(57)【要約】  本発明は、１つ以上の局地的エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）を有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。局地的エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）は、非局地的電力系統（５）および／または１つ以上の局地的電力系統（６，６１，６２，６３，６４）に接続され、１つ以上の局地的電力系統（６，６１，６２，６３，６４）の局地的調整およびシステムタスク（ＬＲＳ）用にエネルギー貯蔵システム（４１，４２，４３）を制御する少なくとも１つの局地的制御部（４１−１，４２−１，４３−１）を有する。エネルギー貯蔵システム（１）はさらに、１つ以上の局地的エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）を、非局地的電力系統（５）に対し、エネルギーを回収（Ｅｎ）および放出（Ｅｐ）するよう制御（ＳＮＬ）する局地的制御部（４１−１，４２−１，４３−１）に、通信ネットワーク（３）を介して接続された中央制御部（２）を有する。中央制御部（２）は、局地的制御部（４１−１，４２−１，４３−１）が中央制御部（２）に対し通信ネットワーク（３）を介して提供した、１つ以上のエネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）の、局地的調整およびシステムタスク（ＬＲＳ）には不要な、局地的貯蔵容量（ＬＳＫｇ）および局地的出力（ＬＬｇ）を全て非局地的電力系統（５）における非局地的調整およびシステムタスク（ＮＬＲＳ）に投入する。これにより、局地的電力系統の高質化と非局地的な正または負のエネルギー供給の両立を可能にするエネルギー貯蔵システムが提供される。
2015530862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続された電力系統（５，６，６１，６２，６３，６４）に対し、エネルギーを回収（Ｅｎ）および放出（Ｅｐ）するのに適した局地的貯蔵容量（ＬＳＫ）および局地的出力（ＬＬ）をそれぞれ有する局地的エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）を１つ以上有するエネルギー貯蔵システム（１）であって、
それぞれ非局地的電力系統（５）および／または１つ以上の局地的電力系統（６，６１，６２，６３，６４）に接続された１つ以上の局地的エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）は、１つ以上の前記局地的電力系統（６，６１，６２，６３，６４）の局地的調整およびシステムタスク（ＬＲＳ）用に前記エネルギー貯蔵システム（４１，４２，４３）を制御する少なくとも１つの局地的制御部（４１−１，４２−１，４３−１）を有し、
前記エネルギー貯蔵システム（１）はさらに、
１つ以上の前記局地的エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）を、非局地的電力系統（５）に対し、エネルギーを回収（Ｅｎ）および放出（Ｅｐ）するよう制御（ＳＮＬ）する前記局地的制御部（４１−１，４２−１，４３−１）に、通信ネットワーク（３）を介して接続された中央制御部（２）を有し、
該中央制御部（２）は、前記局地的制御部（４１−１，４２−１，４３−１）が前記中央制御部（２）に対し前記通信ネットワーク（３）を介して提供した、１つ以上の前記エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）の、局地的調整およびシステムタスク（ＬＲＳ）には不要な、局地的貯蔵容量（ＬＳＫｇ）および局地的出力（ＬＬｇ）を全て非局地的電力系統（５）における非局地的調整およびシステムタスク（ＮＬＲＳ）に投入する、エネルギー貯蔵システム（１）。
【請求項２】
前記局地的エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）は、接続された電力系統（５，６，６１，６２，６３，６４）に対し、エネルギーを回収（Ｅｎ）および放出（Ｅｐ）するフライホイールエネルギー貯蔵部（９）を１つ以上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】
前記局地的エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）は、接続された電力系統（５，６，６１，６２，６３，６４）の関連データ（ＲＤ）を１つ以上測定する測定部（４１−２，４２−２，４３−２）を１つ以上有し、前記制御部（４１−１，４２−１，４３−１）は、測定された関連データ（ＲＤ）に基づき、接続された電力系統（５，６，６１，６２，６３，６４）に対して、前記局地的エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）を制御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】
前記局地的エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）は、１つ以上の局地的電力系統（６，６１，６２，６３，６４）と、非局地的電力系統（５）とが接続される制御部（４１−３，４２−３，４３−３）を有し、
該制御部（４１−３，４２−３，４３−３）は、接続された電力系統（５，６，６１，６２，６３，６４）と前記エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）との間のエネルギー流を制御し、
好ましくは、必要に応じて、前記制御部（４１−３，４２−３，４３−３）は、さらに１つ以上の接続された電力系統（５，６，６１，６２，６３，６４）を前記局地的エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）から切り離すことを特徴とする、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】
前記中央制御部（２）は、動作データ（ＢＤ）を前記局地的制御部（４１−１，４２−１，４３−１）から、前記通信ネットワーク（３）を介して受信し、１つまたは複数の局地的エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）の送信された動作データ（ＢＤ）に基づき、少なくとも非局地的調整およびシステムタスク（ＮＬＲＳ）を送信することで、前記通信ネットワーク（３）を介して、非局地的電力系統（５）に対しエネルギーを放出（Ｅｎ）および／または回収（Ｅｐ）させ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】
前記局地的エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）は、局地的および非局地的調整およびシステムタスク（ＬＲＳ，ＮＬＲＳ）を記憶するタスク記憶部（４１−４，４２−４，４３−４）を有し、
前記中央制御部（２）は、少なくとも非局地的電力系統（５）における非局地的制御およびシステムタスク（ＮＬＲＳ）に基づき非局地的調整およびシステムタスク（ＬＲＳ，ＮＬＲＳ）を設定および／または更新（ＫＡ）し、
前記局地的制御部（４１−１，４２−１，４３−１）は、非局地的および局地的調整またはシステムタスク（ＮＬＲＳ，ＬＲＳ）に応じて前記局地的エネルギー貯蔵部（４，４１，４２，４３）を制御する際、タスク記憶部（４１−４，４２−４，４３−４）にアクセスし、
好ましくは、前記局地的制御部（４１−１，４２−１，４３−１）は、前記エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）の制御用の局地的調整およびシステムタスク（ＬＲＳ）を、非局地的調整およびシステムタスク（ＮＬＲＳ）よりも優先することを特徴とする、請求項５に記載のエネルギー貯蔵システム（１）。
【請求項７】
前記局地的エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）は、前記通信ネットワーク（３）および／または前記中央制御部（２）が故障すると、前記タスク記憶部（４１−４，４２−４，４３−４）における、１つ以上の局地的電力系統（６，６１，６２，６３，６４）の局地的調整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５または６に記載のエネルギー貯蔵システム（１）。
【請求項８】
前記中央制御部（２）は、自立起動支援（ＳＵ）可能な前記局地的エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）を判定し、
自立起動支援（ＳＵ）は、１つ以上の接続された局地的電力系統（６，６１，６２，６３，６４）に対する局地的調整およびシステムタスク（ＬＲＳ）よりも優先されることを特徴とする、請求項１から７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９】
前記エネルギー貯蔵システム（１）の上位制御用に、外部データ（ＥＤ１）を受信するため、前記中央制御部（２）は外部システム（７）への１つ以上のインターフェース（２１）を有し、
前記中央制御部（２）は、他の局地的エネルギー貯蔵システム（４３）よりも非局地的電力系統（５）における非局地的制御およびシステムタスク（ＮＬＲＳ）を優先する１つまたは複数の局地的エネルギー貯蔵システム（４１，４２）を判定し、外部データ（ＥＤ１）に基づき非局地的電力系統（５）用の調整ネットワーク（４Ｇ）を形成することを特徴とする、
請求項１から８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１０】
前記中央制御部（２）は、局地的または非局地的影響データ（ＥＤ２）に基づき、特定のエネルギー貯蔵システム（４１，４２）から、地域的ネットワーク（４Ｒ）を形成する１つまたは複数の局地的エネルギー貯蔵システム（４１，４２）を判定し、判定された局地的エネルギー貯蔵システム（４１，４２）に対し、追加または優先順位変更の局地的調整およびシステムタスク（Ｖ−ＬＲＳ）を地域的調整およびシステムタスク（ＲＲＳ）として送信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】
前記調整ネットワーク（４Ｇ）および／または前記地域的ネットワーク（４Ｒ）のエネルギー貯蔵システム（４１，４２）の制御部（４１−１，４２−１）同士は、前記通信ネットワーク（３）を介して互いに直接通信し、中央制御部（２）から独立して、非局地的制御およびシステムタスク（ＮＬＲＳ）および／または地域的調整およびシステムタスク（ＲＲＳ）を実行することを特徴とする、請求項９または１０に記載のエネルギー貯蔵システム（１）。
【請求項１２】
前記中央制御部（２）は少なくとも一時的に、前記調整ネットワーク（４Ｇ）および／または前記地域的ネットワーク（４Ｒ）における、該中央制御部（２）が選んだ局地的制御部（４１−１）に、前記調整ネットワーク（４Ｇ）および／または前記地域的ネットワーク（４Ｒ）の制御タスクを割り当て、
好ましくは前記中央制御部（２）が前記調整ネットワーク（４Ｇ）および／または前記地域的ネットワーク（４Ｒ）における局地的制御部（４１，４２）の順位（Ｈ）を前記制御タスクと共に送信することで、制御を担う制御部（４１−１）または対応した局地的エネルギー貯蔵システム（４１）の故障の際に、局地的制御部（４２−１）は前記順位（Ｈ）に従い、前記調整ネットワーク（４Ｇ）および／または前記地域的ネットワーク（４Ｒ）の制御を実行することを特徴とする、請求項１１に記載のエネルギー貯蔵システム（１）。
【請求項１３】
前記局地的制御部（４１−１，４２−１，４３−１）は、定期的に前記通信ネットワーク（３）を介した前記中央制御部（２）との現在の接続状態を確認し、
前記局地的制御部（４１−１，４２−１，４３−１）は、前記中央制御部（２）との接続に障害が起きると、当該接続を、前記通信ネットワーク（３）における別の副通信ネットワーク（３１，３２，３３）により回復す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】
接続された電力系統（５，６，６１，６２，６３，６４）に対し、エネルギーを回収（Ｅｎ）および放出（Ｅｐ）するのに適した局地的貯蔵容量（ＬＳＫ）および局地的出力（ＬＬ）をそれぞれ有する局地的エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）を１つ以上有する請求項１に記載のエネルギー貯蔵システム（１）を動作させる方法であって、
前記局地的制御部（４１−１，４２−１，４３−１）が、１つ以上の局地的電力系統（６，６１，６２，６３，６４）用のエネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）の容量（ＬＳＫｌ）および出力（ＬＬｌ）の範囲で、局地的エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）に接続された１つ以上の局地的電力系統（６，６１，６２，６３，６４）における局地的調整およびシステムタスク（ＬＲＳ）のために局地的エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）を制御（ＳＬ）する工程と、
前記局地的制御部（４１−１，４２−１，４３−１）が局地的エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）の局地的調整およびシステムタスクにおいて不要な容量（ＬＳＫｇ）および出力（ＬＬｇ）を、接続された通信ネットワーク（３）を介して、同様に該通信ネットワーク（３）に接続された中央制御部（２）に送信（Ｕ１）する工程と、
前記中央制御部（２）に送信された、前記エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）の局地的調整およびシステムタスク（ＬＲＳ）には不要な全容量（ＬＳＫｇ）および出力（ＬＬｇ）の範囲で、該中央制御部（２）が、前記通信ネットワーク（３）を介して、前記局地的エネルギー貯蔵システム（４１，４２，４３）を制御（ＳＮＬ）し、前記局地的エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）に直接的または間接的に接続された非局地的電力系統（５）における非局地的調整およびシステムタスク（ＮＬＲＳ）に対し、エネルギーを回収（Ｅｎ）および放出（Ｅｐ）させる工程とを含む方法。
【請求項１５】
局地的調整およびシステムタスク（ＬＲＳ）も有する、前記局地的エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）の１つのタスク記憶部（４１−４，４２−４，４３−４）において、非局地的電力系統（５）の少なくとも非局地的調整またはシステムタスク（ＮＬＲＳ）を設定および／または更新（ＫＡ）する工程と、
前記局地的制御部（４１−１，４２−１，４３−１）が、前記局地的エネルギー貯蔵部（４，４１，４２，４３）を制御（ＳＮＬ，ＳＬ）するためにタスク記憶部（４１−４，４２−４，４３−４）にアクセス（Ｚ）する工程と、
前記局地的制御部（４１−１，４２−１，４１−３）が、前記タスク記憶部（４１−４，４２−４，４３−４）に従い、通常動作（ＮＢ）では、局地的調整およびシステムタスク（ＬＲＳ）用に前記エネルギー貯蔵システム（４，４１，４２，４３）を優先制御（ＳＬ）する工程と、
前記通信ネットワーク（３，３１，３２，３３）および／または前記中央制御部（２）が故障すると、１つ以上の局地的電力系統（６，６１，６２，６３，６４）が、局地的調整およびシステムタスク（ＬＲＳ）のみを実行（ＳＬ−Ａ）する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、１つ以上の局地的エネルギー貯蔵システムを有するエネルギー貯蔵システムと、当該エネルギー貯蔵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、電力系統を作動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。例えばドイツでは、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。例えば、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。電力系統安定化（非局地的）タスク（エネルギー貯蔵）用動作方法を実現する試みとして、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る。
【０００３】
一般的に、局地的エネルギー貯蔵部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。局地的エネルギー貯蔵部を連結し、非局地的および局地的効果を奏する設備を構成することは、現状確立されていない。
【０００４】
従って、局地的電力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】
【０００５】
本発明の目的は、局地的電力の高質化と非局地的電力系統による安定供給の両立を可能にする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】
【０００６】
上記目的は、接続された電力系統に対し、エネルギーを回収および放出するのに適した局地的貯蔵容量および局地的出力をそれぞれ有する局地的エネルギー貯蔵システムを１つ以上有するエネルギー貯蔵システムであって、それぞれ非局地的電力系統および／または１つ以上の局地的電力系統に接続された１つ以上の局地的エネルギー貯蔵システムは、１つ以上の局地的電力系統の局地的調整およびシステムタスク用にエネルギー貯蔵システムを少なくとも制御する少なくとも１つの局地的制御部を有し、エネルギー貯蔵システムはさらに、１つ以上の局地的エネルギー貯蔵システムを、非局地的電力系統に対し、エネルギーを回収および放出するよう制御する局地的制御部に、通信ネットワークを介して接続された中央制御部を有し、中央制御部は、局地的制御部が中央制御部に対し通信ネットワークを介して提供した、１つ以上のエネルギー貯蔵システムの、局地的調整およびシステムタスクには不要な、局地的貯蔵容量および局地的出力を全て非局地的電力系統における非局地的調整およびシステムタスクに投入する、エネルギー貯蔵システムにより達成される。
【０００７】
本発明によると、エネルギー貯蔵システムに局地的に配置されたエネルギー貯蔵システムにより、局地的電力質の向上と、非局地的電力系または電力網の安定供給が実現される。正および、負エネルギーの提供（電力系統に対する供給および回収）が可能なため、電力系統の現状に合わせた柔軟な対応が可能となる。１つまたは複数の局地的エネルギー貯蔵システムは、中央制御部により局地的制御部を統合することで、単一のエネルギー貯蔵システムにおいて、局地的および非局地的需要を効率的かつ同時に可能とする。さらに、本発明に係るエネルギー貯蔵システムは、再生可能エネルギーの技術的および経済的利便性も向上できる。即ち、エネルギー貯蔵システムによる局地的エネルギー生成量のバラツキが、局地的および非局地的電力系統で直接または経時的に抑えられ、各電力系統の需要に合わせて提供可能となる。
【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局地的中間貯蔵部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電力質の向上が可能となる。それと同時に、非局地的電力系統に正エネルギー（電気系統に供給）または負のエネルギー（電気系統から回収されたエネルギー）を提供することで、非局地的調整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。エネルギー貯蔵システムは非局地的電力系統または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、可動の可能性のある大口電力需要家や起動時ピーク用の局地的出力貯蔵分の供給、局地的エネルギー余剰分の貯蔵を含む。例えば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。一次貯蔵出力は、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。一次調整出力と異なり、二次調整出力では、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、既存の電力供給者と協働での、電力供給の冗長性の確立（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、送電網（公共電力系統）を含む。例えばドイツの公共電力系統は、電力会社Ａｍｐｒｉｏｎ、５０Ｈｅｒｔｚ、ＴｅｎｎｅｔおよびＴｒａｎｓｎｅｔｚＥｎＢＷにより運営される４つの送電網を含む。４つの送電網はドイツの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、現状では制御エネルギー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、例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】
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の供給により、非局地的ネットワーク内の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エネルギー貯蔵システムであってよい。例えば、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部などの運動エネルギー貯蔵部と組み合わせた局地的（分散型）圧縮空気貯蔵部または水素貯蔵部を含む。一実施形態では、エネルギー貯蔵システムは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、接続された電力系統からエネルギーが回収され、接続された電力系統へエネルギーが放出される。このようなエネルギー貯蔵システムは、複数のフライホイールエネルギー貯蔵部またはそれぞれ複数のフライホイールエネルギー貯蔵部を有する貯蔵モジュールにより、モジュール構造とすることができる。簡潔な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出力を、フライホイールエネルギー貯蔵部により容易に需要に合わせて容易に調整可能であり、必要に応じて明確に拡張できる。これにより得られるエネルギー貯蔵システムの構造により、例えば送電網への必要な調整出力が得られる。局地的エネルギー貯蔵システムが複数の貯蔵モジュールを含むモジュール構造の場合、各モジュールが独自に接続された電力系統への接続点を有し、局地的エネルギー貯蔵システム内の適切な構成要素を介して当該系統へ接続される。
【００１１】
フライホイールエネルギー貯蔵部は、需要家に対し、回収または放出されるエネルギー量を非常に可変的かつ正確に提供でき、さらに当該エネルギーを回転エネルギーとして貯蔵できるという利点を有する。例えば、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部と比較して、フライホイールエネルギー貯蔵部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部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、数分単位で所定の出力を供給する能力と同程度有効である。当業者は、局地的エネルギー貯蔵システムと非局地的電力系統との接続と、非局地的電力系統および１つ以上の局地的電力系統への接続との少なくとも一方を適切に組むことができる。即ち、（一以上の非局地的および／または局地的）電力系統が、お互い独立してエネルギー貯蔵システムからエネルギー供給を受け、電力系統からエネルギーが回収されるよう組まれる。
【００１２】
局地的制御部は、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。さらに局地的制御部は、局地的電力系統における状態変化にたいし、対応する制御およびシステムタスクに応じて、適切に対応可能である。このため、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、質を回復させるとともに／あるいは非局地的電力系統に調整出力を提供する。外部システムからの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、各局地的エネルギー貯蔵システムに提供されてよい。外部システムは、例えば局地的電力系統の操作者の制御システム、局地的測定点、あるいは中央制御部である。提供される指示は、各局地的エネルギー貯蔵部への局地的調整およびシステムタスクに対応する。局地的電力系統における調整およびシステムタスクに加え、局地的制御部は非局地的電力系統に関するコマンドや指示を中央制御部から受信可能であり、それらコマンドまたは指示を局地的調整およびシステムタスクと並行して実行可能である。中央制御部は、例えば非局地的電力系統への制御エネルギーの提供を制御し、非局地的エネルギー貯蔵システムの局地的調整およびシステムタスクに不要な空き容量および出力（空き非局地用容量、空き非局地用出力）を必要に応じて投入する。中央制御部は、外部システムに対する１つ以上のインターフェースを有する。これにより、エネルギー貯蔵システム用の上位制御が行われる。当該外部システムは、例えば商用電源網への上位制御である。ここで、調整出力要求を、本発明のエネルギー貯蔵システムのようなサブシステムに送ることで、制御エネルギーを提供する。外部システムはさらに、特定の期間内のエネルギー放出または回収により有益となる出力支援網または電力交換である。この様な外部データは、中央制御部に直接、または通信ネットワークを介して送られる。外部データはさらに、例えば無効電力需要、ピーク負荷補償または現在の局地的貯蔵に対する需要も含む。
【００１３】
エネルギー貯蔵システム内の１つまたは複数のエネルギー貯蔵システムの局地的制御部と、エネルギー貯蔵システムの局地的制御部が中央制御部に接続され、中央制御部は通信を介してエネルギー貯蔵システムを動作させる。
【００１４】
本発明に係るエネルギー貯蔵システムの各エネルギー貯蔵システムの制御は、局地的制御部が各地で現状の調整およびシステムタスクに基づき実行するものであって、その際中央制御部はエネルギー貯蔵システムの内全てを制御し、それに応じて局地的制御部に対し、調整およびシステムタスクにより指示を送る。このように送られた調整およびシステムタスクは、少なくとも、局地的エネルギー貯蔵システムに対し中央制御部が指定した非局地的調整およびシステムタスクである。これは、非局地的電力系統に必要な調整の概要を中央制御部が把握しているためである。局地的エネルギー貯蔵システムは、例えば非局地的電力系統内の自設置場所で測定されたデータに基づき、指定の非局地的調整およびシステムタスクに対して局地的な需要に対し最適なように合わせて実行する。局地的エネルギー貯蔵システムは非局地的電力系統に接続されなくとも、非局地的調整およびシステムタスクを実行可能である。局地的エネルギー貯蔵システムは、非局地的電力系統の一部である局地的電力系統を介して、間接的に非局地的電力系統に接続されていればよいのである。この場合、局地的電力系統に対するエネルギーの供給、回収が、同様に非局地的電力系統にも適用される。局地的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おいて実行する局地的調整およびシステムタスクは、局地的エネルギー貯蔵施設に対し、中央制御部とは無関係におよび／または中央制御部の非局地的調整およびシステムタスクに加えて送信してよい。中央制御部が局地的エネルギー貯蔵システムに送信する局地的調整およびシステムタスクにおいて、エネルギー貯蔵システムのタスクが全体的または地域に合わせて具体的に加味されてもよい。例えば、エネルギー貯蔵システムへの外部影響レベルが変化すれば、局地的エネルギー貯蔵システムと比較して、１つ以上の局地的エネルギー貯蔵システムに対する局地的出力貯蔵の調整または局地的余剰エネルギー量の貯蔵が求められる可能性がある。それにより、中央制御部は、当該局地的エネルギー貯蔵システムに対し新たな局地的調整およびシステムタスクを生成、送信する。そして局地的制御部が各エネルギー貯蔵システムのために当該タスクを実行するのである。例えば、風速が早くなると予想される場合、風力発電所からより多くの風力エネルギーの内部貯蔵が求められる。風力発電所近辺の局地的エネルギー貯蔵システムはすでに十分充電済みのため、当該発電所用に十分な空き貯蔵容量を用意できない。この場合、中央制御部は、まだフル充電ではなく、十分な貯蔵容量を持つ他のエネルギー貯蔵システムに対しエネルギー転送を行う。これにより、予想される風力発電量を局地的エネルギー貯蔵システムに貯蔵可能となる。
【００１５】
このため、中央制御部と局地的制御部は通信ネットワークを介して接続されている必要がある。通信ネットワークは、本発明の範囲で、当業者により適切に設計される。例えば、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（例えばインターネット）であってもよい。一実施形態において、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。その際、中央制御部、１つまたは複数の局地的エネルギー貯蔵システムおよび／または１つまたは複数の局地的制御部に対応するインターフェースも有する。通信ネットワークが複数の副通信ネットワークを有することで、通信ネットワーク全体が故障するリスクが減る。一種類のネットワークが故障しても、別の種類のネットワークにより、中央制御部と局地的制御部との通信が保たれるのである。通信ネットワークは、有線、無線、電源接続型服通信ネットワークを有することが好ましい。
【００１６】
一実施形態において、エネルギー貯蔵システムは１つ以上複数の局地的エネルギー貯蔵部を有する。局地的エネルギー貯蔵部は、空間的に別々に配置され、それぞれ異なるタスクをもつ異なる局地的電力系統に接続される。空間的に別々に配置されていることで、エネルギー貯蔵システムを広い領域または地域にまで分散することができ、非局地的電力系統への非局地的エネルギー提供も、局地的に実行可能になるのである。一方、例えば揚水蓄電所から提供されるエネルギーは、非局地的電力系統内で需要家に届くまで長い距離輸送する必要がある。本発明にかかわるエネルギー貯蔵システム内で局地的エネルギー貯蔵システムを空間的に分散することで、需要家に近い非局地的電力系統に対し少なくとも部分的に必要なエネルギーを提供可能となる。
【００１７】
一実施形態において、局地的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１つ以上の関連データを測定する測定部を１つ以上有する。制御部は計測された関連データに基づき、接続された電力系統のため、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、局地的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。局地的電力系統が非局地的電力系統に接続されている場合、非局地的電力系統の関連データも測定される。しかし、局地的電力系統が別に接続されている場合、測定部は非局地的電力系統内に一体化されてもよいし、非局地的電力系統内の１カ所以上に設置されてもよい。測定部は、局地的エネルギー貯蔵システムと、非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部は、例えば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線電圧を測定する測定用プローブである。測定値はさらに、時間に対する電圧曲線、位相角、中性点、周波数、電流、など含む。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。例えば、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）と局地的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（局地的調整およびシステムタスク）にエネルギーを供給する。その他の例として、無効電力補償のための局地的電力系統における位相角や、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過度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。
【００１８】
別の実施形態では、局地的エネルギー貯蔵システムは、１つ以上の局地的電力系統および非局地的電力系統が接続された制御部を有する。制御部は、エネルギー貯蔵システムと接続された電力系統と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、単純に最も需要が多い電力系統に供給される。これでは、タスク分配による的確な制御はできない。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、スイッチは電力系統故障の場合にのみ開ける必要がある。一方本発明では、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、１つの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。制御部は、局地的制御に合わせて、接続された電力系統のエネルギー流を制御する。好ましい実施形態において、制御部はさらに必要に応じて、エネルギー貯蔵システムから、接続された電力系統を１つ以上切り離す。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迅速に、具体的には数ミリ秒以内に切り離す。その結果、エネルギー貯蔵システムの、その他電力系統に対する動作可能状態が確実に維持される。このように切り離さないと、短絡や過負荷状態が生じうるのである
【００１９】
別の実施形態では、中央制御部は通信ネットワークを介して動作データを局地的制御部から受信する。そして、中央制御部は当該動作データに基づき、通信ネットワークを介して、局地的エネルギー貯蔵システムへ、非局地的電力系統に対しエネルギーを放出／回収するための非局地的調整およびシステムタスクを送信する。局地的エネルギー貯蔵部の動作データは、例えば、非局地的タスク用に局地的エネルギー貯蔵システムが提供可能な空き容量および空き出力（局地的調整およびシステムタスクに不要な容量および出力）を含む。データは、１Ｈｚ以下の周期で送信される。当該送信された空き容量および空き出力により、中央制御部は非局地的調整およびシステムタスクの計画を立てたり、変更したりしてよい。エネルギー貯蔵システムは、さまざまな空き容量や空き出力を有する多様な局地的エネルギー貯蔵システムを有する。空き容量や空き出力は、総容量、総出力、さらに局地的電力供給部へのタスクにより、エネルギー貯蔵システムごとに大きく変化する。そのため、中央制御部は、エネルギー貯蔵システムの局地的制御部に対する指示（非局地的調整およびシステムタスク送信）により、非局地的電力系統に対するエネルギーの供給または回収を、非常に柔軟かつ迅速実行可能である。中央制御部は、局地的制御部は局地的に異なるタスクを割り当ててもよい。例えば、中央制御部は、設置位置が大口需要家に近く、中央制御部により把握されたエネルギー貯蔵システムの局地的制御部に、送信された調整およびシステムタスクに従い、非局地的電力系統にエネルギーを供給（放出）させることができる。これにより、当該需要家の近くの非局地的電力系統が補助される。同じ非局地的電力系統（または異なる非局地的電力系統）で、中央制御部は、非局地的電力系統からエネルギー回収させる調整およびシステムタスクを、先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送信してよい。このように、中央制御部は、地理的に異なる場所に配置された様々なエネルギー貯蔵システムにおける地域的状況に対し柔軟に調整された非局地的調整およびシステムタスクを、局地的制御部に割り当ててよい。一方中央制御部は、さらに動作データに基づく新たな、または修正した局地的調整およびシステムタスクを送信してもよい。
【００２０】
別の実施形態では、局地的エネルギー貯蔵システムは、局地的および非局地的制御およびシステムタスクを記憶するタスク記憶部を有する。当該タスクは中央制御部により、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に応じて少なくとも設定および／または更新される。局地的制御部は、局地的エネルギー貯蔵部を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制御する際、タスク記憶部にアクセスする。「設定」とは、調整および貯蔵タスクを最初にタスク記憶部に記憶することである。「更新」とは、さらに調整およびシステムタスクを後に追加することや、記憶済みの調整およびシステムタスクの変更である。設定、更新とは、中央制御部も発行可能な局地的調整およびシステムタスクも指す。タスク記憶部は、エネルギー貯蔵システムにおける適切なデータ貯蔵部であってよく、局地的制御部の一部または個別の貯蔵部として設計される。いずれの場合でも、局地的制御部はタスク記憶部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、記憶された制御およびシステムタスクを読み、局地的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、当業者は局地的制御部からタスク記憶部および貯蔵モジュールへの、エネルギー貯蔵システムで適切に制御される、回路系アクセスを設計可能である。調整およびシステムタスクに関わる指示は、例えば「非局地的電力系統からの貯蔵、一日ＸＸｋＷｈ、ｚｚ時に開始」のようにタスク記憶部に記憶される。さらに、タスクメモリ内の指示は、「局地的電力系統へ毎時ｘｘｋＷ供給、本日ｚｚ時開始」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。タスク記憶部におけるこれら指示（またはタスク）は、例えば調整出力や、電圧または電流安定化を示唆するものであってよい。指示（またはタスク）は、時間の指定を必ずしも必要としない。時間が指定されない指示（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、対応する調整出力を供給」のようになる。
【００２１】
別の実施形態では、局地的制御部は、非局地的調整およびシステムタスクよりも、局地的調整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。通常、本発明に係るエネルギー貯蔵システムは幅広い局地的エネルギー貯蔵システムを有するため、中央制御部は、通常十分の数のエネルギー貯蔵システムを利用するので局地的調整およびシステムタスクを無視したり、引き換えにすることなく十分の空き容量がある。例えば各１．６ＭＷｈの施設が２０あるとすれば３２ＭＷｈのシステムネットワークとなる。ここで例えば１ＭＷｈが局地的に貯蔵されるとすると、非局地的タスクに対し容量１２ＭＷｈが利用可能なのである。このような追加出力の同時要求を念頭に入れる必要があるであろう。エネルギー貯蔵システムに単一の局地的エネルギー貯蔵設備しかない場合、通常状態では、非局地的調整およびシステムタスクに十分な空き容量および出力があったとしても、異常事態下では、局地的調整およびシステムタスクように貯蔵していた追加容量をもってしても商用電力問題を解決には及ばない可能性がある。従って、局地的調整およびシステムタスクを優先することは、本発明に係るエネルギー貯蔵システムに単一の局地的エネルギー貯蔵設備しかない場合でも有効である。
【００２２】
別の実施形態では、局地的エネルギー貯蔵システムは、通信ネットワークおよび／または中央制御部の故障の際に、タスク記憶部における、１つ以上の局地的電力系統に対応した局地的調整およびシステムタスクのみを実行する。中央制御部との通信に障害が発生した場合、局地的調整およびシステムタスを優先することが有効である。これは、故障により、中央制御部との通信に障害が発生すると、局地的制御部はタスク記憶部の更新に関わるフィードバックや、非局地的電力系統の最新の需要状況を受信不能となるためである。局地的制御部が現状のタスクを中央制御部のフィードバックなしで処理してしまうと、非局地的電力系統の状況によっては過負荷による電力系統故障にすらつながる。従って、局地的エネルギー貯蔵システムが割り当てられた局地的調整およびシステムタスクのみを実行することが、中央制御部との通信路の故障や、中央制御部そのものの故障の際に望ましいのである。このような局地的タスクの妥当性は、必要であればエネルギー貯蔵システムの専用の測定部により直接局地的に監視可能なのである。さらにタスク記憶部内で、局地的タスク内の変更を通じ、局地的タスクは現地で変更可能である。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件は、中央制御部を介してのみエネルギー貯蔵システムに含まれうる他の発電所、需要家、貯蔵システムの干渉を伴うためである。
【００２３】
別の実施形態では、中央制御部は、自立起動支援可能な局地的エネルギー貯蔵システムを判定する。自立起動支援は、１つ以上の接続された局地的電力系統の局地的調整およびシステムタスクよりも優先される。通常自立起動とは、発電所や、エネルギー貯蔵部のようなエネルギー供給源が、電力系統とは独立して停電後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。例えば、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。
【００２４】
別の実施形態では、中央制御部は外部システムへの１つ以上のインターフェースを有する。これにより、エネルギー貯蔵システムの上位制御がされる。さらに、少なくとも１つの局地的エネルギー貯蔵システムをこの外部データから選択し、選択されたシステムが他の局地的エネルギー貯蔵システムよりも優先的に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が割り当てられるものとしてよい。ここで選択されたシステムは、非局地的電力系統用のネットワークを形成する。この調整ネットワークは、非局地的電力系統の要件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る。外部システムは、例えば調整出需要を報告する商用電源網や、要求された出力の援助や、無効電力需要や、ピーク負荷保障や、必要容量要求などである。外部データはさらに、局地的電力系統における電源電圧保全、局地的電力系統でのピーク負荷補償、局地的電力系統での無効電力需要や、局地的エネルギー貯蔵需要のような、局地的調整およびシステムタスクを含んでもよい。一実施形態では、局地的調整およびシステムタスク用の外部データも、中央制御部により記憶、処理され、局地的エネルギー貯蔵部に通信ネットワークを介して転送される。外部データを記憶するため、中央制御部はデータ記憶部を持つか、当該データ記憶部に接続されアクセス可能である。このデータ記憶部は、例えばサーバやデータベースなど任意の適当なデータ記憶部であってよい。そしてデータ記憶部は対応するデータ線と構成要素を介して、通信ネットワークに接続される。このようなインターフェースにより、中央制御部は最新の需要や報告を受信する。これにより、局地的制御部におけるタスク記憶部は常に最新の状態に保たれ、局地的制御部は日局地的および局地的電力系統に対して、局地的エネルギー貯蔵部とのエネルギーのやり取りを通じて常に最新の対応をとれるのである。
【００２５】
別の実施形態では、中央制御部は、特定のエネルギー貯蔵システムの地域的ネットワークを形成する１つ以上の局地的エネルギー貯蔵システムを判定し、それらの追加または変更優先順位局地的調整およびシステムタスクを地域的調整およびシステムタスクとして送る。局地的または地域的影響とは、例えば、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り、風速、日射量、日照量、温度などである。このような影響データにより、例えば風力発電所や太陽光発電所などの再生可能エネルギーを用いたエネルギーシステムの生成エネルギー量も迅速に評価できるのである。局地的環境データ（影響データが）事前予想から外れる場合、例えば当該エネルギーシステムから電力系統へ供給されるエネルギーの量は、過剰または過少となり得るのである。従って、本発明の地域的ネットワークは、あらゆる余剰エネルギー量を貯蔵し、後に電力系統に供給するものであってもよい。局地的電力系統が、例えば風力発電所や、太陽光発電所から供給を受けており、影響データから、これらのエネルギーシステムが計画よりも発電量が低いと判断されると、局地的電力系統に接続された局地的エネルギー貯蔵システムがエネルギー不足分を補う。
【００２６】
ここで、地域的ネットワークは、１つ以上の局地的電力系統の要件に対して協働で対処する複数のエネルギー貯蔵システムをつなげたものである。特定の局地的調整およびシステムタスク用のエネルギーは地理的に異なる位置の地域的ネットワークのエネルギー貯蔵システムへ非局地的電力系統を介して送ることができる。
例えば、局地的エネルギー貯蔵システムが、接続された電力系統に対し、自エネルギー貯蔵モジュールから局地的電力系統へのエネルギー供給をする場合に、エネルギー貯蔵システムの貯蔵モジュールに必要なエネルギーがない場合、当該エネルギーを別の場所に設置された他の局地的エネルギー貯蔵システムから受信してもよい。その際当該他の局地的エネルギー貯蔵システムは、前述の利用可能エネルギーが不足した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なくてもよい。局地的エネルギー貯蔵システムは全て、エネルギー貯蔵システム内で、非局地的電力系統を介して互いに接続されている。好ましくは、エネルギーを短期貯蔵（蓄積）する局地的エネルギー貯蔵システムであって、既にフル充電状態の局地的エネルギー貯蔵システムが、電力供給を必要とするエネルギー貯蔵システムに電力を送ることが好ましい。このように、本発明のエネルギー貯蔵システム内で、エネルギー貯蔵管理が可能となる。しかし、非局地的電力系統が故障した場合この限りではない。この時影響を受ける局地的エネルギー貯蔵システムは全て、局地的電力系統に対し独立的に供給を行うエネルギー貯蔵システムである。局地的エネルギー貯蔵システム間のエネルギーのやりとりは、局地的エネルギー貯蔵システムが急速に例えば風力発電所や太陽光発電所から、その局地的調整およびシステムタスクに応じてエネルギーを抽出するような場合に特に望ましい。
【００２７】
別の実施形態では、調整ネットワークおよび／または地域的ネットワークのエネルギー貯蔵システムの制御部同士は、通信ネットワークを介して互いに直接通信し、中央制御部から独立して非局地的制御およびシステムタスクおよび／または地域的調整およびシステムタスクを実行する。これにより中央制御部の負担が減り、ネットワーク内の調整が促進される。調整ネットワークに組み込まれた局地的エネルギー貯蔵システムは、地域的ネットワークに組み込まれた局地的エネルギー貯蔵システムとは異なる設備であってもよい。また、調整ネットワーク内の局地的エネルギー貯蔵システムが、地域的ネットワーク内のシステムと同一であってもよい。
【００２８】
別の実施形態では、中央制御部は、調整ネットワークおよび／または地域的ネットワークの制御にかかわるタスクを、調整ネットワークおよび／または地域的ネットワーク内で中央制御部に指定された局地的制御部に対し少なくも一時的に送信する。このタスクは特定のエネルギー貯蔵システムのタスク記憶部に記憶され、主導制御部としての局地的制御部からネットワーク内の他局地的エネルギー貯蔵システムの他局地的制御部に転送される。これにより、完全な制御タスクが規定され、全局地的エネルギー貯蔵システムが調整およびシステムタスク用の関係を結んでネットワーク内で動作可能となる。好適な実施形態では、中央制御部は、局地的制御部の調整ネットワークおよび／または地域的ネットワークにおける順位を、制御タスクとともに送信する。これにより、制御主の制御部またはそれに対応する局地的エネルギー貯蔵システムが故障すると、次の順位の局地的制御部が調整ネットワークおよび／または地域的ネットワークを制御する。したがって、主導局地的制御部が故障しても、ネットワークには規定のタスク分配があり、対応する次の局地的制御部がネットワークの制御を担う。この順位も、各ネットワークの局地的エネルギー貯蔵システムの局地的エネルギー貯蔵システム、例えば局地的制御部のタスク記憶部に記憶される。主導局地的制御部またはエネルギー貯蔵システム全体が故障した場合、その他局地的制御部は次の順位の局地的制御部が主導制御部となることを把握しており、当該主導制御部から指示を受ける。この制御変化は、例えば局地的制御部同士で自動的に通信ネットワークを介して送る通知で確認される。
【００２９】
別の実施形態において、局地的制御部は定期的に中央制御部や、さらに通信ネットワークを介してネットワークに組み込まれた局地的制御部との現在の接続状態を確認する。デジタルハンドシェイクでは、通信接続が確立しているかが確認される。具体的には、局地的制御部がデータパッケージを中央制御部に送信し、返信として対応するデータパッケージを受信する。この送信および返信は、局地的制御部により確認されサーバやデータベースに記憶される。あるいは、中央制御部がデジタルハンドシェイクを開始してもよい。好ましい実施形態では、局地的制御部間の通信ネットワークで直接的に実行されたりもする。これにより、中央制御部と局地的制御部との間の通信が可能か常に確認可能となる。このため、前回の調整およびシステムタスクが続いていることにより、通信が途切れなくとも、非局地的調整およびシステムタスク更新失敗と解されることはない。通信が途切れた場合、局地的制御部に伝わっていない可能性があるため、さらなる調整およびシステムタスクが必要となりうる。そのため、通信が途切れると、局地的制御部は局地的調整およびシステムタスクのみ実行する。
【００３０】
別の実施形態において、局地的制御部は、中央制御部との接続に障害が発生すると、通信ネットワーク内の別の副通信ネットワークにより通信を復旧する。このような冗長性により、非局地的調整およびシステムタスクの重要であり得る更新が別の副通信ネットワークを通じて可能となる。たとえば副通信ネットワークとしては、携帯電話ネットワーク、インターネット、優先電話ネットワーク、電力系統などの無線式、優先式、電源式通信ネットワークが挙げられる。
【００３１】
本発明はさらに、接続された電力系統に対し、エネルギーを回収および放出するのに適した局地的貯蔵容量および局地的出力をそれぞれ有する局地的エネルギー貯蔵システムを１つ以上有する本発明のエネルギー貯蔵システムを動作させる方法であって、局地的制御部が、１つ以上の局地的電力系統用のエネルギー貯蔵システムの容量および出力の範囲で、局地的エネルギー貯蔵システムに接続された１つ以上の局地的電力系統における局地的調整およびシステムタスクのために局地的エネルギー貯蔵システムを制御する工程と、局地的制御部が局地的エネルギー貯蔵システムの局地的調整およびシステムタスクにおいて不要な容量および出力を、接続された通信ネットワークを介して、同様に通信ネットワークに接続された中央制御部に送信する工程と、中央制御部に送信された、エネルギー貯蔵システムの局地的調整およびシステムタスクには不要な全容量および出力の範囲で、中央制御部が、通信ネットワークを介して、局地的エネルギー貯蔵システムを制御し、局地的エネルギー貯蔵システムに接続された非局地的電力系統における非局地的調整およびシステムタスクに対し、エネルギーを回収および放出させる工程とを含む方法に関する。
【００３２】
局地的調整およびシステムタスクに必要／不要な容量および出力は、動作データとして中央制御部に提供可能である。一実施形態において、中央制御部は局地的エネルギー貯蔵システムを直接制御せず、通信ネットワークを介して提供され、タスク記憶部に記憶され、局地的制御部に読み出され可能ならば実行される非局地的調整およびシステムタスクを通じて間接的に制御する。別の実施形態では、中央制御部は中央制御部に対し、非局地的調整およびシステムタスク用の指示を出し、局地的制御部によりタスクが実行されるものであってもよい（容量および出力が十分な場合）。
【００３３】
一実施形態において、方法は、局地的エネルギー貯蔵システムの１つ以上の測定部によって、局地的エネルギー貯蔵システムに接続された電力系統の関連データを１つ以上測定する工程と、制御部によって、測定された関連データに基づき、当該電力系統に対して、局地的エネルギー貯蔵システムを制御する工程とをさらに含む。
【００３４】
別の実施形態において、方法は、局地的調整およびシステムタスクも有する、局地的エネルギー貯蔵システムの１つのタスク記憶部において、非局地的電力系統の少なくとも非局地的調整またはシステムタスクを設定および／または更新する工程と、局地的制御部が、局地的エネルギー貯蔵部を制御するためタスク記憶部にアクセスする工程と、局地的制御部が、タスク記憶部に従い、通常動作では、局地的調整およびシステムタスク用にエネルギー貯蔵システムを優先制御する工程と、通信ネットワークおよび／または中央制御部が故障すると、１つ以上の局地的電力系統が、局地的調整およびシステムタスクのみを実行する工程とをさらに含む。
【００３５】
通常動作とは、非局地的電力系統が大部分において故障していない状態での局地的エネルギー貯蔵システムの動作を指す。
【００３６】
別の実施形態において、方法は、中央制御部によって、上位制御用の外部システムへの１つ以上のインターフェースを介して、エネルギー貯蔵システムの上位制御用に外部データ（ＥＤ１）を受信する工程と、外部データに基づき、好ましくは非局地的電力系統における好ましい非局地的制御およびシステムタスクのための他のエネルギー貯蔵システムから、１つまたは複数の局地的エネルギー貯蔵システムを判定することにより、非局地的電力系統用の調整ネットワークを形成する工程とを含む。
【００３７】
各局地的エネルギー貯蔵システムの調整ネットワークに対する判断は、例えばその動作データと、現在の非局地的電力系統における需要に基づく。局地的エネルギー貯蔵システムによっては、例えば容量の大幅な不足や自立起動能力のなさのような調整ネットワークに対する現状、または通常動作データにより故障してしまう。好ましい非局地的調整およびシステムタスクは、非局地的電力系統における限定された地域では他部より多くエネルギーを提供することである。例えばそのような地域では、比較的大きな導体が非局地的電力系統につながっている。好ましい非局地的調整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。
【００３８】
別の実施形態において、方法は、中央制御部によって、局地的または地域的影響データに基づき、１つまたは複数の局地的エネルギー貯蔵システムを判定する工程と、地域的ネットワークにおける特定のエネルギー貯蔵システムに対し、追加または優先順位変更の局地的または地域的調整タスクを送信する工程とを含む。
【００３９】
地域的ネットワーク用の局地的エネルギー貯蔵システムは、たとえばその動作データや、１つ以上の局地的電力系統における現在の需要により決定される。局地的エネルギー貯蔵システムによっては、現在および通常の動作データが、地域的ネットワークにふさわしくない場合がある。たとえば容量が少なすぎる場合や、地理的に不利な場所に設置されている場合である。追加または優先順位変更調整およびシステムタスクをワーキングメモリに記憶すると、以前記憶されたタスクと関連付けられ、データ記録に対応するマーク付けをされて、好ましく順序付けされる。タスク履歴がプロトコルに利用される。あるいは、重要でないタスクはその他タスクにより省略されるため、更新されてもよい。これにより省記憶領域となる。
【００４０】
別の実施形態において、方法はさらに、中央制御部が、１つ以上の局地的電力系統における局地的調整およびシステムタスクよりも優先順位の高い、自立起動支援が可能な局地的エネルギー貯蔵システムを判断する工程を含む。
【００４１】
別の実施形態において、方法はさらに、
中央制御部により決定された、エネルギー貯蔵システムにより、エネルギー貯蔵施設の制御部が中央制御部と通信し、さらに可能であれば互いに通信ネットワークを介して通信することで非局地的調整およびシステムタスクおよび／または地域的調整およびシステムタスクを実現するような、調整ネットワークおよび／または地域的ネットワークを形成する工程と、
中央制御部が、調整ネットワークおよび／または地域的ネットワーク内で洗濯した局地的制御部に対し少なくとも一時的に、調整ネットワークおよび／または地域的ネットワークを制御するタスクを送信する工程とを含む。
【００４２】
別の実施形態において、方法は、中央制御部が調整ネットワークおよび／または地域的ネットワークにおける局地的制御部の順位を制御タスクと共に送信し、制御を担う制御部または対応した局地的エネルギー貯蔵システムの故障の際に、局地的制御部は順位に従い、調整ネットワークおよび／または地域的ネットワークの制御を実行する工程をさらに含む。
【００４３】
本発明の上記およびその他態様は以下の図により示される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は本発明に係るエネルギー貯蔵システムの実施形態を示す。
【図２】図２は本発明に係るエネルギー貯蔵システムにおける局地的エネルギー貯蔵施設の実施形態を示す。
【図３】図３は本発明に係るエネルギー貯蔵システム内の中央制御部の実施形態を示す。
【図４】図４は本発明に係るエネルギー貯蔵システムを動作させる方法の実施形態を示す。
【図５】図５は本発明に係る中央制御部との通信に障害が発生した場合の本発明に係る方法の実施形態を示す。
【図６】図６は本発明に係るエネルギー貯蔵システムにおける調整ネットワークまたは地域的ネットワークの実施形態を示す。
【図７】図７は本発明に係る非局地的電力系統が故障した際の本発明に係る方法の実施形態を示す。
【図８】図８は制御ボックスを有する制御部の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１は、本発明のエネルギー貯蔵システム１の実施形態を示す。一例として、このエネルギー貯蔵システム１は、空間的（地理的）に異なる位置（地点）Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に配置された、３つの局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３を有する。局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３はそれぞれ、エネルギー回収Ｅｎおよび／または放出Ｅｐのための局地的貯蔵容量ＬＳＫおよび局地的出力ＬＬを有し、電力系統５，６１，６２，６３，６４に接続されている。別の実施形態では、エネルギー貯蔵システム１はより多数の局地的エネルギー貯蔵システムを有してよい。一方、別の実施形態では、エネルギー貯蔵システム１は単一の局地的エネルギー貯蔵システムのみを有してよい。図示の実施形態では、３つの局地的エネルギー貯蔵設備４１，４２，４３がそれぞれ非局地的電力系統５と、１つ以上の局地的電力系統６１，６２，６３，６４に接続されている。局地的エネルギー貯蔵システム４１には、局地的電力系統６１と、非局地的電力系統５とが並列に接続されている。局地的エネルギー貯蔵システム４２は、局地的電力系統６２にのみ接続されているが、局地的電力系統６２が非局地的電力系統５の一部であることから、非局地的電力系統５にも接続されている。このように、非局地的電力系統５はエネルギー貯蔵システム４１，４３には直接接続され（独立接続）、またエネルギー貯蔵システム４２には局地的電力系統６２を介して間接的に接続されるのである。従ってエネルギー貯蔵システム４２は局地的電力系統６２における局地的調整およびシステムタスクＬＳＲを実行可能であり、さらに局地的電力系統６２を介して非局地的電力系統５における非局地的調整およびシステムタスクＮＬＲＳを実行可能である。地点Ｐ３における局地的エネルギー貯蔵システム４３は非局地的電力系統５に独立的に接続され、さらに異なる２つの局地的電力系統６３，６４に接続される。３つのエネルギー貯蔵システム４１，４２，４３はそれぞれ少なくとも局地的制御部４１−１，４２−１，４３−１を有する。局地的制御部４１−１，４２−１，４３−１が少なくとも対応するエネルギー貯蔵システム４１，４２，４３により制御されることで、局地的電力系統６１，６２，６３，６４における局地的調整およびシステムタスクＬＲＳが実行される。一方、エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３が複数のエネルギー貯蔵モジュールを有する場合、エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３は各モジュールごとに局地的制御部を有してよい。エネルギー貯蔵システム１はさらに、局地的制御部４１−１，４２−１，４３−１をそれぞれ中央制御部２、そして可能であれば互いにも接続する通信ネットワーク３を有する。ここでは、中央制御部２は少なくとも、局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３それぞれの、非局地的電力系統５に対するエネルギー回収Ｅｎおよび放出Ｅｐの制御ＳＮＬを行うものとする。制御の実行は、局地的制御部４１−１，４２−１，４３−１に指示を送り、それに応じて行われるような直接的な方法で行われてもよいが、間接的に行われてもよい。即ち、非局地的調整およびシステムタスクＮＬＲＳを制御部４１−１，４２−１，４３−１それぞれに送り、その後制御部４１−１，４２−１，４３−１が非局地的調整およびシステムタスクＮＬＲＳとともに各局地的調整およびシステムタスクＬＲＳを、設定された優先順位に合わせて実行するものであってもよい。中央制御部２はさらに、局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３から局地的電力系統６１，５２，５３，６４に対するエネルギー回収Ｅｎ、放出Ｅｐの制御ＳＬを行うものとしてもよい。制御の実行は、局地的制御部４１−１，４２−１，４３−１に指示を送り、それに応じて行われるような直接的な方法で行われてもよいが、間接的に行われてもよい。即ち、局地的調整およびシステムタスクＬＲＳを制御部４１−１，４２−１，４３−１それぞれに送り、その後制御部４１−１，４２−１，４３−１が局地的調整およびシステムタスクＬＲＳを、設定された優先順位に合わせて実行するものであってもよい。優先順位は一般的な通常動作ＮＢ用に設定され、局地的制御部４１−１，４２−１，４３−１に保存、または各エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３の指定の記憶部に保存されてよい。また、局地的調整およびシステムタスクは別の送信元から通信ネットワーク３を介して局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３に送信されてもよい（詳細に図示しないが、点線矢印を参照）。非局地的電力系統５の状況によっては、中央制御部２により優先順位は変更、または更新されてもよい。本実施形態では、中央制御部２は，３つの局地的制御部４１−１，４２−１，４３−１の局地的貯蔵容量の内、局地的調整およびシステムタスクＬＲＳ用に必要である部分以外の全容量を、非局地的電力系統５における非局地的調整およびシステムタスクＮＬＲＳに投入する。このような余剰容量（空き非局地用容量）は、動作データＢＤとして中央制御部２への通信ネットワーク３を介して中央制御部に送られる。動作データＢＤは、非局地用容量のみではなく、接続された電力系統（６または５）の設備状況やシステム状況、さらに外部測定データも含む。局地的調整およびシステムタスクＬＲＳを達成するべく、局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３はそれぞれ接続された局地的電力系統６１，６２，６３，６４から関連データＲＤを受信する。局地的制御部４１−１，４２−１，４３−１は関連データＲＤに基づき、局地的電力系統６１，６２，６３，６４における局地的調整およびシステムタスクＬＲＳのために局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３の制御を実行する。さらに、非局地的電力系統５からの関連データも測定される。局地的制御部４１−１，４２−１，４３−１は、当該関連データに基づき、非局地的電力系統５における非局地的調整およびシステムタスクＮＬＲＳのため、局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３に対する制御ＳＧを実行する。例えば、非局地的電力系統５からの関連データＲＤとして、商用電源周波数を直接局地的制御部４１−１，４２−１，４３−１に送ってもよい。これにより、主制御出力のような特定の非局地的調整およびシステムタスクＮＬＲＳが可能となる。必要に応じて、局地的調整およびシステムタスクＬＲＳは独立的にまたは中央制御部からの地域的ネットワーク用にスケジューリングされた後、局地的制御部に送られてもよい。非局地的調整およびシステムタスクＮＬＲＳを実行するため、中央制御部２は外部データＥＤ１を１つ以上の外部システム７から対応するインターフェース２１を介して受信し、エネルギー貯蔵システム１に対し上位制御を実行する。例えば、外部データＥＤ１は外部システム７としての複数の非局地的電力系統からの商用ネットワークの上位制御によるものであってよく、本発明に係るエネルギー貯蔵システム１に実行される、接続された非局地的電力系統５における一般的調整タスクを含んでよい。例えば、外部システムは上記を目的として非局地的電力系統５の関連データＲＤを受信してよい。中央制御部２はインターフェース２１を介して外部データＥＤ１を受信し、中央制御部２に記憶された動作モデルの受信に合わせて、エネルギー貯蔵システム１における、局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３の対応する非局地的調整およびシステムタスクＮＬＲＳを自動的に生成する。本実施形態では、中央制御部２はさらに、局地的または地域的影響データＥＤ２に基づき、局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３へ非局地的調整およびシステムタスクＮＬＲＳまたは優先順位変更局地的調整およびシステムタスクＶ−ＬＲＳを送信する。影響データＥＤ２は例えば、環境データ測定システム８から送信される風速、日射量、日照量、温度などの局地的環境データである。影響データＥＤ２は中央制御部２に対し直接（点線矢印）または通信ネットワーク３を介して送られる。これら影響データＥＤ２に基づく非局地的調整およびシステムタスクＮＬＲＳも、対応する動作モデルによる、インターフェース２１を介した影響データＥＤ２の受信に応じて、上記の通りに自動的に生成される。局地的制御部４１−１，４２−１，４３−１は、各エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３の制御用の局地的調整およびシステムタスクＬＲＳを、非局地的電力系統５における非局地的調整およびシステムタスクＮＬＲＳよりも優先的におくることが望ましい。
【００４６】
図２は、本発明のエネルギー貯蔵システム１の局地的エネルギー貯蔵システム４１の実施形態を示す。エネルギー貯蔵システム１の概要は図１を参照に説明した通りである。局地的エネルギー貯蔵システム４１は、３つのエネルギー貯蔵モジュール４４を有する。エネルギー貯蔵モジュール４４はそれぞれ、運動エネルギー貯蔵部たる２つのフライホイールエネルギー貯蔵部９を有する。これにより、本実施形態では接続された電力系統５，６１に対し、エネルギーの回収Ｅｎおよび放出Ｅｐが可能となる。本発明は一例にすぎない。局地的エネルギー貯蔵システム４１毎のエネルギー貯蔵モジュール４４の数は、用途に合わせて異なるものであるため、エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３毎に大きく異なり得る。そして、単一のエネルギー貯蔵モジュール４４のみ有するエネルギー貯蔵システム４１，４２，４３も使用可能である。モジュール毎のエネルギー貯蔵部９（例えばフライホイールエネルギー貯蔵部９）の数も変更可能である。少なくとも１つのエネルギー貯蔵モジュール４４は共通接続点４５を介して接続されるため、合計貯蔵容量ＬＫＳおよび合計出力ＬＬを接続された電力系統５，６１の制御に使用可能となる。本実施形態において、各エネルギー貯蔵モジュール４４は局地的制御部４１−１により一括して制御される。制御は局地的制御部４１−１が、各モジュールおよび／または各フライホイールエネルギー貯蔵部９に対し、フライホイールの減速により放出される電力量、またはフライホイールの加速により回収される電力量を指示することで行われる。この電力回収または放出が指示通り行われるよう、局地的制御部４１−１はフライホイールエネルギー貯蔵部９の駆動モータを制御することで、各フライホイールエネルギー貯蔵部９を減速または加速させる。エネルギー貯蔵モジュール４４内のフライホイールエネルギー貯蔵部９の数も、モジュール毎、さらにエネルギー貯蔵システム毎に可変である。エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３の局地的貯蔵容量ＬＫＳを増やすため、エネルギー貯蔵モジュール４４毎のフライホイールエネルギー貯蔵部９の数が多い方が有利である。局地的エネルギー貯蔵システム４１は、接続された局地的電力系統６１および／または非局地的電力系統５内の１つ以上の関連データＲＤを測定するため、１つ以上の測定部４１−２を有する。このように、局地的エネルギー貯蔵部４１内で関連データＲＤが測定され、使用可能となるため、その関連データを評価し、対象となる局地的および非局地的調整およびシステムタスクＬＲＳ，ＮＬＲＳと比較することで、局地的制御部４１−１は局地的電力系統６１における局地的調整およびシステムタスクＬＲＳに対して、的確かつ柔軟に局地的エネルギー貯蔵システム４１を実行でき、商用電力の質を制御できる。さらに、非局地的電力系統５内の非局地的調整およびシステムタスクＮＬＲＳに対し、適格かつ柔軟に調整出力を提供可能である。局地的エネルギー貯蔵システム４１は、制御部４１−３を介して局地的電力系統６１および非局地的電力系統５に接続される。制御部４１−３は接続された電力系統５，６１およびエネルギー貯蔵システム４１間のエネルギー流を司る。これにより、局地的制御部４１−１が指示した通り、局地的制御部４１−１により実行される調整およびシステムタスクＲＳ（例えば非局地的および／または局地的調整およびシステムタスク）そして、その後指示通りのエネルギー流が非局地的および局地的電力系統５，６１に到達する。制御部４１−３はさらに、例えば停電の場合等、必要に応じて局地的エネルギー貯蔵システム４１を接続された電力系統５，６１の少なくとも一方を切り離す。局地的および非局地的調整およびシステムタスクＬＲＳ，ＮＬＲＳを実行するため、局地的エネルギー貯蔵システム４１は、中央制御部２から送られた非局地的調整およびシステムタスクＮＬＲＳおよび／または局地的調整およびシステムタスクＬＲＳを保存するタスク記憶部４１−４を有する。局地的調整およびシステムタスクＬＲＳは、エネルギー貯蔵システム４１に対する別の送信元により送信され、タスク記憶部４１−４に保存されてよい。タスク記憶部４１−４内の局地的および非局地的調整またはシステムタスクＬＲＳ，ＮＬＲＳは、中央制御部２により設定／およびまたは更新ＫＡ可能である。このため、中央制御部２はインターフェース２Ｋを介して通信ネットワーク３に接続され、さらにインターフェース４Ｋを介してエネルギー貯蔵システム４１のタスク記憶部４１−４に接続される。設定、更新の通知は、各設備機能設定データＫＤの送信により行われる。設定出力または更新は、対応する設備機能設定データＫＤを出力することで行われる。例えば、タスク記憶部４１−４内の局地的および非局地的調整およびシステムタスクＬＲＳ，ＮＬＲＳの設定または更新ＫＡは、外部データＥＤ１または影響データＥＤ２に基づき行われる。外部データＥＤ１または影響データＥＤ２は、中央制御部２がインターフェース２１により通信ネットワーク３を介して間接的に、あるいは外部システム７または測定システム８から直接的に受信し、記憶部２２に記憶される。局地的および非局地的調整およびシステムタスクＬＲＳ，ＮＬＲＳの分析、判定はこれらデータに基づく。局地的制御部４１−１は、例えば一定の間隔（例えば数ミリ秒）または設定または更新ＫＡに応じた中央制御部２による設定または更新ＫＡが行われるたびに、タスク記憶部４１−４にアクセス（Ｚ）して局地的エネルギー貯部４１の制御が実行される。本実施形態において、通信ネットワーク３は、例えば有線、無線、および電源式の３つの副通信ネットワーク３１，３２，３３を有する。局地的制御部４１−１または中央制御部２は、デジタルハンドシェイクＨＳにより、現在の互いの接続状態を確認する。デジタルハンドシェイクＨＳにおいて、一方はデータパッケージを送り、他方は受信後、それに対して返信する。返信を受けると、データパッケージを送った側が、通信接続が確立されていると確認する。デジタルハンドシェイクＨＳは、局地的制御部４１−１、中央制御部２、または制御部２，４１−１により開始（送信）可能である。従って、その他の局地的エネルギー貯蔵システムや、その局地的制御部と中央制御部との間で実行される。局地的制御部４１−１および中央制御部２は、副通信ネットワーク３１，３２，３３の内１つの接続が中断した場合、通信ネットワーク３における副通信ネットワーク３１，３２，３３の内別のネットワークで接続の復旧を図る。
【００４７】
図３は、本発明に係るエネルギー貯蔵システム内の中央制御部２の実施形態を示す。インターフェース２１，２Ｋを介して通信ネットワーク３に接続されていることで、各エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３の非局地用容量ＬＳＫｇや非局地的用出力ＬＬｇなどの動作データＢＤ、外部データＥＤ１、や影響データＥＤ２が受信される。動作データは、例えば局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３の、非局地的調整およびシステムタスクＮＬＲＳに利用可能な全非局地用容量ＬＳＫｇおよび全非局地的用出力ＬＬｇに応じて、局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３用の状態記録モジュールＺＡ−４に保存され、評価される。それと同時に、状態記録モジュールＺＡ−５に保存された外部データＥＤ１および影響データＥＤ２に基づく、非局地的電力系統５用の調整およびシステムタスクにおける一時的および局地的需要が、状態記録モジュールＺＡ−５により判定される。判定された調整要求により、動作モデルＢＭから、実際に求められる調整およびシステムタスクＲＳ（局地的および非局地的調整およびシステムタスクＬＲＳ，ＮＬＲＳとともに指定する）が生成される。動作モデルＢＭは、状態記録モジュールＺＡ−４に記録された状態に応じて局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３に対して、提供モジュールＶＳにより提供される、全体スケジュールとしての制御パラメータや制御手順を指定するものである。その後、割当モジュールＺ−ＮＬＲＳが、各局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３に対し個別に非局地的調整およびシステムタスクＮＬＲＳを生成する。非局地的調整およびシステムタスクＮＬＲＳは、タスク割り当てに応じて送信されるデータパッケージとして生成される。割当モジュールＺ−ＮＬＲＳはこれら個別の調整およびシステムタスクを各局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３へとインターフェース２Ｋおよび通信ネットワーク３を介して送信する。これにより、各タスク記憶部４１−４で設定または更新ＫＡが行われる。さらに、中央制御部２は実行された調整を動作モデルＢＭおよび分散制御モジュールＶＳ内の分散制御により評価する。そしてこれら調整は、中央制御部２，内の利用可能なデータから、レポートモジュールＲＰ内で生成されるレポートとして表示される。レポートは中央制御部２，の操作者用グラフィックユーザインンターフェースＧＵＩに表示され、必要に応じてプリントアウトされる。上述のモジュールはハードウェアまたはソフトウェアモジュールであってよい。例えば、これらモジュールはそれぞれ割り当てられた機能を実施するコンピュータプログラムを含む。コンピュータプログラムは、例えばモジュールに記憶され実行される。或いは、モジュールがアクセスするサーバにて、同じく実行される。或いは、モジュールはサーバにソフトウェアモジュールとして直接的に記憶されてもよい。
【００４８】
図４は、本発明に係るエネルギー貯蔵システムを操作する方法の実施形態を示す。エネルギー貯蔵システムは、それぞれ局地的貯蔵容量ＬＳＫおよび局地的出力ＬＬを有する複数の局地的エネルギー貯蔵システム４を有してよい。より全体的な説明となるよう、処理は局地的エネルギー貯蔵システム４を例として説明されるが、ここで説明される処理は様々な局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３で実施可能である（ここでは詳述しない）。エネルギー貯蔵システム４は、接続された電力系統５，６に対するエネルギーの回収Ｅｎおよび放出Ｅｐに適する。局地的貯蔵容量ＬＳＫおよび局地的出力ＬＬを有する局地的エネルギー貯蔵システム４は、局地的調整およびシステムタスクＬＲＳを受信する。局地的調整およびシステムタスクＬＲＳには、局地的貯蔵容量ＬＳＫの一部ＬＳＫｌおよび局地的出力ＬＬの一部ＬＬｌが使用される。非局地的調整およびシステムタスクがない場合、局地的制御部４１−１が局地的エネルギー貯蔵システム４１を制御ＳＬし、接続された局地的電力系統６とのエネルギーのやりとりが、局地的調整およびシステムタスクＬＲＳに基づき行われる。局地的調整およびシステムタスクＬＲＳは、要求に応じて、局地的電力系統６からの関連データＲＤに基づき調整ＳＬされる。調整とは、例えば局地的電力系統６における商用電源周波数の低下に伴い、局地的電力系統６に対するエネルギーの放出ＥＰ量を増加することである。局地的エネルギー貯蔵システム４１は、局地的調整およびシステムタスクＬＲＳに不要な非局地用容量ＬＳＫｇおよび非局地的用出力ＬＬｇを中央制御部２に送信Ｕ１する。中央制御部２はその後、非局地的調整およびシステムタスクＮＬＲＳを、例えば外部データＥＤ１に基づき局地的エネルギー貯蔵システム４に送信する。そして局地的エネルギー貯蔵システム４１が、局地的調整およびシステムタスクＬＲＳに不要な非局地用容量ＬＳＫｇおよび非局地的用出力ＬＬｇの範囲内で、さらに接続された非局地的電力系統５に対するエネルギーの回収Ｅｎおよび放出Ｅｐを、送信された非局地的調整およびシステムタスクＮＬＲＳに基づき制御ＳＮＬする。一方、局地的電力系統６は局地的電力系統の高質化を第一の目的（ＳＬ）として、局地的必要容量ＬＳＫｌおよび局地的必要出力ＬＬｌの範囲内で供給される。
【００４９】
図５は、中央制御部２に対する通信に障害が生じた場合の本発明に係る処理の実施形態を示す。通信ネットワーク３を介した現状の通信接続では、中央制御部２は、局地的および非局地的調整およびシステムタスクＬＲＳ，ＮＬＲＳをタスク記憶部４１−４に送信し、更新ＫＡする。タスク記憶部４１−４は当該エネルギー貯蔵システム４１のための局地的調整およびシステムタスクＬＲＳをすでに記憶している。そして、その後局地的制御部４１−１がタスク記憶部４１−４をアクセス（Ｚ）する際、エネルギー貯蔵システム１が通常動作ＮＢしているかが、確認される。具体的には、中央制御部２との通信接続が確認される。デジタルハンドシェイクＨＳが成立したことで、通信接続が確立されている（“Ｙ”）と判定された場合、エネルギー貯蔵システム４１は、局地的電力系統６用の局地的調整およびシステムタスクＬＲＳを優先的に実行ＳＬし、さらに非局地用容量ＬＳＫｇの範囲で非局地的調整およびシステムタスクを実行ＳＮＬする。通信接続が不通（“Ｎ”）と判定されると、局地的電力系統６用の局地的調整およびシステムタスクＬＲＳのみが実行ＳＬ−Ａｌされる。そして、定期的に確認が行われる中で、その後通信接続が再び確立されている（“Ｙ”）と判断される場合がある。その場合、局地的エネルギー貯蔵システム４１は、ＬＳＫ，ＬＬ，ＬＳＫｇ，ＬＬｇ，ＬＳＫｌ，ＬＬｌの利用可能な容量、出力の範囲内で、並行して非局地的調整およびシステムタスクＮＬＲＳも再び実行する。
【００５０】
図６は、本発明に係るエネルギー貯蔵システム１の調整ネットワーク４Ｇまたは地域的ネットワーク４Ｒの実施形態を示す。中央制御部２は、上位制御から外部データＥＤ１を受信し、当該外部データＥＤ１に基づき、この例では他局地的エネルギー貯蔵システム４３よりも優先的に非局地的電力系統５において非局地的調整またはシステムタスクＶ−ＮＬＲＳを実行する２つの局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２を決定Ｂする。従って、これら２つの局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２は非局地的電力系統５用の調整ネットワーク４Ｇ（点線で示す）を形成する。さらに、中央制御部２は、上記の局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２の例でも示す、局地的または地域的影響データＥＤ２に基づき、特定Ｂのエネルギー貯蔵システムの地域的ネットワーク４Ｒ（点線で示す）を形成する。地域的ネットワーク４Ｒにおいて、中央制御部２は、地域的ネットワーク４Ｒに接続Ｕ２された局地的電力系統６１，６２において実行される地域的調整およびシステムタスクＲＲＳとしての追加または優先順位変更局地的調整およびシステムタスクＶ−ＬＲＳを特定Ｂのエネルギー貯蔵システム４１，４２に提供可能である。ここに実施形態では、調整ネットワーク４Ｇおよび／または地域的ネットワーク４Ｒのエネルギー貯蔵システム４１，４２の制御部４１−１，４２−１は、通信ネットワーク３を介さず直接互いに通信し、非局地的調整またはシステムタスクＶ−ＮＬＲＳおよび／または地域的調整およびシステムタスクＲＲＳを優先順位に従い実行するのである。さらに中央制御部２が、少なくとも一時的に、調整ネットワーク４Ｇおよび／または地域的ネットワーク４Ｒにおける所定Ｂの局地的制御部４１−１に、調整ネットワーク４Ｇおよび／または地域的ネットワーク４Ｒの制御タスクＳＮＬ，ＳＬを送信Ｕ３してもよい。さらに、中央制御部２は制御タスクの送信Ｕ３とともに、またはそれとは別に調整ネットワーク４Ｇおよび／または地域的ネットワーク４Ｒにおける局地的制御部４１，４２の順位Ｈを送信Ｕ４してもよい。順位Ｈに基づき、対応する局地的エネルギー貯蔵システム４１を制御する制御部４１−１が故障した際、次の順位Ｈの局地的制御部４２−１が調整ネットワーク４Ｇおよび／または地域的ネットワーク４Ｒの制御を引き継いでもよい。これら送信処理は、局地的制御部４２−１から、調整ネットワーク４Ｇまたは地域的ネットワーク４Ｒ（不図示）のその他局地的制御部に対し、送信完了または制御主であった局地的制御部４１−１の故障が判定されたことに応じて自動的に報告される。
【００５１】
図７は、非局地的電力系統が故障した場合の、本発明における処理の実施形態を示す。本実施形態において、あらかじめ中央制御部２により調整ネットワーク４Ｇが判定Ｂされているため、非局地的電力系統５が故障５Ａした場合でも、自力起動支援ＳＵの準備ができている。エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３は、例えば対応する測定部（図８も参照）および制御部４１−３，４２−３，４３−３により、非局地的電力系統５が正常であることを継続的に確認する。確認の結果が非局地的電力系統５が正常である（５Ａ＝Ｎ）と示す限り、局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３は通常動作ＮＢを続ける。従って、調整およびシステムタスクＲＳに基づき、局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３は制御ＳＬ，ＳＮＬされる。確認の結果が非局地的電力系統５の故障（５Ａ＝Ｙ）を示す場合、局地的調整およびシステムタスクＬＲＳ（局地的電力系統６への点線矢印で示す）よりも、非局地的電力系統５の自力起動支援ＳＵが優先される。調整ネットワーク４Ｇ内の局地的エネルギー貯蔵システム４１，４２，４３が、必要な供給周波数を同期した後、または同期中に非局地的電力系統５の自力起動を行う。自力起動が成功すると、局地的調整およびシステムタスクＬＲＳが優先的に行われる。
【００５２】
図８は、本実施形態において、局地的電力系統６および非局地的電力系統５に接続された制御部４１−３の実施形態を示す。接続された電力系統５，６と、エネルギー貯蔵システム４１との間のエネルギー流を制御し、ここでは局地的電力系統６および／または非局地的電力系統である電力系統を切り離すことが所望の通りできるよう、本実施形態の制御部４１−３は調整ボックス１０を有する。調整ボックス１０は調整要素１０−１と、接続された電力系統５，６毎に設けられた切断スイッチ１０−２を有する。局地的制御部４１−１は、調整ボックス１０の調整要素１０−１にデータ接続を介して接続され、対応する調整機能の設定データＫＤ−Ｒを直接調整ボックス１０、ここでは調整要素１０−１に送信し、エネルギー流が制御される。調整機能の設定データＫＤ−Ｒにより、調整要素１０−１は接続点４５から接続された電力系統５，６に流れるエネルギー流ＥＦを局地的電力系統６へのエネルギー流ＥＦｌと非局地的電力系統５へのエネルギー流ＥＦｇに分流される。本実施形態では、接続された電力系統５，６へのエネルギー供給のみを目的としたエネルギー流の分流の一例が示される。調整ボックス１０は、接続された電力系統５，６の一方からのエネルギー流と、接続された電力系統５，６の他方へのエネルギー流を制御するよう設計される。２つのエネルギー流の大きさに応じて、エネルギー貯蔵システム４１に負エネルギーの超過分が貯蔵されるか、エネルギー貯蔵システム４１から正エネルギーの超過分が供給される。エネルギー貯蔵システム４１は詳述されるのではなく、対応する部材４１−１，４１−２，４１−３により概略的に示される。調整ボックス１０は、２つの接続された電力系統５，６、対応する測定部４１−２から同時に関連データＲＤを受信する。関連データＲＤにより調整要素１０−１は調整要素１０−１に保存された関連データＲＤの基準や閾値に応じて、２つの電力系統５，６との接続を確認する。従って接続された電力系統５，６の少なくとも一方が停電により使用不能になったことは、調整要素１０−１への対応する関連データＲＤにより明らかとなる。これに応じて、調整要素１０−１は対応する、接続された電力系統５，６の少なくとも１つのための切断指示（点線矢印）を少なくとも１つの切断スイッチ１０−２に自動的に送り、これに応じて少なくとも１つの切断スイッチ１０−２はエネルギー貯蔵システム４１から接続された電力系統５，６を少なくとも１つを数ミリ秒以内に切り離す。切り離された電力系統が１つのみである場合、エネルギー貯蔵システム４１は接続が維持された他方の電力系統に対し動作を継続する。これにより、交流電圧網が故障した場合に、短絡や過負荷状態が効果的に防止される。ここで示す実施形態の、接続された局地的電力系統６および非局地的電力系統５は、接続された２つの電力系統の一例に過ぎない。制御部４１−３、特に調整ボックス１０は、他の実施形態では３つ以上の電力系統に接続されてもよい。３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つの局地的電力系統が非局地的電力系統に接続され、非局地的調整およびシステムタスクを実行するものであってもよい。
【００５３】
ここに示す他実施形態は本発明の例示に過ぎず、限定的と解されるべきではない。当業者により想到されたその他実施形態も本発明の保護の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００５４】
１  本発明に係るエネルギー貯蔵システム
２  中央制御部
２１  中央制御部の外部データおよび／または影響データ用のインターフェース
２２  中央制御部のデータ記憶部
２Ｋ  中央制御部の通信ネットワークに対するインターフェース
３  通信ネットワーク
３１  有線型副通信ネットワーク
３２  無線型副通信ネットワーク
３３  電力型副通信ネットワーク
４，４１，４２，４３  局地的エネルギー貯蔵システム
４１−１，４２−１，４３−１  局地的エネルギー貯蔵システムの局地的制御部
４１−２，４２−２，４３−２  局地的エネルギー貯蔵システムの測定部
４１−３，４２−３，４３−３  局地的エネルギー貯蔵システムが電力系統に接続するための制御部
４１−４，４２−４，４３−４  局地的エネルギー貯蔵システムタスク記憶部
４４  エネルギー貯蔵モジュール
４５  エネルギー貯蔵モジュールの接続点
４Ｇ  特殊な用途（例えば自立起動）の非局地的電力系統における複数の局地的エネルギー貯蔵システムによる調整ネットワーク
４Ｒ  複数の局地的エネルギー貯蔵システムによる地域的ネットワーク
４Ｋ  ｉ局地的エネルギー貯蔵システムの通信ネットワークへのインターフェース
５  非局地的電力系統
５Ａ  非局地的電力系統故障
６，６１，６２，６３，６４  局地的電力系統
７  外部システム  （上位制御）
８  影響データ判定用の測定システム
９  例えばフライホイールエネルギー貯蔵部のようなエネルギー貯蔵部
１０  調整ボックス
１０−１  調整要素
１０−２  切断スイッチ
Ｂ  調整ネットワーク、地域的ネットワーク、または自立起動支援のための１つまたは複数の局地的エネルギー貯蔵システムの決定
ＢＤ  局地的エネルギー貯蔵システムの動作データ
ＢＬ  バランスモジュール
ＢＭ  動作モデル
ＥＤ１  外部データ
ＥＤ２  影響データ
ＥＦ  エネルギー流
ＥＦｎｌ  非局地的電力系統内外へのエネルギー流
ＥＦｌ  局地的電力系統内外へのエネルギー流
Ｅｎ  エネルギー貯蔵システムが電力系統からエネルギー回収（負エネルギー提供）
Ｅｐ  エネルギー貯蔵システムが電力系統エネルギー放出（正エネルギー提供）
ＮＬＲＳ  非局地的調整および制御
ＧＵＩ  グラフィックユーザインターフェース
Ｈ  調整ネットワークまたは地域的ネットワークにおける制御順位
ＨＳ  通信接続が確立されているか確認
ＫＡ  タスク記憶部の設定または更新
ＫＤ  設備機能設定データ
ＫＤ−Ｒ  調整ボックスの調整機能設定データ
ＬＬ  局地的エネルギー貯蔵システムの局地的出力
ＬＬｇ  ＮＬＲＳ用の空き非局地的出力
ＬＬｌ  局地的調整およびシステムタスクに必要な局地的出力
ＬＲＳ  局地的調整およびシステムタスク
ＬＳＫ  局地的エネルギー貯蔵システムの局地的貯蔵容量
ＬＳＫｇ  非局地的調整およびシステムタスクに利用可能な局地的貯蔵容量（空き非局地用容量）
ＬＳＫｌ  局地的調整およびシステムタスク用局地的貯蔵容量
ＮＢ  通常動作
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３  エネルギー貯蔵システムの地理的（空間的）位置
ＲＤ  局地的電力系統の関連データ
ＲＰ  報告モジュール
ＲＳ  ＬＲＳおよび／またはＮＬＲＳのような調整およびシステムタスク
ＲＲＳ  地域的調整およびシステムタスク
ＳＮＬ  非局地的調整およびシステムタスク用に局地的エネルギー貯蔵システムを制御
ＳＬ  局地的調整およびシステムタスク用に局地的エネルギー貯蔵システムを制御
ＳＬ−Ａ  的調整およびシステムタスクのためのみ局地的エネルギー貯蔵システムを制御
ＳＵ  自立起動支援
Ｕ１  局地的調整およびシステムタスクに不要な容量を中央制御部に通知
Ｕ２  地域的ネットワーク内の特定のエネルギー貯蔵システムへの地域的調整タスクの通知
Ｕ３  特定の局地的制御部への調整ネットワークおよび／または地域的ネットワークの制御タスクの転送
Ｕ４  各局地的制御部への、局地的制御部の調整ネットワークおよび／または地域的ネットワークの順位通知
Ｖ−ＬＲＳ  特定の局地的エネルギー貯蔵システムの地域的ネットワークで局地的調整およびシステムタスクを優先
ＶＳ  非局地的調整およびシステムタスクを局地的エネルギー貯蔵システムに分配する分配制御モジュール
Ｚ  局地的制御部のタスク記憶部へのアクセス
ＺＡ−４  局地的エネルギー貯蔵システムの状態記録部
ＺＡ−５  非局地的電力系統の状態記録モジュール
Ｚ−ＮＬＲＳ  非局地的調整およびシステムタスクをエネルギー貯蔵システムに割り当てる割当モジュール
【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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【国際調査報告】
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