(57)【要約】【課題】複数のエネルギ蓄積装置間で効率よく蓄積エネルギを融通する。【解決手段】エネルギ管理装置１は、交流電力に応じたエネルギを蓄積する複数の第１エネルギ蓄積装置３と、複数の第１エネルギ蓄積装置に対応して設けられ、発電装置からの発電電力を電力変換する複数のインバータ４と、を備える。複数のインバータのそれぞれは、発電電力を直流電力に変換する第１交流−直流変換器６と、第１交流−直流変換器にて変換された直流電力を交流電力に変換する直流−交流変換器７と、第１交流−直流変換器と直流−交流変換器との間に接続され、複数の第１エネルギ蓄積装置間で蓄積エネルギの送受を切替制御する第１切替器８と、を有する。
2018016546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力に応じたエネルギを蓄積する複数の第１エネルギ蓄積装置と、
前記複数の第１エネルギ蓄積装置に対応して設けられ、発電装置からの発電電力
を電力変換する複数のインバータと、を備え、
前記複数のインバータのそれぞれは、
前記発電電力を直流電力に変換する第１交流−直流変換器と、
前記第１交流−直流変換器にて変換された前記直流電力を交流電力に変換する直流−交流変換器と、
前記第１交流−直流変換器と前記直流−交流変換器との間に接続され、前記複数の第１エネルギ蓄積装置間で蓄積エネルギの送受を切替制御する第１切替器と、を有する、エネルギ管理装置。
【請求項２】
前記複数の第１エネルギ蓄積装置のそれぞれは、前記第１交流−直流変換器で変換された直流電力と前記第１交流−直流変換器で変換された直流電力とを、前記第１切替器を介して、他の第１エネルギ蓄積装置と送受する、請求項１に記載のエネルギ管理装置。
【請求項３】
前記複数のインバータのそれぞれは、前記第１交流−直流変換器と前記直流−交流変換器との間に配置されて対応する前記第１交流−直流変換器で変換された直流電圧に応じた電荷を蓄積するキャパシタを有し、
前記第１切替器は、対応する前記第１交流−直流変換器と前記キャパシタとを繋ぐ経路上に接続される、請求項１または２に記載のエネルギ管理装置。
【請求項４】
前記複数のインバータに対応して複数の前記第１切替器が設けられ、
前記複数の第１切替器のうち２以上の前記第１切替器は、対応する２以上の前記直流−交流変換器が並列接続されるように配置される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエネルギ管理装置。
【請求項５】
前記複数のインバータに対応して複数の前記第１切替器が設けられ、
前記複数の第１切替器のうち２以上の前記第１切替器は、対応する２以上の前記直流−交流変換器が直列接続されるように配置される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエネルギ管理装置。
【請求項６】
前記複数のインバータに対応して複数の前記第１切替器が設けられ、
前記複数の第１切替器は、故障を起こした前記第１交流−直流変換器以外の前記第１交流−直流変換器を介して、前記複数の第１エネルギ蓄積装置間で蓄積エネルギの送受を切替制御する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のエネルギ管理装置。
【請求項７】
前記複数のインバータに対応して複数の前記第１切替器が設けられ、
前記複数の第１エネルギ蓄積装置のうち少なくとも一つのエネルギ効率が最大になるように、前記複数の第１切替器）を切替制御して前記複数の第１エネルギ蓄積装置間で蓄積エネルギを送受するエネルギ蓄積制御部を備える、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のエネルギ管理装置。
【請求項８】
前記複数の第１エネルギ蓄積装置の少なくとも一つは、フライホイール装置である、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のエネルギ管理装置。
【請求項９】
前記複数の第１エネルギ蓄積装置の二つ以上は、フライホイール装置であり、
前記二つ以上のフライホイール装置に対応する二つ以上の前記第１切替器は、前記二つ以上のフライホイール装置同士での蓄積エネルギの送受を切替制御する、請求項８に記載のエネルギ管理装置。
【請求項１０】
直流電力に応じたエネルギを蓄積する第２エネルギ蓄積装置と、
前記発電電力を直流電力に変換する第２交流−直流変換器と、
前記第２交流−直流変換器と前記第２エネルギ蓄積装置との間に接続され、前記複数の第１エネルギ蓄積装置と前記第２エネルギ蓄積装置との間で蓄積エネルギの送受を切り替える第２切替器と、を備える、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のエネルギ管理装置。
【請求項１１】
前記第２エネルギ蓄積装置は、リチウムイオン電池である、請求項１０に記載のエネルギ管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置からの発電電力に応じたエネルギの蓄積および放出を管理するエネルギ管理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電や太陽光発電などの再生可能エネルギは、二酸化炭素などの温室効果ガスを軽減できて、地球温暖化を防止でき、放射能汚染の問題もないことから、今後益々利用が進むものと考えられている。【０００３】
ところが、再生可能エネルギは、一般に発電量が時間に応じて大きく変動するため、再生可能エネルギを電力系統に連系させると、そのままでは系統電圧や周波数が時間に応じて大きく変動しまう。【０００４】
再生可能エネルギを蓄積するエネルギ蓄積装置としては、リチウムイオン電池やＮａＳ電池などが用いられる。特に、リチウムイオン電池は、蓄電容量が大きい上に、数百回の充放電を行える耐久性能を有する。【０００５】
しかしながら、再生可能エネルギの中でも、風力発電は発電電力が絶えず変化するため、風力発電の発電電力を例えばリチウムイオン電池に蓄電しようすると、頻繁に充放電が行われることになり、リチウムイオン電池の寿命が短くなってしまう。【０００６】
このような背景から、複数種類の蓄電デバイスを組み合わせて、再生可能エネルギを電力系統に連系する電力変動抑制装置が提案されている（特開２０１４−４２４１５号公報参照）。
【発明の開示】
【０００７】
しかしながら、蓄電デバイスによって、蓄電制限量などの蓄電特性が大きく異なるため、複数種類の蓄電デバイスのうちの一部の蓄電デバイスが満充電状態や完全放電状態になることも考えられ、複数種類の蓄電デバイスを連系させるのは容易ではない。
【０００８】
また、蓄電デバイスとしてフライホイール装置を用いる場合、フライホイール装置は、発電電力の高周波変動成分をエネルギとして蓄積することには向いているが、エネルギの蓄積容量が限られているため、発電電力の低周波成分まで蓄積すると、短時間でエネルギの蓄積制限量に達してしまう。このため、複数のフライホイール装置を連系させて、蓄積エネルギを相互に送受できるようにすることも考えられるが、蓄積エネルギを送受する経路上でエネルギの損失が生じるおそれがある。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数のエネルギ蓄積装置間で効率よく蓄積エネルギを融通できるようにしたエネルギ管理装置を提供するものである。
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様では、交流電力に応じたエネルギを蓄積する複数の第１エネルギ蓄積装置と、
前記複数の第１エネルギ蓄積装置に対応して設けられ、発電装置からの発電電力を電力変換する複数のインバータと、を備え、
前記複数のインバータのそれぞれは、
前記発電電力を直流電力に変換する第１交流−直流変換器と、
前記第１交流−直流変換器にて変換された前記直流電力を交流電力に変換する直流−交流変換器と、
前記第１交流−直流変換器と前記直流−交流変換器との間に接続され、前記複数の第１エネルギ蓄積装置間で蓄積エネルギの送受を切替制御する第１切替器と、を有する。
【００１１】
前記複数の第１エネルギ蓄積装置のそれぞれは、前記第１交流−直流変換器で変換された直流電力と前記第１交流−直流変換器で変換された直流電力とを、前記第１切替器を介して、他の第１エネルギ蓄積装置と送受してもよい。
【００１２】
前記複数のインバータのそれぞれは、前記第１交流−直流変換器と前記直流−交流変換器との間に配置されて対応する前記第１交流−直流変換器で変換された直流電力に応じた電荷を蓄積するキャパシタを有し、
前記第１切替器は、対応する前記第１交流−直流変換器と前記キャパシタとを繋ぐ経路上に接続されてもよい。
【００１３】
前記複数のインバータに対応して複数の前記第１切替器が設けられ、
前記複数の第１切替器のうち２以上の前記第１切替器は、対応する２以上の前記直流−交流変換器が並列接続されるように配置されてもよい。
【００１４】
前記複数のインバータに対応して複数の前記第１切替器が設けられ、
前記複数の第１切替器のうち２以上の前記第１切替器は、対応する２以上の前記直流−交流変換器が直列接続されるように配置されてもよい。
【００１５】
前記複数のインバータに対応して複数の前記第１切替器が設けられ、
前記複数の第１切替器は、故障を起こした前記第１交流−直流変換器以外の前記第１交流−直流変換器を介して、前記複数の第１エネルギ蓄積装置間で蓄積エネルギの送受を切替制御してもよい。
【００１６】
前記複数のインバータに対応して複数の前記第１切替器が設けられ、
前記複数の第１エネルギ蓄積装置のうち少なくとも一つのエネルギ効率が最大になるように、前記複数の第１切替器）を切替制御して前記複数の第１エネルギ蓄積装置間で蓄積エネルギを送受するエネルギ蓄積制御部を備えてもよい。
【００１７】
前記複数の第１エネルギ蓄積装置の少なくとも一つは、フライホイール装置であってもよい。
【００１８】
前記複数の第１エネルギ蓄積装置の二つ以上は、フライホイール装置であり、
前記二つ以上のフライホイール装置に対応する二つ以上の前記第１切替器は、前記二つ以上のフライホイール装置同士での蓄積エネルギの送受を切替制御してもよい。
【００１９】
直流電力に応じたエネルギを蓄積する第２エネルギ蓄積装置と、
前記発電電力を直流電力に変換する第２交流−直流変換器と、
前記第２交流−直流変換器と前記第２エネルギ蓄積装置との間に接続され、前記複数の第１エネルギ蓄積装置と前記第２エネルギ蓄積装置との間で蓄積エネルギの送受を切り替える第２切替器と、を備えてもよい。
【００２０】
前記第２エネルギ蓄積装置は、リチウムイオン電池であってもよい。
【００２１】
本発明によれば、複数のエネルギ蓄積装置間で効率よく蓄積エネルギを融通することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態によるエネルギ管理装置１の概略構成を示すブロック図。
【図２】フライホイール装置１１の原理を説明する模式的なブロック図。
【図３】２つの第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５とが並列接続されるように、２つの第１切替器８と第２切替器１０を切替制御した例を示す図。
【図４】最上段のインバータ４内の第１交流−直流変換器６が故障した例を示す図。
【図５】最上段の第１エネルギ蓄積装置３が他の第１エネルギ蓄積装置３や第２エネルギ蓄積装置５とのエネルギの送受を行わずに単独で充放電を行う例を示す図。
【図６】２つの第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５とを直列接続した例を示す図。
【図７】フライホイールの回転数とトルクの相関関係を示すグラフ。
【図８】電力系統２０の平準化を行う機能を備えたエネルギ管理装置１の概略構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態によるエネルギ管理装置１の概略構成を示すブロック図である。図１のエネルギ管理装置１は、風力発電や太陽光発電などの発電装置２からの再生可能エネルギを蓄積する制御と、蓄積されたエネルギを電力系統２０に放出する制御とを行う。電力系統２０には、トランス３０を介して、システム系統２１が接続されている。
【００２５】
図１のエネルギ管理装置１は、複数の第１エネルギ蓄積装置３と、システム系統３１に接続された複数のインバータ４とを備えている。複数の第１エネルギ蓄積装置３のそれぞれは、交流電力に応じたエネルギを蓄積する。すなわち、これら第１エネルギ蓄積装置３は、交流電力からエネルギを抽出して蓄積する。蓄積するエネルギは必ずしも電気エネルギとは限らない。電気エネルギを回転エネルギなどの運動エネルギに変換して蓄積してもよいし、電気エネルギを磁気エネルギに変換して蓄積してもよい。第１エネルギ蓄積装置３の一具体例は、フライホイール装置である。フライホイール装置は、交流電力を機械的な回転エネルギに変換して蓄積する。
【００２６】
図２はフライホイール装置１１の原理を説明する模式的なブロック図である。図２のフライホイール装置１１は、インバータ４に接続されたモータ／発電機１３と、モータ／発電機１３の回転軸１４とともに回転するフライホイール１５と、を有する。インバータ４は、フライホイール１５を高速回転させるために、発電装置２から出力される発電電力の周波数を変換する交流−交流変換装置である。モータ／発電機１３は、インバータ４の出力電力により、回転軸１４を回転させる。このとき、モータ／発電機１３はモータとして機能する。回転軸１４にはフライホイール１５が接続されているため、回転軸１４が回転することにより、フライホイール１５も回転する。これにより、発電電力をフライホイール１５の回転エネルギに変換することができる。フライホイール１５の回転エネルギは、必要に応じて、回転軸１４を介してモータ／発電機１３を駆動する電気エネルギとして使用可能である。このとき、モータ／発電機１３は発電機として機能する。モータ／発電機１３にて生成された発電電力は、インバータ４を介してシステム系統３１に供給されるか、あるいは、後述するように他の第１エネルギ蓄積装置３へのエネルギ蓄積に利用される。なお、図１では、図２のフライホイール装置の構成を簡略化して示している。
【００２７】
上述したように、第１エネルギ蓄積装置３は、フライホイール装置に限定されるものではない。第１エネルギ蓄積装置３の他の具体例としては、空気電池やレドックスフロー電池などでもよく、交流電力からエネルギを抽出して蓄積できるものであれば、種類は問わない。
【００２８】
図１は、２つの第１エネルギ蓄積装置３を備える例を示しているが、第１エネルギ蓄積装置３の数は２つ以上であれば何個設けてもよい。
【００２９】
図１のエネルギ管理装置１は、複数の第１エネルギ蓄積装置３の他に、直流電力に応じたエネルギを蓄積する第２エネルギ蓄積装置５を備えている。この第２エネルギ蓄積装置５を設けるか否かは任意であり、必須の構成要素ではない。第２エネルギ蓄積装置５の一具体例は、リチウムイオン電池やＮＡＳ電池などである。第１エネルギ蓄積装置３にはフライホイール装置などのエネルギ容量は小さいもののエネルギの蓄積および放出をより迅速に行えるものを用い、第２エネルギ蓄積装置５にはリチウムイオン電池などのエネルギの蓄積および放出速度は第１エネルギ蓄積装置３に劣るものの、第１エネルギ蓄積装置３よりもエネルギ容量が大きいものを用いるのが望ましい。
【００３０】
図１のエネルギ管理装置１内の複数のインバータ４のそれぞれは、第１エネルギ蓄積装置３に対応づけて設けられている。個々の第１エネルギ蓄積装置３に対応するインバータ４は、第１交流−直流変換器（ＡＣ／ＤＣ）６と、直流−交流変換器（ＤＣ／ＡＣ）７と、第１切替器８とを有する。
【００３１】
第１交流−直流変換器６は、交流であるシステム系統３１の充放電電力を直流電力に変換する。直流−交流変換器７は、第１交流−直流変換器６にて変換された直流電力を交流電力に変換する。第１切替器８は、第１交流−直流変換器６と直流−交流変換器７との間に接続され、複数の第１エネルギ蓄積装置３間で蓄積エネルギの送受を切替制御する。このように、本実施形態におけるインバータ４は、第１交流−直流変換器６と直流−交流変換器７との間に第１切替器８を設けている。これにより、第１切替器８を介して、複数の第１エネルギ蓄積装置３同士で、蓄積エネルギの送受を行うことができる。
【００３２】
図１に示すように、第１交流−直流変換器６と直流−交流変換器７との間の接続経路は、電源ラインＬ１とコモンラインＬ２とを有する。第１切替器８は、電源ラインＬ１とコモンラインＬ２のそれぞれに設けられている。以下では、電源ラインＬ１側の第１切替器８を電源ライン切替部８ａと呼び、コモンラインＬ２側の第１切替器８をコモンライン切替部８ｂと呼ぶ。これら電源ライン切替部８ａとコモンライン切替部８ｂは、個別に切替制御が可能である。以下では、第１切替器８が接続経路を導通させている状態をオン、接続経路を遮断している状態をオフと呼ぶ。電源ライン切替部８ａは、他の電源ライン切替部８ａまたは他のコモンライン切替部８ｂと導通させることもできる。同様に、コモンライン切替部８ｂは、他のコモンライン切替部８ｂまたは他の電源ライン切替部８ａと導通させることもできる。２以上の第１エネルギ管理装置１の間で蓄積エネルギを送受する際には、対応する２以上の電源ライン切替部８ａ同士を導通させ、かつ対応する２以上のコモンライン切替部８Ｂ同士を導通させる必要がある。
【００３３】
このように、複数のインバータ４内の複数の第１切替器８における各電源ライン切替部８ａと各コモンライン切替部８ｂは、個別にオン／オフが可能とされている。
【００３４】
第１交流−直流変換器６と直流−交流変換器７との間の電源ラインＬ１とコモンラインＬ２とにはキャパシタ２１が接続されている。このキャパシタ２１は、第１交流−直流変換器６で変換された直流電力に応じた電荷を蓄積/放出する。第１切替器８は、第１交流−直流変換器６とキャパシタ２１との間に接続されている。これにより、第１切替器８は、接続されている第１エネルギ蓄積装置３に対して、キャパシタ２１の充放電電流を流すことができる。
【００３５】
図１の第２エネルギ蓄積装置５は、直流電圧に応じたエネルギを蓄積するため、第１エネルギ蓄積装置３と同様のインバータ４を設ける必要はない。ただし、システム系統３１の充放電電力は交流電力であるため、システム系統３１の充放電電力を直流電力に変換する第２交流−直流変換器９が設けられている。また、第２交流−直流変換器９と第２エネルギ蓄積装置５との間には、第２切替器１０が接続されている。第２切替器１０は、第１切替器８と同様に、電源ラインＬ１を導通／遮断する電源ライン切替部１０ａと、コモンラインＬ２を導通／遮断するコモンライン切替部１０ｂとを有する。これら電源ライン切替部１０ａとコモンライン切替部１０ｂはそれぞれ、複数の第１切替器８内の任意の電源ライン切替部８ａまたはコモンライン切替部８ｂと導通させることができる。
【００３６】
このように、第２切替器１０における各電源ライン切替部１０ａと各コモンライン切替部１０ｂは、個別にオン／オフが可能とされている。
【００３７】
第２交流−直流変換器９と第２エネルギ蓄積装置５との間の電源ラインＬ１とコモンラインＬ２とにはキャパシタ２１が接続されている。このキャパシタ２１は、第２交流−直流変換器９で変換された直流電力に応じた電荷を蓄積/放出する。第２切替器１０は、第２交流−直流変換器９とキャパシタ２１との間に接続されている。これにより、第２切替器１０は、接続されている第２エネルギ蓄積装置５に対して、キャパシタ２１の充放電電流を流すことができる。
【００３８】
複数のインバータ４内の複数の第１交流−直流変換器６の入力側には、インダクタ２２を介してシステム系統３１が接続されている。同様に、第２交流−直流変換器９の入力側にも、インダクタ２２を介してシステム系統３１が接続されている。これらインダクタ２２には電力を蓄積することができる。この蓄積電力は、第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５の充放電の切替の際に一時的に放電できなくなるときに利用される。
【００３９】
図３は、２つの第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５とが並列接続されるように、２つの第１切替器８と第２切替器１０を切替制御した例を示している。この場合、２つのキャパシタ２１の両端電圧と第２エネルギ蓄積装置５の両端電圧は等しくなるように制御される。図３では、２つの第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５間でのエネルギの送受方向の一例を矢印線で示している。図３の例では、上から二段目の第１エネルギ蓄積装置３内のエネルギの一部は、二段目と最上段の第１切替器８を介して最上段の第１エネルギ蓄積装置３に供給されて、第１エネルギ蓄積装置３に蓄積される。また、上から二段目の第１エネルギ蓄積装置３内のエネルギの他の一部は、二段目の第１切替器８と第２切替器１０を介して最下段の第２エネルギ蓄積装置５に供給されて、第２エネルギ蓄積装置５に蓄積される。
【００４０】
このように、本実施形態では、複数の第１切替器８と第２切替器１０を任意に切替制御することで、複数の第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５間で任意に蓄積エネルギの送受を行うことができる。また、蓄積エネルギを送受する際に、複数の第１切替器８と第２切替器１０より前段側には蓄積エネルギに応じた電流が流れないため、送受されるエネルギの損失を防止できる。特に、送受される蓄積エネルギがインダクタ２２に流れないため、蓄積エネルギを送受する際のエネルギ損失を低減でき、エネルギ効率が向上する。
【００４１】
図４は最上段のインバータ４内の第１交流−直流変換器６が故障した例を示している。この場合、故障した第１交流−直流変換器６を介して、最上段の第１エネルギ蓄積装置３に電力を蓄積したり、蓄積された電力を故障した第１交流−直流変換器６を介してシステム系統３１に供給することはできない。しかしながら、図３と同様に、複数の第１切替器８と第２切替器１０を切替制御して、２つの第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５とを並列接続することで、二段目の第１交流−直流変換器６を介して取り込んだ交流電力の一部を、二段目と最上段の第１切替器８を介して、最上段の直流−交流変換器７に供給して、最上段の第１エネルギ蓄積装置３に蓄積することができる。また、二段目の第１交流−直流変換器６を介して取り込んだ交流電力の残りは、対応する第１切替器８を介して、対応する直流−交流変換器７に供給されて、二段目の第１エネルギ蓄積装置３に蓄積される。
【００４２】
図１に示す複数の第１エネルギ蓄積装置３のすべてを使って蓄積エネルギの送受を行うのではなく、一部の第１エネルギ蓄積装置３同士でのみ、蓄積エネルギの送受を行ってもよい。
【００４３】
図５は、最上段の第１エネルギ蓄積装置３が他の第１エネルギ蓄積装置３や第２エネルギ蓄積装置５とのエネルギの送受を行わずに単独で充放電を行い、残りの第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５とで蓄積エネルギの送受を行う例を示している。
【００４４】
図５に示すように、最上段の第１切替器８は、他の段の第１切替器８とは接続されておらず、最上段の第１エネルギ蓄積装置３は、最上段の第１切替器８を介して、エネルギの蓄積と放出を行う。二段目の第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５は、対応する第１切替器８と第２切替器１０を介して並列接続されている。よって、二段目の第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５との間で、蓄積エネルギの送受を行うことができる。図５では、第２エネルギ蓄積装置５の蓄積エネルギの一部を、第２切替器１０と第１切替器８を介して、第１エネルギ蓄積装置３に蓄積する例を示している。
【００４５】
図６は２つの第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５とを直列接続した例を示している。図６では、最下段の第２交流−直流変換器９の電源ラインＬ１は最上段の第１切替器８内の電源ライン切替部８ａに接続され、最上段の第１切替器８内のコモンライン切替部８ｂは、二段目の第１切替器８内の電源ライン切替部８ａに接続され、二段目の第１切替器８内のコモンライン切替部８ｂは、最下段の第２切替器１０内の電源ライン切替部１０ａに接続され、最下段の第２切替器１０内のコモンライン切替部１０ｂは、最下段の第２交流−直流変換器９のコモンラインＬ２に接続されている。これにより、２つの第１エネルギ蓄積装置３と、第２エネルギ蓄積装置５とを合算した高電圧（以下、合算電圧）が充放電可能となる。この合算電圧に対応する為、接続される第２交流−直流変換器９は全ての蓄積装置の最大電圧の和に対応可能な仕様である必要がある。これにより、複数の第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５を直列接続して、高電圧での充放電をすることができる。
【００４６】
上述した図３〜図６は、複数の第１切替器８と第２切替器１０の切替の具体例にすぎず、図３〜図６に示した以外の接続形態になるように複数の第１切替器８と第２切替器１０を切り替えてもよい。また、第２交流−直流変換器９、第２切替器１０および第２エネルギ蓄積装置５を複数組設けてもよい。この場合、複数の第２エネルギ蓄積装置５は、同じ種類のエネルギ蓄積装置でもよいし、異なる種類のエネルギ蓄積装置でもよい。
【００４７】
このように、第１の実施形態では、複数の第１エネルギ蓄積装置３のそれぞれに接続されたインバータ４内の第１交流−直流変換器６と直流−交流変換器７との間に第１切替器８を接続するため、複数の第１エネルギ蓄積装置３同士で、複数の第１切替器８を介して蓄積エネルギを送受できる。これにより、蓄積エネルギを送受する際に、複数の第１エネルギ蓄積装置３の入力側に設けられるインダクタ２２に電流を流さなくて済むため、電力の損失を生じさせずに蓄積エネルギの送受を行うことができ、エネルギ効率を向上できる。
【００４８】
（第２の実施形態）
例えば、第１エネルギ蓄積装置３としてフライホイール装置を用いて、第２エネルギ蓄積装置５としてリチウムイオン電池を用いて、発電装置２と連系させる場合、フライホイール装置は、リチウムイオン電池よりもエネルギ容量は小さいものの、発電電力における高周波の電力変動に対して追随性よくエネルギの蓄積や放出を行うことができる。よって、発電電力における低周波の電力変動はリチウムイオン電池の充放電により抑制する制御を行い、発電電力における高周波の電力変動はフライホイール装置へのエネルギの蓄積や放出により抑制する制御を行うのが望ましい。
【００４９】
また、フライホイールは、回転数が高くてトルクも大きいほど、エネルギ効率がよい。図７はフライホイールの回転数とトルクの相関関係を示すグラフである。図７の領域ｒ１はエネルギ効率が最大の領域である。図７ではエネルギ効率が低くなる順に領域ｒ２〜ｒ９に区分けしている。図７からわかるように、エネルギ効率が最大の領域ｒ１は、回転数もトルクも高い領域である。
【００５０】
このため、それぞれがフライホイール装置を有する複数の第１エネルギ蓄積装置３同士で蓄積エネルギを送受する場合は、すべての第１エネルギ蓄積装置３のエネルギ効率ができるだけ高くなるようにするか、一部の第１エネルギ蓄積装置３のエネルギ効率が最大になるように制御するのが望ましい。
【００５１】
図８は電力系統２０の平準化を行う機能を備えたエネルギ管理装置１の概略構成を示すブロック図である。図８は図１の構成に加えて、複数の第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５の間で蓄積エネルギを送受するエネルギ蓄積制御部２３と、系統電力２０が平準化されているか否かを定期的に監視する平準化監視部２４とを備えている。なお、第１の実施形態と同様に、第２エネルギ蓄積装置５は必須の構成ではなく、場合によっては省略してもよい。
【００５２】
エネルギ蓄積制御部２３は、例えば、複数の第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５のうち少なくとも一部のエネルギ蓄積装置のエネルギ効率が最大になるように、複数の第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５との間での蓄積エネルギの送受を制御する。あるいは、エネルギ蓄積制御部２３は、複数の第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５のそれぞれのエネルギ効率ができるだけ高くなるように、複数の第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５との間での蓄積エネルギの送受を制御する。さらに、エネルギ蓄積制御部２３は、発電電力の高周波成分の変動については、主に複数の第１エネルギ蓄積装置３を用いてエネルギの蓄積と放出を行うことで変動を抑制する制御を行ってもよい。また、エネルギ蓄積制御部２３は、発電電力の低周波成分の変動について、主に第２エネルギ蓄積装置５を用いてエネルギの蓄積と放出を行うことで変動を抑制する制御を行ってもよい。
【００５３】
上述したように、フライホイール装置はリチウムイオン電池に比べてエネルギ容量が小さいため、エネルギの満容量状態や完全放出状態になりやすい。そこで、エネルギ蓄積制御部２３は、複数の第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５の残容量を定期的に監視して、これらエネルギ蓄積装置間での蓄積エネルギの送受を制御するのが望ましい。
【００５４】
また、エネルギ蓄積制御部２３は、平準化監視部２４によって系統電力２０の変動が検出されると、複数の第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５にてエネルギの蓄積または放出を行い、電力系統２０を平準化させる制御を行う。このとき、複数の第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５の残容量を監視して、残容量に余裕のあるエネルギ蓄積装置に積極的にエネルギを蓄積したり、残容量に余裕のないエネルギ蓄積装置から積極的にエネルギを放出するなどして、電力系統２０の平準化を行うのが望ましい。
【００５５】
このように、本実施形態では、エネルギ管理装置１内にエネルギ蓄積制御部２３を設けて、複数の第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５の少なくとも一つのエネルギ効率が高くなるように、第１切替器８と第２切替器１０を切替制御する。これにより、回転数とトルクによりエネルギ効率が大きく変化するフライホイール装置を第１エネルギ蓄積装置３として用いる場合であっても、エネルギ蓄積制御部２３は、フライホイール装置のエネルギ効率が高くなるように、第１切替器８と第２切替器１０を介して複数の第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５の蓄積エネルギを送受することができる。
【００５６】
また、エネルギ蓄積制御部２３は、複数の第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５を使い分けることで、発電電力の高周波成分の変動と低周波成分の変動とを抑制することができる。これにより、電力系統２０の平準化が可能となる。
【００５７】
さらに、エネルギ蓄積制御部２３は、複数の第１エネルギ蓄積装置３と第２エネルギ蓄積装置５のエネルギ容量が満杯になったり、ゼロになったりすることがないよう、各エネルギ蓄積装置の残容量を監視しながら、第１切替器８と第２切替器１０を介して各エネルギ蓄積装置のエネルギの蓄積および放出を制御することができる。
【００５８】
本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１  エネルギ管理装置、２  発電装置、３  第１エネルギ蓄積装置、４  インバータ、６  第１交流−直流変換器、７  直流−交流変換器、８  第１切替器、８ａ  電源ライン切替部、８ｂ  コモンライン切替器、９  第２交流−直流変換器、１０  第２切替器、１１  フライホイール装置、１３  モータ／発電機、１４  回転軸、１５  フライホイール、２０  電力系統、２１  キャパシタ、２２  インダクタ、３０  トランス、３１  システム系統、Ｌ１  電源ライン、Ｌ２  コモンライン
【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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