故障により影響されるエネルギー貯蔵システムは全て、独自で局地的電力系統に対し十分な供給が可能なエネルギー貯蔵システムである。ある本発明に係るエネルギー貯蔵システムから別の本発明に係るエネルギー貯蔵システムへのエネルギーの転送は、たとえば風力発電所や原子力発電所用の局地的電力系統から、その局地的制御およびシステムタスクの範囲で迅速にエネルギーを回収する場合に強く求められる。
【００２７】
さらなる実施形態では、エネルギー貯蔵システムは、通信ネットワークを介して受信した非局地的指示に応じて調整ネットワークを操作する。受信した非局地的指示は、たとえば操作を行うエネルギー貯蔵システムのタスクメモリに記憶され、主導制御部としての対応する調整部から、調整ネットワークにおけるその他エネルギー貯蔵システムのその他制御部に通信ネットワークを介して送られる。この結果、制御タスク全体が定義され、タスクに関わる全エネルギー貯蔵システムは、制御およびシステムタスク用に定義された関係を有し、そのためネットワーク内で効率的に動作可能である。好ましい実施形態において、調整ネットワークを制御するエネルギー貯蔵システムは順位に応じて変更される。この場合順位は調整ネットワークの管理のため、調整ネットワークを通じて送信され、調整ネットワークを制御中のエネルギー貯蔵システムが故障すると、変更される。このように、ネットワークにはタスク配分が定められており、主導制御部が故障すると、ネットワークにおける次の制御部が主導権を握る。たとえば、このような順位も、調整ネットワーク内のエネルギー貯蔵システムの制御部のタスクメモリに記憶される。
【００２８】
さらに本発明は、システム貯蔵容量およびシステム出力により、非局地的制御およびシステムタスクを実行するため非局地的電力系統に接続され、さらに／または局地的制御およびシステムタスクを実行するため１つ以上の局地的電力系統に接続された本発明に係るエネルギー貯蔵システムであって、接続された電力系統に対して電力の回収および供給を実行するための１つ以上のエネルギー貯蔵モジュールを有する、エネルギー貯蔵システムを動作させる方法であって、
接続された局地的電力系統において実行される局地的制御およびシステムタスクを受信する工程と、
エネルギー貯蔵システムのシステム容量および／または供給内の局地的電力系統またはシステム用の部分により、制御部が、受信した局地的制御およびシステムタスクに応じて局地的電力系統に対する電力回収または供給を制御する工程と、
エネルギー貯蔵システムの通信ネットワークに接続された、少なくとも１つのインターフェースを介して、接続された非局地的電力系統において実行される非局地的制御およびシステムタスクを受信する工程と、
エネルギー貯蔵システムのシステム貯蔵容量および／またはシステム出力内の局地的制御およびシステムタスクに不要な部分内で、受信した非局地的制御およびシステムタスクに応じて非局地的電力系統に対する電力回収および供給も同時に制御する工程とを含む方法に関する。
【００２９】
一実施形態では、エネルギー貯蔵システムは非局地的電力系統および１つ以上の局地的電力系統に接続される。ここで、局地的および非局地的制御およびシステムタスクは各接続された電力系統にて個別に実行される。別の実施形態では、エネルギー貯蔵システムは１つ以上の局地的電力系統にのみ接続され、当該局地的電力系統の内少なくとも１つが非局地的電力系統に接続される。この場合、局地的制御およびシステムタスクが各局地的電力系統で実行される一方、非局地的制御およびシステムタスクは、非局地的電力系統に接続された局地的電力系統を介して非局地的電力系統で実行される。動作状態によっては、１つ以上の電力系統に障害が発生した場合、安全のためエネルギー貯蔵システムを非局地的電力系統から完全に切り離してもよい。たとえば、切り離されるのは限定した時間内であってもよい。１つ又は複数の局地的電力系統についても同様である。
【００３０】
「受信する」とは、エネルギー貯蔵システムにデータを送信するあらゆる事象として理解されるべきである。送信はエネルギー貯蔵システムが対応するインターフェースを有する通信ネットワークを介して実行可能である。また、データは、データ記憶媒体から、エネルギー貯蔵設備の別のインターフェースを介して、対応するディスクドライブ（たとえばＣＤ−ＲＯＭ）またはディスクインターフェースで読み込むことで（たとえばＵＳＢスティックから）受信可能である。あるいは、データは対応するユーザインターフェースへの直接入力により受信されてもよい。たとえば局地的および／または非局地的制御およびシステムタスクがデータとして受信される。動作データの範囲で、中央制御部に対し、局地的制御およびシステムタスクに必要、不要なシステム貯蔵容量および／またはシステム出力が送られる。一実施形態において、インターフェースを介して受信される制御およびシステムタスクおよび、制御部により読み出され、可能であれば実行される、タスクメモリに記憶された非局地的制御およびシステムタスクにより、エネルギー貯蔵システムは制御される。受信したデータは通信ネットワークや、その他方法で送信可能である。
【００３１】
さらなる実施形態において、方法は、
エネルギー貯蔵システムの１つ以上の測定部により、電力系統に接続された各エネルギー貯蔵システムの１つ以上の関連データを測定する工程と、
関連する測定データに基づき、制御部が局地的電力系統における局地的制御およびシステムタスク用にエネルギー貯蔵システムを制御する工程とを有する。
【００３２】
さらなる実施形態において、方法は
受信した非局地的および局地的制御およびシステムタスクの実現可能性および送信元を、検査部により確認する工程と、
検査結果が適格となった場合に、受信した非局地的および局地的制御およびシステムタスクをエネルギー貯蔵システムのタスクメモリに保存する工程と、
制御部が、タスクメモリに記憶された非局地的および局地的制御およびシステムタスクのデータにアクセスしてエネルギー貯蔵システムを制御する工程と、
タスクメモリに記憶された非局地的および局地的制御およびシステムタスクに応じて、制御部が局地的制御およびシステムタスクを優先してエネルギー貯蔵システムを制御する工程と、
検査結果が不適格となった場合に、検査部は制御部に警告信号を送り、それに応じて制御部はエネルギー貯蔵システムを接続された電力系統から切り離す工程とを含む。
【００３３】
さらなる実施形態では，方法は
検査信号を、通信ネットワーク介して、エネルギー貯蔵システムを通じて定期的に送信する工程と、
受信することで通信ネットワークへの通信が確立していることが裏付けられる、対応した返信信号を受信する工程と、
通信ネットワークに接続していない場合に、エネルギー貯蔵システムにより、電力系統に対し局地的制御およびシステムタスクのみを実行する工程とを有する。
【００３４】
エネルギー貯蔵システムは、接続が遮断されると、通信ネットワーク内の接続中のその他副通信を介して再接続を行うことが好ましい。このため、エネルギー貯蔵システムは、通信ネットワーク内の副通信ネットワークに対する複数のインターフェースを有する。通信接続が確立した状態の通常動作では、制御操作において接続された全ての電力系統が考慮される。「通常動作」とは、非局地的電力系統が動作可能で、大部分において障害のない状態でのエネルギー貯蔵システムの動作を指す。
【００３５】
さらなる実施形態では、方法はさらに、
エネルギー貯蔵システムが他のエネルギー貯蔵システムと通信して共通制御を行うため、非局地的電力系統の非局地的制御およびシステムタスクまたは地域的制御およびシステムタスクに応じて、共同制御を行うための、エネルギー貯蔵システムの調整ネットワークを他のエネルギー貯蔵システムと共に形成する工程を含む。
【００３６】
たとえば、各エネルギー貯蔵システムの動作データや、非局地的電力系統の最新の要求に基づき、調整ネットワークが形成される。調整ネットワークに対する最新、または通常動作データにより、エネルギー貯蔵システムは故障する場合がある。たとえば、容量が小さすぎる場合や、自立起動能力がない場合である。たとえば、好ましい非局地的制御およびシステムタスクは、より巨大な導体が非局地的電力系統に接続されることに応じて、非局地的電力系統内の限定的地域において、非局地的電力系統に対する供給エネルギー量を増加することである。好ましい非局地的制御およびシステムタスクの別の例は、自立起動支援用の調整ネットワークである。
【００３７】
たとえば、各エネルギー貯蔵システムの動作データや、１つ以上の局地的電力系統の最新の要求に基づき、調整ネットワークのために各エネルギー貯蔵システムが使用される。調整ネットワークに対する最新、または通常動作データにより、エネルギー貯蔵システムは故障する場合がある。たとえば、容量が小さすぎる場合や、地理的に好ましくない（送信ロスが多すぎる）場合である。追加、または優先順位修正制御およびシステムタスクをタスクメモリに記憶してもよい。これらタスクは、記憶済みのタスクに追加され、たとえばデータ群ないで指定することにより、条件的きまたは無条件の優先順位に合わせて順位が付けられる。ここで、タスク履歴がプロトコル用に保持される。あるいは、優先順位の低いタスクは、その他のタスクを優先することにより、省略されてよい。
【００３８】
本発明の上記およびその他態様は以下の図に示される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は本発明に係るエネルギー貯蔵システムの例示的実施形態を示す。
【図２】図２は本発明に係るエネルギー貯蔵システムの動作方法の例示的実施形態を示す。
【図３】図３は通信ネットワークとの通信に障害が発生した場合の、本発明に係る方法の例示的実施形態を示す。
【図４】図４は送信元および／または内容が疑わしい、受信した制御およびシステムタスクに対するエネルギー貯蔵システムの反応の例示的実施形態を示す。
【図５】図５は本発明に係る、複数のエネルギー貯蔵システムから成る調整ネットワークの例示的実施形態を示す。
【図６】図６は非局地的電力系統が故障した際の、本発明の方法の例示的実施形態を示す。
【図７】図７は調整ボックスを有する調整部の例示的実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、本発明に係る、エネルギー貯蔵システム１の例示的実施形態を示す。本実施形態において、エネルギー貯蔵システム１は、それぞれフライホイールエネルギー貯蔵システム部１４を２つ有する、３つのエネルギー貯蔵モジュール１１を有する。フライホイールエネルギー貯蔵システム部１４はそれぞれ、各エネルギー貯蔵モジュール１１において出力可能にエネルギーを貯蔵する。ここに示す実施形態は例示にすぎない。エネルギー貯蔵システム１毎のエネルギー貯蔵モジュール１１の数は、具体的に所望された用途によって決まるため、用途に応じて大きく変動し得る。単一のエネルギー貯蔵モジュール１１のみ有するエネルギー貯蔵システム１も使用可能である。図示の例では、エネルギー貯蔵モジュール１１は、共通接続点８を介して接続されている。そのため、それらのモジュール容量やモジュール出力の合計として、エネルギー貯蔵システム１のシステム貯蔵容量ＳＫおよびシステム出力Ｌが、制御およびシステムタスクＮＬＲＳ，ＬＲＳに利用可能となる。単一のエネルギー貯蔵モジュール１１のみ有するエネルギー貯蔵システム１では、接続点８を省略してもよい。同様に、エネルギー貯蔵モジュール１１内のフライホイールエネルギー貯蔵システム１４の数も、エネルギー貯蔵モジュール１１毎、そしてエネルギー貯蔵システム１毎に異なり得る。エネルギー貯蔵システム１のシステム貯蔵容量ＳＫおよびシステム出力Ｌを大きくするため、エネルギー貯蔵モジュール１１毎のフライホイールエネルギー貯蔵部１４は多い方が好ましい。システム容量ＳＫおよびシステム出力Ｌは、エネルギー貯蔵システム１に接続された電力系統５，６１，６２の１つ以上に対して、電力を回収Ｅｎおよび供給Ｅｐするために用いられる。図示のエネルギー貯蔵システム１は、受信した、非局地的電力系統５における非局地的制御およびシステムタスクＮＬＲＳを実行するため、非局地的電力系統５に接続される。さらに、エネルギー貯蔵システム１は、受信した、局地的電力系統６１，６２内の局地的制御およびシステムタスクＬＲＳを実行するため、２つの局地的電力系統６１，６２に接続されるエネルギー貯蔵システム１はさらに、３つのインターフェース１２ａ，１２ｂ，１２ｃを有し、それにより通信ネットワーク３に接続される。本実施形態ではたとえば、通信ネットワーク３は有線、無線、電線接続用に設計される３つの副通信ネットワーク３１，３２，３３を有する。従って、３つのインターフェース１２ａ，１２ｂ，１２ｃはそれぞれ、通信ネットワーク３の副通信ネットワーク３１，３２，３３に対して接続を確立するエネルギー貯蔵システムはさらに、ＣＤ−ＲＯＭやＵＳＢメモリに記憶された局地的制御およびシステムタスクのようなデータを、異なる媒体やデータチャンネルにより受信可能な第４インターフェースを有する。通信ネットワーク３を通じて、少なくとも非局地的制御およびシステムタスクＮＬＲＳがエネルギー貯蔵システム１に送信され、受信ＥＧされる。別の実施形態では、局地的制御およびシステムタスクＬＲＳは通信ネットワーク３を介してエネルギー貯蔵システム１により受信ＥＬされるエネルギー貯蔵システム１の制御部１３は、局地的および非局地的制御およびシステムタスクＬＲＳ，ＮＬＲＳに基づき、接続された電力系統５，６１，６２に対し回収Ｅｎ，放出Ｅｐされる電力の制御ＳＬ，ＳＧを、接続された電力系統５，６１，６２に対して同時に実行する。ここで、制御部１３は、システム容量ＳＫおよび／またはシステム電力Ｌの、局地的制御およびシステムタスクＬＲＳに必要のない部分である部分ＳＫｇ，Ｌｇのみで非局地的制御およびシステムタスクＮＬＲＳを実行する。本実施形態では、エネルギー貯蔵モジュール１１はそれぞれ、モジュール制御部１１ａ，１１ｂ，１１ｃを有する。モジュール制御部１１ａ，１１ｂ，１１ｃはエネルギー貯蔵モジュール１１を動作させ、その内部制御を行う。複数のエネルギー貯蔵モジュール１１は局地的制御部１３により統括的に制御される。具体的には、制御部１３は、データリンク７を介して各モジュール制御部に制御およびシステムタスク実行のための指示を送り、モジュール制御部は、指示をフライホイールエネルギー貯蔵システム１４の対応した機械パラメータに変換する。あるいは、モジュール制御部１１ａ，１１ｂ，１１ｃを省略し、その機能の全てを制御部１３が実現してもよい。その場合、局地的制御部１３が、各エネルギー貯蔵モジュール１１に対し、フライホイールエネルギー貯蔵部１４の減速による電力の放出量と、各フライホイールエネルギー貯蔵部１４の加速による電力の貯蔵量とを伝えることで制御は実行される。この電力回収、放出が確実に所望の通り実行されるよう、モジュール制御部１１ａ，１１ｂ，１１ｃはフライホイールエネルギー貯蔵部１４を減速または加速させるようにフライホイールエネルギー貯蔵部１４の駆動モータを制御する。本実施形態では、エネルギー貯蔵モジュール１１は、共通接続点８を介してエネルギー貯蔵システム１の制御部１６に接続される。制御部１６を介して２つの局地的電力系統６１，６２と非局地的電力系統５とがエネルギー貯蔵システム１，に接続されていることで、接続点８での電力流ＥＦは、制御部１６により、制御部１９に対し別々の端子で接続された電力系統５，６１，６２への電力流ＥＦｇ，ＥＦｌに分流される。さらに、制御部１６は、たとえば制御部１３からの適切な切断信号に応じて、エネルギー貯蔵システム１から、接続された電力系統５，６１，６２の内少なくとも１つを切り離すものである。図８は、制御部１６の一実施形態を詳細に示す。非局地的電力系統５に接続された局地的電力系統にのみ接続されたエネルギー貯蔵システム１では、制御部は少なくとも１つの回路遮断器を有する。この場合、全電力流ＥＦが局地的電力系統に流れることになるため、電力流ＥＦｌおよびＥＦｇへの分流は不要となるエネルギー貯蔵システム１はさらに、対応する局地的および非局地的電力系統５，６１，６２への１つ以上の関連データＲＤ（点線矢印）を測定する、測定部を１つ以上有する。従って、制御部１１は測定された関連データＲＤに基づき、局地的電力系統６１，６２における局地的制御およびシステムタスクＬＲＳのため、エネルギー貯蔵システム１を制御ＳＬする。非局地的電力系統５についても同様である。上記の通り測定され、エネルギー貯蔵システム１で利用可能となった関連データＲＤに基づき、即ち関連データＲＤを評価し、対象となる局地的および非局地的制御およびシステムタスクＬＲＳ，ＮＬＲＳと比較することで、制御部１３は局地的エネルギー貯蔵システム１を、局地的および非局地的電力系統５，６１，６２における局地的および非局地的制御およびシステムタスクＬＲＳ，ＮＬＲＳに対して的確かつ柔軟に制御可能となるため、電力の質を制御できる。制御およびシステムタスク実行のため、エネルギー貯蔵システム１はさらに、非局地的および局地的制御およびシステムタスクＮＬＲＳ，ＬＲＳを記憶Ｓするタスクメモリ１８を有する。制御部１３は、非局地的および局地的制御またはシステムタスクＮＬＲＳ，ＬＲＳに応じてエネルギー貯蔵システム１を制御するため、タスクメモリ１８にアクセス（Ｚ）する。受信した局地的および非局地的制御およびシステムタスクＬＲＳ，ＮＬＲＳは、タスクメモリ１８に記憶Ｓされる前に、検査部１９により実行可能性および送信元が判定ＰＲされる。即ち、送信元が認証され、受信した制御およびシステムタスクが有効なタスクであるおよび／またはシステム容量およびシステム電力Ｌの観点からエネルギー貯蔵システム１により達成可能である場合、検査部１９は検査結果ＰＥとして、適格ＰＰをタスクメモリ１８に送信する。その結果、メモリは受信、検査済みの局地的および非局地的制御およびシステムタスクＬＲＳ，ＮＬＲＳを記憶Ｓする。制御部１３は、たとえばミリ秒単位で定期的に、または新たな局地的および／または非局地的制御およびシステムタスクを検出するため、保存Ｓが生じるたびにタスクメモリ１８にアクセス（Ｚ）してよい。検査結果ＰＥが不適格ＮＰである場合、検査部１９は制御部１３に警告信号ＡＳを送る。その結果制御部１３は、制御部１６への適切な指示により、エネルギー貯蔵システム１を、接続された電力系統５，６１，６２から切り離すＴＲ。警告信号は、タスクメモリ１８から制御部１３へ、直接またはタスクメモリ１８を介したデータ接続により送られる。ここではタスクメモリ１８を介することが有利である。これにより、検査部１９が追加の信号を送らなくとも、タスクメモリ１８は不適格ＮＰという検査結果ＰＥを認識可能となり、それに応じて不適格と判定された地的および非局地的制御およびシステムタスクＬＲＳ，ＮＬＲＳを能動的に拒絶できるのである。本実施形態では、制御部１３はさらに通信ネットワーク３への接続を確認する。具体的には、検査信号ＴＳを定期的に送信し、それに対する返信信号ＲＳを、通信ネットワーク３を介して受信する。返信信号ＲＳの受信は通信ネットワーク３への接続を裏付けるものでる。検査信号ＴＳおよび返信信号ＲＳはいわゆるデジタルハンドシェイクとも呼ばれるものである。デジタルハンドシェイクは、一方がデータパケットを送り、受信した他方がそれに返信することを特徴とする。送信側は、返信を受け取ることで通信リンクが確立されていると判断する。あるいは、外部システムがデジタルハンドシェイクを開始し、エネルギー貯蔵システム１が対応する返信信号ＲＳを返信するものとしてもよい。制御部１３はさらに、副通信ネットワーク３１，３２，３３のいずれかで障害が生じた場合に、接続を通信ネットワーク３内の副通信ネットワーク３１，３２，３３のうち別のものを通じて再度確立してもよい。通信ネットワーク３を介した接続が確立した状態で、制御部１３はすでに自身が検出、評価したエネルギー貯蔵システム１の動作データＢＤを、当該動作データＢＤを含むメッセージログＭＰにより通信ネットワーク３を介して外部に送信する。従って、動作データＢＤは少なくとも非局地的制御およびシステムタスクＮＬＲＳにおいて考慮される。ここで、外部制御部２がメッセージログ内の、少なくとも動作データを含むデータを考慮する。外部制御部２は、本発明に係る、関連エネルギー貯蔵システム１，１’，１’’（図５参照）の非局地的制御およびシステムタスクの生成や、通信ネットワーク３を介したエネルギー貯蔵システム１，１’，１’’への送信を司る。
【００４１】
たとえば、図１に示すエネルギー貯蔵システム１の実施形態は、さらに局地的天候状態ＷＢを測定する天候センサ１７を１つ以上有してよい。この場合、制御部１３は天候状態ＷＢに応じてエネルギー貯蔵システム１の動作要素を制御する。動作要素は、エネルギー貯蔵モジュール１１の全要素、たとえば天候状態ＷＢに影響を受けるような冷却部や真空装置などの補助部品を含む。外気温が高い場合、冷却部の動作は、外気温が低い場合に比べてより大きな電力を要する。従って、エネルギー貯蔵モジュール１１が自身で動作要素を動作させる電力を供給する場合、今後の非局地的および局地的制御およびシステムタスクＮＬＲＳ，ＬＲＳについて計画する際に、このことを考慮する必要がある。外気温が高ければ、接続された電力系統５，６１，６２の、タスクに利用可能なシステム貯蔵容量ＳＫおよびシステム出力Ｌが少なくて済むのである。このように、天候データを測定することで予測精度が増し、エネルギー貯蔵システム１をより効果的に使用可能となる。
【００４２】
図２は、本発明１に係る、エネルギー貯蔵システムを動作させる方法の例示的実施形態を示す。エネルギー貯蔵システム１は、たとえば適当な外部制御部２から、通信ネットワーク３を介して非局地的および／または局地的制御およびシステムタスクＮＬＲＳ、ＬＲＳを受信ＥＧ，ＥＬする。あるいは局地的制御およびシステムタスクは、エネルギー貯蔵システム１の別のデータチャンネルからのみ、または追加的に受信されてもよい。受信した局地的および非局地的制御およびシステムタスクＬＲＳ，ＮＬＲＳに基づき、制御部１３は、エネルギー貯蔵システム１のシステム貯蔵容量ＳＫおよびシステム電力Ｌに基づき、受信した局地的および非局地的制御およびシステムタスクの実行可能性を確認する。実行可能な局地的制御およびシステムタスクは、必要な局地的システム容量ＳＫＬおよび局地的システム電力ＬＩにより、接続された局地的電力系統６１で優先的制御ＳＬにより実行される。非局地的制御およびシステムタスクは、システム貯蔵容量ＳＫおよびシステム電力Ｌ内で概ね実現可能か判断される。概ね不可能と判断されると、受信した非局地的制御およびシステムタスクがエネルギー貯蔵システム１の許容量を超えるということであり、制御部１３は通信ネットワーク３を介して対応するエラー信号を送り、当該非局地的制御およびシステムタスクを、今後実行されないようブロックする。局地的制御およびシステムタスクが実行されると、非局地的制御およびシステムタスクに対しては、局地的制御およびシステムタスクに必要ない非局地的システム容量ＳＫｇおよびシステム電力Ｌｇのみが利用可能となる。非局地的制御およびシステムタスクＮＯＲＳがエネルギー貯蔵システム１により理論上実行可能であった場合、空き非局地用容量ＳＫｇおよび非局地用出力Ｌｇにより実際に実行可能か判定される。非局地的制御およびシステムタスクＮＬＲＳが現状実行不可能であると判定されると、当該タスクは実行されないよう制御部１３にブロックされ、たとえばタスクメモリ１８内で適切に指定される。非局地的制御およびシステムタスクＮＬＲＳが現状実行可能と判定されると、制御部７Ｍは、非局地的制御およびシステムタスクＮＬＲＳが、接続された非局地的電力系統５において達成（実行）されるようエネルギー貯蔵システム１を制御ＳＧする。このため、調整部１６は適切な指示を制御部１３から、適切なデータ接続３１を介して受信して、電力流ＥＦを制御し、非局地的電力系統５との間でやり取りされる電力流ＥＦｇと、局地的電力系統６１との間でやり取りされる電力流ＥＦｌとに分流する。
【００４３】
図３は、通信ネットワーク３内で通信障害が発生した場合の本発明に係る方法の例示的実施形態を示す。図１に示したように、通信接続中、非局地的制御およびシステムタスクＮＬＲＳは通信ネットワーク３を介してエネルギー貯蔵システム１に送信され、受信ＥＣされたのちにタスクメモリ１８に記憶される。ここで局地的制御部１３がタスクメモリ１８にアクセスすると、さらにエネルギー貯蔵システム１が通信ネットワーク３に接続中であるか判定される。たとえば通信ネットワーク３への検査信号ＴＳの送信と返信信号ＲＳ（ＲＳ＝“Ｊ”）の受信により成立する上述のデジタルハンドシェイクにより通信接続が確立されている（“Ｊ”）と判断されると、エネルギー貯蔵システム１は、接続された局地的電力系統６１（ここで示す実施形態では、接続された局地的電力系統は１つのみである）に対し、優先的に局地的制御およびシステムタスクＬＲＳを実行ＳＬし、さらに非局地的用容量ＳＫｇおよび非局地的用出力Ｌｇにより非局地的電力系統５の非局地的制御およびシステムタスクも実行ＳＧする。通信接続が非接続（ＲＳ＝“Ｎ”）と判定されると、局地的電力系統６１に対する局地的制御およびシステムタスクＬＲＳのみが実行される。その後、定期的な確認で、通信リンクが再確立された（ＲＳ＝“Ｊ”）と判定されれば、エネルギー貯蔵システム１は利用可能な容量および出力ＳＫＳＫＧ，ＳＫＬ，Ｌ，Ｌｇ，Ｌｌにより、再び局地的および非局地的制御およびシステムタスクＬＲＳ，ＮＬＲＳを同時に実行する。
【００４４】
図４は、エネルギー貯蔵システム１の、受信した、送信元および／または内容が疑わしい局地的および／または非局地的制御およびシステムタスクＬＲＳ，ＮＬＲＳに対する反応の例示的実施形態を示す。局地的および非局地的制御およびシステムタスクＬＲＳ，ＮＬＲＳは、エネルギー貯蔵システム１の１つ以上のインターフェース１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを介して受信ＥＧ，ＥＬされ、検査部１９に送られる。そこで、受信ＥＬ，ＥＧした非局地的および局地的制御およびシステムタスクＮＬＲＳ，ＬＲＳの実現可能性、および送信元が検査ＰＲされる。このため、検査部１９は、受信した局地的または非局地的制御およびシステムタスクＬＲＳ，ＮＬＲＳの全てに自動的に適用される検査ルーチンを持つ適切なプログラムを有する。検査結果ＰＰが適格ＰＥ（ＰＥ＝ＰＰ）と判定された場合、受信ＥＬ，ＥＧした局地的および非局地的制御およびシステムタスクＮＬＲＳ，ＬＲＳはエネルギー貯蔵システム１のタスクメモリ１８に記憶Ｓされる。たとえば、記憶Ｓが許可された制御およびシステムタスクは、検査部により適切に指定されてよい（たとえば、特定のビットやその他マーカによる）。この場合、タスクメモリ１８はこのように指定された制御およびシステムタスクのみを記憶する。あるいは検査部１９は、適格ＰＰと判定された制御およびシステムタスクのみをタスクメモリ１８に送信してもよい。この場合、制御およびシステムタスクは順序付けまたは指定する必要がない。そもそも不適格と判定された制御およびシステムタスクを検査部が送信することはないため、タスクメモリが検査結果ＰＥの検出を行う必要がないのである。さらに別の実施形態では、検査部は検査済みの制御およびシステムタスクをたとえば検査部１９のバッファに記録し、タスクメモリ１８に対し、適格と判定ＰＰされた制御およびシステムタスクのデータリストを送信してよい。これにより、適格ＰＰと判定された制御およびシステムタスクがバッファよりタスクメモリ１８に自動的にダウンロードされ、記憶される。制御部１３は実行用のデータ接続により、タスクメモリ１８に記憶された局地的および非局地的制御およびシステムタスクにアクセスＺ可能である。記憶された局地的制御およびシステムタスクと非局地的制御およびシステムタスクは同時に実行されるが、優先順位は局地的制御およびシステムタスクのほうが高い。システム貯蔵容量およびシステム出力内の範囲で可能な限り、両タスクを同時に実行することが可能である。しかしそうでない場合、局地的制御およびシステムタスクがより優先的に実行される。一方、検査結果ＰＥが不適格（ＰＥ＝Ｎ）であれば、検査部１９は警告信号ＡＳを制御部１３に送り、制御部１３はエネルギー貯蔵システム１を接続された電力系統５，６１，６２から切り離すＴＲ。切り離されたＴＲ状態を、調整部１６と電力系統５，６１，６２との間の縦点線により示す。
【００４５】
図５は、本発明に係る、複数のエネルギー貯蔵システム１，１’を含む調整ネットワーク４の実施形態を示す。制御部１３，１３’，１３’’を有するエネルギー貯蔵システム１，１’，１’’は、共通制御ＧＳの実現のため、それぞれ他エネルギー貯蔵システムと調整ネットワーク４を形成するものである。これは、外部指示による非局地的電力系統５における非局地的制御またはシステムタスクＮＬＲＳまたは局地的電力系統６１，６２のいずれかまたは両方における地域的制御およびシステムタスクＲＲＳに基づく。本実施形態において、エネルギー貯蔵システム１，１’は局地的電力系統６１，６２並びに非局地的電力系統５に接続されて調整ネットワーク４を形成するエネルギー貯蔵システム１’’は調整ネットワーク４の一部ではなく、非局地的電力系統５並びに局地的電力系統６３に接続され、図１で説明したように動作される。調整ネットワーク４におけるエネルギー貯蔵システム１，１’は、共通制御ＧＳを実現するため、調整ネットワーク４の各エネルギー貯蔵システム１，１’に直接通信ＤＫするものである。直接通信ＤＫは通信ネットワーク３を介して行われてもよい。局地的ネットワーク４では、エネルギー貯蔵システム１，１’はまた、地域的電力系統６１，６２の地域的制御およびシステムタスクＲＲＳとして、追加のまたは優先順位の変化した局地的制御およびシステムタスクを実行可能である。ここで示す実施形態では、調整ネットワーク４のエネルギー貯蔵システム１，１’は、通信ネットワーク３による直接通信で非局地的調整またはシステムタスクＮＬＲＳおよび／または地域的制御およびシステムタスクＲＲＳを実行する。あるいは、エネルギー貯蔵システム１，１’は外部（たとえば外部制御部２からの）指示を通信ネットワーク３に介して受信し、制御ネットワーク４を形成する。ここで、調整ネットワーク４を導くためのエネルギー貯蔵システム１，１’の制御部１３，１３’の順位Ｈが、調整ネットワーク４を形成するための指示と共に受信可能である。順位Ｈにより、エネルギー貯蔵システム１の制御１３を司る制御部が故障した場合でも、順位Ｈが次のエネルギー貯蔵システム１’の制御部１３’が調整ネットワーク４を制御可能である。
【００４６】
図６は、非局地的電力系統５が故障５Ａした場合の、本発明に係る方法の例示的実施形態を示す。本実施形態ではあらかじめ、非局地的電力系統５が故障５Ａの際に自立起動支援ＳＵが可能な複数のエネルギー貯蔵システム１を有する調整ネットワーク４が形成されるエネルギー貯蔵システム１は、適切な調整部１６を介して、非局地的電力系統５が正常かを連続的に確認する。非局地的電力系統５が正常（５Ａ＝Ｎ）と判断された場合、エネルギー貯蔵システム１は引き続き通常動作モード（図１に示す）で動作する。そのため、エネルギー貯蔵システム１は局地的および非局地的制御およびシステムタスクＬＲＳ，ＮＬＲＳに応じて制御ＳＬ，ＳＧされる。非局地的電力系統５が故障（５Ａ＝Ｊ）したと判定された場合、局地的制御およびシステムタスクＬＲＳ（局地的電力系統６１を指す点線矢印に示す）よりも非局地的電力系統５に対する自立起動支援ＳＵが優先される。調整ネットワーク４内の局地的エネルギー貯蔵システムは、供給周波数の同期中または同期後に非局地的電力系統５の自立起動を行う。自立起動が成功すると、局地的制御およびシステムタスクＬＲＳが優先的に行われる。
【００４７】
図７は、調整部１６の例示的実施形態を示す。図示の例では、調整部１６は局地的電力系統６１および非局地的電力系統５に接続される。調整部１６が電力流ＥＦを接続された電力系統５，６１とエネルギー貯蔵システム１との間で調整できるように、さらに必要に応じて図示の例では局地的電力系統６１および／または非局地的電力系統５である１つ以上の接続された電力系統を局地的エネルギー貯蔵システム１から切り離すことができるよう、本実施形態の調整部１２は、制御要素９−１および接続された電力系統５，６１にそれぞれ対応する回路遮断器９−２を持つ調整ボックス９を有する。局地的制御部１３は、データ接続３１を介して調整ボックス９の制御要素９−１に接続され、調整ボックス９、即ち図示の例では制御箱９−１に対し調整機能ＫＤの適切な設定データを送ることで、電力流を制御する。調整機能ＫＤの設定データに基づき、制御要素９−１は接続点８から接続された電力系統５，６１への電力流ＥＦを、局地的電力系統６１に対する電力流ＥＦｌと、非局地的電力系統５に対する電力流ＥＦｇとに分流する。本実施形態における、接続された電力系統５，６１の両方に電力が供給される場合の電力流ＥＦの分流は例示に過ぎない。同様に調整ボックス９は、接続された電力系統５，６１の一方からの電力流と、接続された電力系統５，６１の他方への電力流を制御する。即ち、２つの電力流の大きさに応じて、負エネルギーが上回った分がエネルギー貯蔵システム１に貯蔵され、正エネルギーが上回った分がエネルギー貯蔵システム１から放出される。図示の例では、エネルギー貯蔵システム１は詳細にではなく、対応する要素１３，１５，１６により概略的に示される。調整ボックス９は、対応する測定部１５から、２つの接続された電力系統５，６１から関連データＲＤを同時に受信する。当該関連データＲＤに基づき、制御要素９−１は、２つの接続された電力系統５，６１が正常であるか判断する。具体的には、制御要素９−１に記録された関連データＲＤの基準値または閾値により判断される。従って接続された電力系統５，６１の少なくとも一方がネットワーク障害により使用不能となった場合には、制御要素９−１に送信される関連データＲＤにより、特定の電力系統５，６１の故障が把握できる。従って、制御要素９−１は自動的にエネルギー貯蔵システム１を、接続された電力系統５，６１の少なくとも一方から切り離すための、適切な切断指示（点線矢印）を対応する回路遮断器９−２に送信する。これにより、回路遮断器９−２は接続されていた電力系統５，６１をエネルギー貯蔵システム１から切り離す。接続されていた電力系統は数ミリ秒で切り離される。電力系統が１つのみ切り離された場合、エネルギー貯蔵システム１は接続中である別の電力系統に対応可能な状態である。その結果、電力系統における短絡や過負荷状態は効果的に避けられる。局地的電力系統６１および非局地的電力系統５が接続された本例示的実施形態はあくまで電力系統が２つ接続された例である。別の実施形態では、調整部１６、より具体的には調整ボックス９も２つ以上の電力系統に接続されてよい。２つ以上の接続された電力系統は、局地的電力系統であって、そのうち少なくとも１つが非局地的制御およびシステムタスクの実行用に非局地的電力系統に接続されてもよい。
【００４８】
ここに示す実施形態は、あくまで本発明の例を示すものであり、限定的と理解されるべきではない。本発明の範囲は、当業者により想到されたその他実施形態も含むものである。 
【符号の説明】
【００４９】
１  本発明に係るエネルギー貯蔵システム
１’，１’’  本発明に関わる追加エネルギー貯蔵システム
１１  エネルギー貯蔵システムのエネルギー貯蔵モジュール
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  各エネルギー貯蔵モジュールのモジュール制御部
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ  通信ネットワークへ接続するエネルギー貯蔵システムのインターフェース
１２ｄ  別のデータ記憶媒体に係るエネルギー貯蔵システムのインターフェース
１３  エネルギー貯蔵システムの制御部
１４  フライホイールエネルギー貯蔵部
１５  エネルギー貯蔵システムの測定部
１６  エネルギー貯蔵システムを電力系統へ接続する調整部
１７  天候センサ
１８  エネルギー貯蔵システムのタスクメモリ
１９  検査部
２  外部制御部
３  通信ネットワーク
３１  有線副通信ネットワーク
３２  無線副通信ネットワーク
３３  電線副通信ネットワーク
４  複数のエネルギー貯蔵システムの調整ネットワーク
５  非局地的電力系統
５Ａ  非局地的電力系統が故障
６１，６２，６３  局地的電力系統
７  データリンク
８  接続点
９  調整ボックス
９−１  制御要素
９−２  回路遮断器
ＡＳ  警告信号
ＢＤ  局地的エネルギー貯蔵システムの動作データ
ＤＫ  調整ネットワーク内のエネルギー貯蔵システム間の直接通信
ＥＦ  電力流
ＥＦＧ  非局地的電力系統への電力流局地的電力
ＥＦＬ  局地的電力系統への電力流局地的電力
ＥＣ  非局地的制御およびシステムタスク受信
ＥＬ  局地的制御およびシステムタスク受信
Ｅｎ  エネルギー貯蔵システムが電力系統からエネルギー抽出（負エネルギー提供）
Ｅｐ  エネルギー貯蔵システムがエネルギーを電力系統に放出（正エネルギー提供）
Ｈ  調整ネットワーク内または地域的ネットワーク内制御の順位
ＨＳ  通信リンクの存在確認
ＫＤ  調整機能の設定データ
Ｌ  エネルギー貯蔵システムのシステム出力（全出力）
Ｌｇ  非局地的制御およびシステムタスク（非局地的出力）に利用可能なシステム出力局地的制御
Ｌｌ  局地的制御およびシステムタスクへ供給可能なシステム出力（局地的出力）
ＬＲＳ  局地的制御およびシステムタスク
ＭＰ  メッセージログ
ＮＰ  不適格検査結果
ＮＢ  通常動作
ＮＬＲＳ  非局地的制御および制御タスク
ＰＰ  適格検査結果
ＰＥ  検査結果
ＰＲ  受信したＮＬＲＳ，ＬＲＳの判定
ＲＤ  局地的電力系統の関連データ局地的電力
ＲＲＳ  地域的制御およびシステムタスク
ＲＳ  検査信号に対する返信信号
Ｓ  受信したＮＬＲＳ，ＬＲＳを記憶する
ＳＧ  非局地的制御およびシステムタスクの各局地的エネルギー貯蔵システムを制御局地的制御
ＳＫ  エネルギー貯蔵システムのシステム貯蔵容量（全容量）
ＳＫｇ  非局地的制御およびシステムタスクへの利用可能システム貯蔵容量局地的制御（非局地的容量）
ＳＫｌ  局地的制御およびシステムタスクへの供給可能システム貯蔵容量局地的制御（局地的容量）
ＳＬ  局地的制御およびシステムタスの各局地的エネルギー貯蔵システムを制御
ＳＬ−Ａ  局地的制御およびシステムタスクの各局地的エネルギー貯蔵システムのみ制御
ＳＵ  自立起動支援
ＴＲ  接続された電力系統をエネルギー貯蔵システムから切り離す
ＴＳ  検査信号
ＷＢ  天候状態
Ｚ  タスクメモリへアクセスするマスター制御部
【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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【国際調査報告】
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