(57)【要約】【課題】  本発明は、電力貯蔵機能が付加され、経済的な設備運用が可能となる電力貯蔵機能付き電力設備を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の電力貯蔵機能付き電力設備は、エネルギー貯蔵用コイル１を２つ以上の交直電力変換装置３，４の直流側に直列接続し、２つ以上の交直電力変換装置３，４の交流側には、それぞれ２つ以上の交流系統１２，１３、ないし１４，１５のいずれかを選択できる切り替えスイッチ１０，１１を設け、２つ以上の交流系統間の電力連系機能と電力貯蔵機能を有するものである。本発明の電力貯蔵機能付き電力設備によれば、電力貯蔵機能が付加され、設備の稼働率を高く維持でき、１つの交流系統側から見た設備の最大出力容量が従来の設備よりも増加できることから、２つ以上の交流系統間における緊急融通の信頼性が向上するとともに、２つ以上の交流系統から要求される経済的な設備運用が可能となる。【選択図】            図１
2005218294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー貯蔵用コイルを２つ以上の交直電力変換装置の直流側に直列接続し、２つ以上の交直電力変換装置の交流側には、それぞれ２つ以上の交流系統のいずれかを選択できる切り替えスイッチを設け、この２つ以上の交流系統が要求する電力に応じて入出力を調整する２つ以上の交流系統間の電力連系機能と電力貯蔵機能を有する電力設備
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、電力貯蔵機能付き電力設備に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、異なる周波数で運用されている２つの交流電力系統、あるいは同じ周波数で運用されている２つの交流電力系統を直流電力回路の介在により連系する場合、図２のように２つの交直電力変換装置１７および１８を用いた電力設備が採用されている。【０００３】  また、従来の電力設備には、直流電力回路の直流電流の平滑化、軽負荷時の直流電流の断続防止、故障時における過電流の抑制などの理由から直流リアクトル１６が設置されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかしながら、上述した従来の電力設備では、つぎのような問題が生じる。第１の交流系統２３から第２の交流系統２４へ電力融通を行っている場合を考える。従来の電力設備は電力貯蔵機能を有さないため、第１の交流系統２３の予備力が不足しているとき、または融通される第２の交流系統２４の電力需要が急騰したとき、系統連系が維持されず緊急融通ができなくなり、設備の信頼性が低下する問題が生じる。第２の交流系統２４から第１の交流系統２３へ電力融通を行っている場合にも同様な問題が生じる。【０００５】  つぎに、連系する各交流電力系統において電力の需要と供給のバランスがとれている場合を考える。この場合、２つの交流系統間の電力融通を必要としないため、設備全体の稼働率が低下する問題が生じる。【０００６】  さらに、従来の電力設備は、１つの電力変換装置に対して１つの交流系統にしか接続されていないため、１つの交流系統から見た設備の出力容量に自由度を持たせることができない。【０００７】  本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、電力貯蔵機能が付加され、２つ以上の交流系統から要求される経済的な設備運用が可能となる電力貯蔵機能付き電力設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明の電力貯蔵機能付き電力設備は、エネルギー貯蔵用コイルを２つ以上の交直電力変換装置の直流側に直列接続し、２つ以上の交直電力変換装置の交流側には、それぞれ２つ以上の交流系統のいずれかを選択できる切り替えスイッチを設け、この２つ以上の交流系統が要求する電力に応じて入出力を調整する２つ以上の交流系統間の電力連系機能と電力貯蔵機能を有するものである。
【発明の効果】
【０００９】  本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
請求項１記載の発明の電力貯蔵機能付き電力設備によれば、電力貯蔵機能が付加され、設備の稼働率を高く維持でき、１つの交流系統側から見た設備の最大出力容量が従来の設備よりも増加することから、２つ以上の交流系統間における緊急融通の信頼性が向上するとともに、２つ以上の交流系統から要求される経済的な設備運用が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  以下、電力貯蔵機能付き電力設備にかかる発明の実施の形態について説明する。
最初に、電力貯蔵機能付き電力設備の構成について説明する。【００１１】  図１は、本発明の電力貯蔵機能付き電力設備の一例を示す構成図である。この電力設備は、主にエネルギー貯蔵用コイル１、交直電力変換装置３，４、および切り替えスイッチ１０，１１から構成されている。【００１２】  エネルギー貯蔵用コイル１は、２つの交直電力変換装置３，４の直流側に直列接続し、直流電力回路２内に設置する。エネルギー貯蔵用コイル１の設置数は１つに限定されない。所定のエネルギーを貯蔵するために必要な自己インダクタンスを有するエネルギー貯蔵用コイル１が１つ以上設置されればよい。また、交直電力変換装置３，４の数はこの２つに限定されない。交直電力変換装置３，４の数は２つ以上であればよい。【００１３】  交直電力変換装置３，４は、それぞれ２つのサイリスタ電力変換器の構成で記載した。交直電力変換装置を構成する電力変換器の数はこの２つに限定されない。電力設備の容量に応じて、最適な変換器の数を選定すればよい。また、使用するスイッチング素子は、サイリスタに限定されない。交直変換が可能なスイッチング素子を用いた変換器を利用すればよい。【００１４】  エネルギー貯蔵用コイル１の保守点検時などにも交流系統間の電力融通を行う場合に対応するため、エネルギー貯蔵用コイル１と並列にスイッチ５を設置する。電力設備の通常運用時のときは、スイッチ５は開放状態とする。本発明の電力貯蔵機能付き電力設備において、スイッチ５は必要不可欠なものではなく設置してもよいし設置しなくてもよい。【００１５】  交直電力変換装置３，４の交流系統側には、それぞれ２つの変換器用変圧器６，７、および８，９を設置する。１つの交直電力変換装置に設置される変換器用変圧器の数はこの２つに限定されない。電力設備の容量に応じて、最適な変換器用変圧器の数を選定すればよい。【００１６】  交直電力変換装置３，４は、交流系統の周波数によらず設計は同じであることから、交直電力変換装置３，４の交流系統側にそれぞれ切り替えスイッチ１０，１１を設置する。この切り替えスイッチ１０，１１は、それぞれ電力の需給状況に応じて第１の交流系統１２，１４、ないし第２の交流系統１３，１５に切り替える機能を有する。切り替えスイッチ１０，１１に接続される交流系統の数はこの２つに限定されない。切り替えスイッチ１０，１１に接続される交流系統の数は２つ以上であればよい。また、それぞれの切り替えスイッチ１０，１１に接続される交流系統の組み合わせもこの第１の交流系統１２，１４、第２の交流系統１３，１５の１組の組み合わせに限定されない。２つ以上の交直電力変換装置の交流側にある切り替えスイッチに接続する２つ以上の交流系統の組み合わせを第３の交流系統、第４の交流系統などと別の交流系統との組み合わせにしてもよい。【００１７】  つぎに、エネルギー貯蔵用コイル１による電力設備の電力貯蔵形態について、それぞれの切り替えスイッチ１０，１１に接続される交流系統の数が２つの場合を例に説明する。切り替えスイッチ１０，１１に接続される交流系統の数は上述のとおり２つ以上であればよい。また、切り替えスイッチに接続する２つ以上の交流系統の組み合わせも１組の組み合わせに限定���れない。
まず、第１の交流系統１２，１４と第２の交流系統１３，１５間の電力連系運転について説明する。第２の交流系統１３、または１５から第１の交流系統１２、または１４へ電力を融通する場合を考える。例えば、切り替えスイッチ１０を第２の交流系統１３に、切り替えスイッチ１１を第１の交流系統１４に接続し、交直電力変換装置３を整流器運転、交直電力変換装置４をインバータ運転させる。こうすることにより第２の交流系統１３から第１の交流系統１４への電力の融通が実現される。反対に、第１の交流系統１４から第２の交流系統１３へ電力を融通する場合は、交直電力変換装置３をインバータ運転、交直電力変換装置４を整流器運転させればよい。なお、切り替えスイッチ１０を第１の交流系統１２に、切り替えスイッチ１１を第２の交流系統１５に接続し、交直電力変換装置３をインバータ運転、交直電力変換装置４を整流器運転することにより、第２の交流系統１５から第１の交流系統１２への電力融通を、また、交直電力変換装置３を整流器運転、交直電力変換装置４をインバータ運転することにより、第１の交流系統１２から第２の交流系統１５への電力融通を行ってもよいことはもちろんである。【００１８】  上述した電力設備の電力連系運転によって直流電力回路２内に直流電流が流れると、所定のエネルギーを貯蔵するために必要な自己インダクタンスを有するエネルギー貯蔵用コイル１の効果により、電力がエネルギー貯蔵用コイル１に蓄えられる磁気エネルギーの形態として貯蔵される。つまり、本発明の電力貯蔵機能付き電力設備は、直流電力回路２内にエネルギー貯蔵用コイル１を設置することにより、２つ以上の交流系統間の電力連系運転を行いつつ、同時に電力貯蔵運転を行うことが可能な電力設備となる。【００１９】  つぎに、本発明の電力貯蔵機能付き電力設備の待機運転について説明する。交直電力変換装置３，４の数は上述のとおり２つ以上であればよい。
直流電力回路２内に所定の直流電流を流した状態で、２つ以上の交直電力変換装置３，４を直流電力回路２内に直流電流が循環するように循環運転動作とする。２つ以上の交直電力変換装置３，４を循環運転動作とすることで、所定の直流電流が直流電力回路２内を循環し、エネルギー貯蔵用コイル１に蓄えられる磁気エネルギーの形態として電力貯蔵運転が保たれることになる。つまり、本発明の電力貯蔵機能付き電力設備は、待機運転時においては電力貯蔵装置として動作するため、２つ以上の交流系統間の電力融通を必要としない場合においても、電力設備全体の稼働率を高く維持できる。【００２０】  つぎに、交流系統側に設置される切り替えスイッチ１０，１１を用いた本発明の電力貯蔵機能付き電力設備の運用形態について、それぞれの切り替えスイッチ１０，１１に接続される交流系統の数が２つの場合を例に説明する。切り替えスイッチ１０，１１に接続される交流系統の数は上述のとおり２つ以上であればよい。また、切り替えスイッチに接続する２つ以上の交流系統の組み合わせも１組の組み合わせに限定されない。
２つの交流系統間の系統連系運転時に、電力を融通する側の交流系統の予備力が不足した場合、または電力が融通される側の交流系統の電力需要が急増した場合を考える。例えば、切り替えスイッチ１０が第２の交流系統１３に、切り替えスイッチ１１が第１の交流系統１４に接続され、第２の交流系統１３から第１の交流系統１４へ電力が融通されている場合を考える。このとき、第２の交流系統１３の予備力が不足した場合、第１の交流系統１４への電力供給を維持するために、第２の交流系統１３側の交直電力変換装置３を整流器運転から循環運転動作に切り替え、直流電力回路２内に貯蔵された電力を第１の交流系統１４へ供給し続ける。さらに、第１の交流系統１４の電力需要が急騰した場合においても、切り替えスイッチ１０を第１の交流系統１２に接続し、交直電力変換装置１０をインバータ運転することで、貯蔵された電力を第１の交流系統１２および１４を通じて供給することができる。上記の例に限らず、第１の交流系統１２、または１４から第２の交流系統１３、または１５への電力融通が行われている場合においても、切り替えスイッチ１０，１１の接続方法と交直電力変換装置３，４の運転方法とを適切に組み合わせることで、同様の効果が得られることはもちろんである。すなわち、本発明の電力貯蔵機能付き電力設備は、エネルギー貯蔵用コイル１による電力貯蔵機能と切り替えスイッチ１０，１１により、第１の交流系統１２および１４側、または第２の交流系統１３および１５側からみれば、常に、従来の電力設備の２倍の出力容量を有する設備となり、予備力の不足や電力需要の急騰などに伴う緊急融通時の信頼性を向上させることができる。【００２１】  さらに、切り替えスイッチ１０，１１の接続方法と交直電力変換装置３，４の運転方法とを適切に組み合わせることにより、電力系統の電力料金に応じた系統間の電力融通、充電、貯蔵、および放電動作を切り替え運用することができる。電力料金が安い時間帯に、切り替えスイチ１０，１１ともに、第１の交流系統１２，１４または第２の交流系統１３，１５の電力料金が安い方の系統、あるいはその両者の系統に接続し、交直電力変換装置３，４をともに整流器運転させ、電力を直流電力回路２内に充電する。所定の電力を充電し終えたら、電力貯蔵運転（待機運転）あるいは通常の電力連系運転を行う。電力料金が高い時間帯では、切り替えスイッチ１０，１１ともに、第１の交流系統１２，１４または第２の交流系統１３，１５の電力料金が高い方の系統、あるいはその両者の系統に接続し、交直電力変換装置３，４をともにインバータ運転させ、直流電力回路２内の電力を放電する。すなわち、上述の運用方法に限らず、本発明の電力貯蔵機能付き電力設備は、１つの交流系統側から見た設備の出力容量に自由度があり、電力料金に応じた経済的な設備運用が可能となる。【００２２】  以上のことから、本実施の形態によれば、図１に示すように、エネルギー貯蔵用コイル１と切り替えスイッチ１０，１１を用いることで、電力設備に電力貯蔵機能が付加され、設備の稼働率を高く維持でき、１つの交流系統側から見た設備の最大出力容量が従来の設備よりも増加できることから、２つ以上の交流系統間における緊急融通の��頼性が向上するとともに、２つ以上の交流系統から要求される経済的な設備運用が可能となる。【００２３】  なお、上述の機能を有するエネルギー貯蔵用コイル１を含む電力設備において、切り替えスイッチ１０，１１の接続方法と２つ以上の交直電力変換装置３，４の運転方法との組み合わせは、本実施の形態で説明したものに限定されるわけではない。【００２４】  また、本発明は上述の発明を実施するための最良の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。特に、切り替えスイッチに接続される交流系統の組み合わせは１つの組み合わせに限定されず、交流系統、エネルギー貯蔵用コイル、交直電力変換装置が２つ以上の場合も本発明に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の電力貯蔵機能付き電力設備の一例を示す構成図である。
【図２】電力設備の従来の例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２６】１・・エネルギー貯蔵用コイル、２・・直流電力回路、３，４・・交直電力変換装置、５・・スイッチ、６，７，８，９・・変換器用変圧器、１０，１１・・切り替えスイッチ、１２，１３，１４，１５・・交流系統、１６・・直流リアクトル、１７，１８・・交直電力変換装置、１９，２０，２１，２２・・変換器用変圧器、２３，２４・・交流系統
【図１】
2005218294.tif 000003
【図２】
2005218294.tif 000004