(57)【要約】【課題】需要家の負荷平準化の機能を損うことなく、効率的に系統電力の電圧状態を制御して配電線への負荷を抑制することができる負荷平準化装置を提供する。【解決手段】再生可能エネルギーを用いた発電手段１０Ａ、１０Ｂが接続される電力系統１の需要家２０に設置されて充電及び放電可能な二次電池３２を有し、二次電池３２の充電及び放電によって電力需要の負荷平準化を行う負荷平準化装置３０であって、再生可能エネルギーによる発電電力を検出する発電電力検出手段３３と、二次電池３２の充電又は放電を制御する制御手段３４とを有し、制御手段３４は、需要家２０による使用電力の少ない第一の時間帯であって、かつ発電電力が所定の閾値を上回った場合に、二次電池３２への充電を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生可能エネルギーを用いた発電手段が接続される電力系統の需要家に設置されて充電及び放電可能な二次電池を有し、前記二次電池の充電及び放電によって電力需要の負荷平準化を行う負荷平準化装置であって、
前記再生可能エネルギーを用いた発電手段の発電電力を検出する発電電力検出手段と、
前記二次電池の充電又は放電を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記需要家による使用電力の少ない第一の時間帯であって、かつ前記発電電力が所定の閾値を上回った場合に、前記二次電池への充電を行うことを特徴とする負荷平準化装置。
【請求項２】
前記二次電池に充電する電力を、前記発電電力によらず一定とすることを特徴とする請求項１に記載の負荷平準化装置。
【請求項３】
前記二次電池に充電する電力を、前記発電電力に比例して変化させることを特徴とする請求項１に記載の負荷平準化装置。
【請求項４】
前記二次電池に充電する電力を、前記発電電力に応じて段階的に変化させることを特徴とする請求項１に記載の負荷平準化装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第一の時間帯において、所定時間毎に前記二次電池の充電状態が所定の基準値に達したかどうかを判断し、前記所定の基準値に達していないと判断した場合には前記閾値を所定量だけ下降させ、前記所定の基準値に達していると判断した場合には前記閾値を維持することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の負荷平準化装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第一の時間帯において、所定時間毎に前記二次電池の充電状態が所定の基準値に達したかどうかを判断し、前記所定の基準値に達していると判断した場合には前記閾値を所定量だけ上昇させ、前記所定の基準値に達していないと判断した場合には前記閾値を所定量だけ下降させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の負荷平準化装置。
【請求項７】
前記所定の閾値は、予め把握した前記発電電力の傾向に基づいて設定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の負荷平準化装置。
【請求項８】
前記第一の時間帯は、前記二次電池に目標充電量を充電するのに必要な充電時間よりも長く設定され、
前記制御手段は、所定の時点における前記二次電池に充電された充電量と前記目標充電量とから充電が完了するまでの充電残量を求め、予め求めた前記二次電池の充電量と充電時間との関係に基づいて、前記充電残量を充電するのに必要な充電残時間を求め、前記所定の時点から前記第一の時間帯が終了するまでの残り時間と前記充電残時間とを比較し、前記残り時間が前記充電残時間に一致すると、前記残り時間の間は前記二次電池に連続的に充電を行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の負荷変動平準化装置。
【請求項９】
再生可能エネルギーを用いた発電手段が接続される電力系統の需要家に設置されて充電及び放電可能な二次電池を有し、前記二次電池の充電及び放電によって電力需要の負荷平準化を行う負荷平準化装置であって、
前記再生可能エネルギーを用いた発電手段の発電電力を検出する発電電力検出手段と、
前記二次電池の充電又は放電を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記需要家による使用電力の多い第二の時間帯であって、かつ前記発電電力が所定の閾値を下回った場合に、前記二次電池の放電を行うことを特徴とする負荷平準化装置。
【請求項１０】
前記二次電池が放電する電力を、前記発電電力によらず一定とすることを特徴とする請求項９に記載の負荷平準化装置。
【請求項１１】
前記二次電池が放電する電力を、前記発電電力に比例して変化させることを特徴とする請求項９に記載の負荷平準化装置。
【請求項１２】
前記二次電池が放電する電力を、前記発電電力に応じて段階的に変化させることを特徴とする請求項９に記載の負荷平準化装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記第二の時間帯において、所定時間毎に前記二次電池の放電状態が所定の基準値に達したかどうかを判断し、前記所定の基準値に達していないと判断した場合には前記閾値を所定量だけ上昇させ、前記所定の基準値に達していると判断した場合には前記閾値を維持することを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の負荷平準化装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、前記第二の時間帯において、所定時間毎に前記二次電池の放電状態が所定の基準値に達したかどうかを判断し、前記所定の基準値に達していると判断した場合には前記閾値を所定量だけ下降させ、前記所定の基準値に達していないと判断した場合には前記閾値を所定量だけ上昇させることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の負荷平準化装置。
【請求項１５】
前記所定の閾値は、予め把握した前記発電電力の傾向に基づいて設定することを特徴とする請求項９〜１４のいずれか１項に記載の負荷平準化装置。
【請求項１６】
前記第二の時間帯は、前記二次電池から目標放電量を放電するのに必要な放電時間よりも長く設定され、
前記制御手段は、所定の時点における前記二次電池から放電された放電量と前記目標放電量とから放電が完了するまでの放電残量を求め、予め求めた前記二次電池の放電量と放電時間との関係に基づいて、前記放電残量を放電するのに必要な放電残時間を求め、前記所定の時点から前記第二の時間帯が終了するまでの残り時間と前記放電残時間とを比較し、前記残り時間が前記放電残時間に一致すると、前記残り時間の間は前記二次電池から連続的に放電を行うことを特徴とする請求項９〜１５のいずれか１項に記載の負荷変動平準化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、需要家に設置された二次電池を用いて、電力需要の負荷平準化を行う負荷平準化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電力の使用量は、夜間は少なく昼間には増加するという傾向がある。特にピーク期である夏期には、ピーク期以外と比較して、昼間の時間帯における電力の需要量がより増加する（図１７、図１８参照）。このような電力需要量の昼夜間の格差を解消するために、電力需要の負荷平準化が行われる。負荷平準化は、例えば、充電及び放電が可能な二次電池を用いて、電力使用量の少ない夜間に充電を行い、昼間に放電を行うことによって、昼間の電力量を低下させることで負荷を減少（ピークカット）させるものである。
【０００３】
また、近年、風力発電や太陽光発電等の再生可能エネルギーを使用した発電設備が増加している。しかし、このような風力発電や太陽光発電は、風の強弱や雲による太陽光の状態によって電力の出力変動が顕著に発生するため、電力を安定して供給することは困難である。そのため、このような電力の出力変動が、系統電力や配電線電圧に及ぼす影響について危惧されている。
【０００４】
従来、このような電力の出力変動に対しては、火力発電等の発電機による出力を制御することで対応しているが、これらの対応には限界があり、対応できない分については、蓄電池のような二次電池の利用が提案されている。しかし、二次電池は高価であるため、電力会社等の系統事業者が全ての設備に設置することは負担が大きく現実的ではない。一方、電力系統の需要家においては、工場や事務所ビル等に、電力需要の負荷平準化のために二次電池が設置され始めている。また、複数の二次電池を設置して、電力系統を安定化するために用いることが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３３３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、二次電池を効率よく用いるためには、充電及び放電のタイミングを制御する必要がある。特許文献１の電力供給システムにおいては、再生可能エネルギー（風力発電装置）による発電電力量が、消費電力量を上回った場合に、その余剰電力を二次電池に充電している。しかし、充電する際に、電力系統に逆潮力を与えるため、系統電力が過電圧状態となり得る。そのため、電力系統の周波数及び電圧状態を検出して、検出した電圧の値によって、種々の制御を行っている。例えば、系統電力が過電圧状態となった場合には、二次電池の放電量の抑制又は蓄電の実施を行うか、あるいは、風力発電装置の出力抑制ないし遮断を行う。このとき、二次電池による制御を行う際には、複数の二次電池の調整能力に応じた優先順位を決めておき、電力量の必要な制御量に応じて、蓄電装置による制御（蓄電又は放電）が行われる。
【０００７】
このように、二次電池を用いて放電又は充電することによって、系統電力の電力量を安定化することができる。しかしながら、特許文献１の電力供給システムにおいては、二次電池への充電放電については、発電量と消費電力との関係による充電及び放電の制御と、系統電圧の電圧値の検出による制御が行われる。特に電圧値の検出による二次電池の制御は、複数の二次電池を対象とするため、システムが大がかりとなり、制御が複雑になるという問題があった。また、電圧値が適正範囲を下回っているか又は上回っているかを検出して初めて制御を行うため、電圧値が適正な範囲内にない状態があり、配電線等に負荷をかけていた。
【０００８】
上記の事情に鑑みて、本発明が解決すべき技術的課題は、需要家の負荷平準化の機能を損なうことなく、効率的に系統電力の電圧状態を制御して配電線への負荷を抑制することができる負荷平準化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明にかかる負荷平準化装置は、再生可能エネルギーを用いた発電手段が接続される電力系統の需要家に設置されて充電及び放電可能な二次電池を有し、二次電池の充電及び放電によって電力需要の負荷平準化を行う負荷平準化装置であって、再生可能エネルギーを用いた発電電力を検出する発電電力検出手段と、二次電池の充電又は放電を制御する制御手段とを有し、制御手段は、需要家による使用電力の少ない第一の時間帯であって、かつ発電電力が所定の閾値を上回った場合に、二次電池への充電を行うことを特徴とする。
【００１０】
このように構成することによって、例えば夜間のような使用電力の少ない第一の時間帯であって、かつ再生可能エネルギーを用いた発電電力が所定の閾値を上回った場合に、二次電池に充電を行うため、電力の消費を増加させることができる。電力の消費の増加によって、再生可能エネルギーを用いた発電電力が低下するため、系統電力の電圧状態を下降させて、配電線への負荷を低減することができる。また、再生可能エネルギーを用いた発電電力が所定の閾値よりも低くなると、二次電池への充電を停止するため、再生エネルギーを用いた発電電力を増加させることができ、系統電力の電圧状態を上昇させる。
【００１１】
このとき、発電電力が所定の閾値を上回った場合に充電を行うため、二次電池には間欠的に充電される。ここで、二次電池は、間欠的に充電することで、回復電圧を利用することができ、連続的に充電するよりも多くの電力を充電することができる。そのため、多くの電力を充電することにより、二次電池を利用した負荷平準化の機能を向上させることができる。
【００１２】
また、二次電池に充電する電力を、発電電力によらず一定とすることが好ましい。二次電池に充電する電力は、交流から直流に変換されて充電される。ここで、交流から直流に変換する変換器には、変換効率の良い電力値があり、変換は、その変換効率の良い値で行うことが好ましい。これによって、変換効率の良い一定の電力値で充電を行うことで、効率よく二次電池に充電することができる。
【００１３】
さらに、二次電池に充電する電力を、発電電力に比例して変化させてもよい。つまり、発電電力と所定の閾値との差が大きい場合には、充電電力を大きくして、発電電力と所定の閾値との差が小さい場合には、充電電力を小さくする。これにより、発電電力と所定の閾値との差が大きい場合には、充電電力を大きくすることで電力の消費量が増加するため、系統電力の電圧状態を大きく減少させることができる。一方、発電電力と所定の閾値との差が小さい場合には、充電電力を小さくすることで、電力の消費量は上記に比較するとそれほど大きくなく、系統電力の電圧状態を緩やかに減少させることができる。このように、二次電池に充電する電力を、発電電力に比例して変化させることで、系統電力の電圧状態の変動の抑制を効率的に行うことができる。
【００１４】
また、二次電池に充電する電力を、発電電力に応じて段階的に変化させてもよい。これにより、発電電力と所定の閾値との差の大小によって、充電電力を増減することに加えて、所定の発電電力における充電電力を、適宜増減することができる。ここで、二次電池への充電によって、系統電力の電圧状態の変動の抑制を効率的に行うためには、第一の時間帯の最初から終了時刻までの全体に亘って、二次電池への充電を行うことが好ましい。そのため、二次電池の充電量に応じて、所定発電電力における充電電力を増減することによって、第一の時間帯の途中で二次電池への充電が完了しないように、充電量を制御することができる。なお、発電電力に応じて充電電力を増減するため、上記と同様に系統電力の電圧状態の変動の抑制を効率的に行うことができる。
【００１５】
さらに、制御手段は、第一の時間帯において、所定時間毎に二次電池の充電状態が所定の基準値に達したかどうかを判断し、所定の基準値に達していないと判断した場合には閾値を所定量だけ下降させ、所定の基準値に達していると判断した場合には閾値を維持させてもよい。例えば、発電電力が所定の閾値よりも小さい状態が続くと、二次電池には十分に充電が行われない。そのため、充電を行う第一の時間帯の終了時おいて、二次電池への充電が完了しないこともある。それでは、充電された二次電池の電力による、系統電力の電圧状態の抑制を十分に行うことができなくなる。そこで、所定時間毎に二次電池の充電状態が所定の基準値に達したかどうかを確認し、所定時間内に充電量が所定の基準値に達していない場合には、充電を行う閾値を下降させることで、充電を起こり易くする。これにより、第一の時間帯において、頻繁に充電を行うことができ、第一の時間帯の終了時に、確実に充電を完了することできる。その結果、充電された二次電池を用いて系統電力の電圧状態の抑制を効率的に行うことができる。なお、二次電池の充電状態が所定の基準値に達している場合には、所定の閾値を維持することで、継続して同じ条件下で充電を行うことができる。
【００１６】
また、制御手段は、第一の時間帯において、所定時間毎に二次電池の充電状態が所定の基準値に達したかどうかを判断し、所定の基準値に達していると判断した場合には閾値を所定量だけ上昇させ、所定の基準値に達していないと判断した場合には閾値を所定量だけ下降させてもよい。例えば、上記と反対に、発電電力が所定の閾値より大きい状態が続くと、二次電池には連続して充電が行われる。そのため、充電が行われる第一の時間帯の初期や途中において、二次電池への充電が完了してしまうこともある。それでは、第一の時間帯の終期において、二次電池への充電による系統電力の電圧状態の変動の抑制を行うことができなくなる。そこで、所定時間毎に二次電池の充電状態が所定の基準値に達したかどうかを確認し、所定時間内に充電量が所定の基準値に達している場合には、充電を行う閾値を上昇させることで、充電を起こりにくくする。その結果、二次電池への充電が早期に完了することはなく、時間をかけて充電を行うことができる。なお、所定時間内に充電量が所定の基準値に達していない場合には、上記と同様に、閾値を下降させることで、頻繁に充電を行うことで、確実に充電を行う。このようにして二次電池への充電による系統電力の電圧状態の抑制を効率的に行う。
【００１７】
ここで、所定の閾値は、予め把握した発電電力の傾向に基づいて設定することが好ましい。再生可能エネルギーは、自然のエネルギーを利用しているため、再生可能エネルギーを用いた発電電力は、一定ではなくばらつきがある。そこで、例えば季節毎の発電電力の傾向を把握して、その傾向に基づいて所定の閾値を設定することで、その時期に得られる発電電力の適正な閾値を設定することができる。それによって、二次電池への充電及び系統電力の電圧状態の制御をより効率的に行うことができる。
【００１８】
さらに、第一の時間帯は、二次電池に目標充電量を充電するのに必要な充電時間よりも長く設定され、制御手段は、所定の時点における二次電池に充電された充電量と目標充電量とから充電が完了するまでの充電残量を求め、予め求めた二次電池の充電量と充電時間との関係に基づいて、充電残量を充電するのに必要な充電残時間を求め、所定の時点から第一の時間帯が終了するまでの残り時間と充電残時間とを比較し、残り時間が充電残時間に一致すると、残り時間の間は二次電池に連続的に充電を行ってもよい。ここで、発電電力は、不定期かつ不確実に変動するため、所定の閾値を下回ることが多いと、第一の時間帯が終了する際に充電が完了しないおそれがある。そのため、予め二次電池への充電量と充電時間との関係を求め、所定の時刻から第一の時間帯が終了するまでの残り時間と、充電が完了するまでの充電残時間とを比較して、残り時間が充電残時間に一致すると残りの時間を連続的に充電する。これにより、第一の時間帯の終了時には、二次電池への充電を確実に完了することができる。
【００１９】
一方、上記課題を解決するために、本発明にかかる負荷平準化装置は、再生可能エネルギーを用いた発電手段が接続される電力系統の需要家に設置されて充電及び放電可能な二次電池を有し、二次電池の充電及び放電によって電力需要の負荷平準化を行う負荷平準化装置であって、再生可能エネルギーを用いた発電電力を検出する発電電力検出手段と、二次電池の充電又は放電を制御する制御手段とを有し、制御手段は、需要家による使用電力の多い第二の時間帯であって、かつ発電電力が所定の閾値を下回った場合に、二次電池の放電を行うことを特徴とする。
【００２０】
このように構成することによって、例えば昼間のような使用電力の多い第二の時間帯であって、かつ再生可能エネルギーを用いた発電電力が所定の閾値を下回った場合に、二次電池から放電を行うため、電力の供給を増加させることができる。電力の供給の増加によって、系統電力の電圧状態を上昇させて、配電線への負荷の低下を抑制することができる。また、再生可能エネルギーを用いた発電電力が所定の閾値よりも高くなると、二次電池からの放電を停止するため、再生エネルギーを用いた発電電力を低下させることができ、系統電力の電圧状態を下降させる。
【００２１】
このとき、発電電力が所定の閾値を下回った場合に放電を行うため、二次電池からは間欠的に放電される。ここで、二次電池は、間欠的に放電することで、回復電圧を利用することができ、連続的に放電するよりも多くの電力を放電することができる。そのため、多くの電力を放電することにより、二次電池を利用した負荷平準化の機能を向上させることができる。
【００２２】
また、二次電池が放電する電力を、発電電力によらず一定とすることが好ましい。二次電池が放電する電力は、直流から交流に変換されて放電される。ここで、直流から交流に変換する変換器には、変換効率の良い電力値があり、変換は、その変換効率の良い値で行うことが好ましい。これによって、変換効率の良い一定の電力値で放電を行うことで、効率よく二次電池から放電することができる。
【００２３】
さらに、二次電池が放電する電力を、発電電力に比例して変化させてもよい。つまり、発電電力と所定の閾値との差が大きい場合には、放電電力を大きくして、発電電力と所定の閾値との差が小さい場合には、放電電力を小さくする。これにより、発電電力と所定の閾値との差が大きい場合には、放電電力を大きくすることで電力の供給量が増加するため、系統電力の電圧状態を大きく増加させることができる。一方、発電電力と所定の閾値との差が小さい場合には、放電電力を小さくすることで、電力の供給量は上記に比較するとそれほど大きくなく、系統電力の電圧状態を緩やかに増加させることができる。このように、二次電池が放電する電力を、発電電力に比例して変化させることで、系統電力の電圧状態の変動の抑制を効率的に行うことができる。
【００２４】
また、二次電池が放電する電力を、発電電力に応じて段階的に変化させてもよい。これにより、発電電力と所定の閾値との差の大小によって、放電電力を増減することに加えて、所定の発電電力における放電電力を、適宜増減することができる。ここで、二次電池からの放電によって、系統電力の電圧状態の変動の抑制を効率的に行うためには、第二の時間帯の最初から終了時刻までの全体に亘って、二次電池からの放電を行うことが好ましい。そのため、二次電池の放電量に応じて、所定発電電力における放電電力を増減することによって、第二の時間帯の途中で二次電池からの放電が完了しないように、放電量を制御することができる。なお、発電電力に応じて放電電力を増減するため、上記と同様に系統電力の電圧状態の変動の抑制を効率的に行うことができる。
【００２５】
さらに、制御手段は、第二の時間帯において、所定時間毎に二次電池の放電状態が所定の基準値に達したかどうかを判断し、所定の基準値に達していないと判断した場合には閾値を所定量だけ上昇させ、所定の基準値に達していると判断した場合には閾値を維持させてもよい。例えば、発電電力が所定の閾値よりも大きい状態が続くと、二次電池からは十分に放電が行われない。そのため、放電を行う第二の時間帯の終了時において、二次電池からの放電が完了しないこともある。それでは、系統電力の電圧状態の抑制を十分に行うことができなくなる。そこで、所定時間毎に二次電池の放電状態が所定の基準値に達したかどうかを確認し、所定時間内に放電量が所定の基準値に達していない場合には、放電を行う閾値を上昇させることで、放電を起こり易くする。これにより、第二の時間帯において、頻繁に放電を行うことができ、第二の時間帯の終了時に確実に放電を完了することができる。その結果、放電による系統電力の電圧状態の抑制を効率的に行うことができる。なお、二次電池の放電状態が所定の基準値に達している場合には、所定の閾値を維持することで、継続して同じ条件下で放電を行うことができる。
【００２６】
また、制御手段は、第二の時間帯において、所定時間毎に二次電池の放電状態が所定の基準値に達したかどうかを判断し、所定の基準値に達していると判断した場合には閾値を所定量だけ下降させ、所定の基準値に達していないと判断した場合には閾値を所定量だけ上昇させてもよい。例えば、上記と反対に、発電電力が所定の閾値より小さい状態が続くと、二次電池からは連続して放電が行われる。そのため、放電が行われる第二の時間帯の初期や途中において、二次電池からの放電が完了してしまうこともある。それでは、第二の時間帯の終期において、二次電池からの放電による系統電力の電圧状態の変動の抑制を行うことができなくなる。そこで、所定時間毎に二次電池の放電状態が所定の基準値に達したかどうかを確認し、所定時間内に放電量が所定の基準値に達している場合には、放電を行う閾値を下降させることで、放電を起こりにくくする。その結果、二次電池からの放電が早期に完了することはなく、時間をかけて放電を行うことができる。なお、所定時間内に放電量が所定の基準値に達していない場合には、上記と同様に、閾値を上昇させることで、頻繁に放電を行うことで、確実に放電を行う。このようにして、二次電池からの放電による系統電力の電圧状態の抑制を効率的に行う。
【００２７】
ここで、所定の閾値は、予め把握した発電電力の傾向に基づいて設定することが好ましい。再生可能エネルギーは、自然のエネルギーを利用しているため、再生可能エネルギーを用いた発電電力は、一定ではなくばらつきがある。そこで、例えば季節毎の発電電力の傾向を把握して、その傾向に基づいて所定の閾値を設定することで、その時期に得られる発電電力の適正な閾値を設定することができる。それによって、二次電池からの放電及び系統電力の電圧状態の制御をより効率的に行うことができる。
【００２８】
さらに、第二の時間帯は、二次電池から目標放電量を放電するのに必要な放電時間よりも長く設定され、制御手段は、所定の時点における二次電池から放電された放電量と目標放電量とから放電が完了するまでの放電残量を求め、予め求めた二次電池の放電量と放電時間との関係に基づいて、放電残量を放電するのに必要な放電残時間を求め、所定の時点から第二の時間帯が終了するまでの残り時間と放電残時間とを比較し、残り時間が放電残時間に一致すると、残り時間の間は二次電池から連続的に放電を行ってもよい。ここで、発電電力は、不定期かつ不確実に変動するため、所定の閾値を上回ることが多いと、第二の時間帯が終了する際に放電が完了しないおそれがある。そのため、予め二次電池からの放電量と放電時間との関係を求め、所定の時刻から第二の時間帯が終了するまでの残り時間と、放電が完了するまでの放電残時間とを比較して、残り時間が放電残時間に一致すると残りの時間を連続的に放電する。これにより、第二の時間帯の終了時には、二次電池からの放電を確実に完了することができる。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように本発明によれば、需要家の負荷平準化の機能を損うことなく、効率的に系統電力の電圧状態を制御して配電線への負荷を抑制することができる負荷平準化装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態にかかる負荷平準化装置を電力系統に接続した状態を示す概略図である。
【図２】図１にかかる負荷平準化装置における、二次電池の充電のタイミングを示す説明図。
【図３】上記の二次電池への充電の際の、時間と電圧との関係を示す説明図。
【図４】図１にかかる負荷平準化装置に使用される変換器において、変換効率の良い電力を示す説明図。
【図５】上記の二次電池において、充電残量と充電残時間との関係を示す説明図。
【図６】図１にかかる負荷平準化装置における、時刻と、発電電力、充電電力、及び充電量との関係をまとめた説明図。
【図７】（ａ）〜（ｃ）上記の二次電池への充電において、発電電力と充電電力との関係を示す説明図。
【図８】（ａ）〜（ｃ）上記の二次電池への充電において、時刻と発電電力の閾値との関係を示す説明図。
【図９】（ａ）〜（ｃ）上記の二次電池への充電において、時刻と発電電力の閾値との関係の他の例を示す説明図。
【図１０】図１にかかる負荷平準化装置における、月と発電電力の閾値との関係を示す説明図。
【図１１】図１にかかる負荷平準化装置における、二次電池の放電のタイミングを示す説明図。
【図１２】上記の二次電池からの放電の際の、時間と電圧との関係を示す説明図。
【図１３】上記の二次電池において、放電残量と放電残時間との関係を示す説明図。
【図１４】図１にかかる負荷平準化装置における、時刻と、発電電力、放電電力、及び放電量との関係をまとめた説明図。
【図１５】（ａ）〜（ｃ）上記の二次電池からの放電において、発電電力と放電電力との関係を示す説明図。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）上記の二次電池からの放電において、時刻と発電電力の閾値との関係を示す説明図。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）上記の二次電池からの放電において、時刻と発電電力の閾値との関係の他の例を示す説明図。
【図１８】従来の、ピーク期における負荷平準化の例を示す説明図。
【図１９】従来の、ピーク期以外における負荷平準化の例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明にかかる負荷平準化装置の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態にかかる負荷平準化装置を電力系統に接続した状態を示す概略図である。電力系統１は、電力の生産（発電）から消費までを行う設備全体のことであり、発電を行う発電設備１０と電力を消費する需要家２０が、送電線１１を介して接続される。
【００３３】
発電設備１０は、系統事業者が所有する設備であって、火力発電、水力発電、原子力発電等種々の方法によって発電を行う。発電設備１０には、発電された電力を送電する送電線１１が接続される。送電線１１は、変電所１２や変圧器１３を介して発電設備１０で発電された電力を送電する。ここで、変電所１２は発電設備１０で発電された電力の電圧や周波数の変換を行う施設であり、変圧器１３は、電圧をさらに変換する機器である。
【００３４】
また、送電線１１には、他の発電設備として、太陽光発電１０Ａや、風力発電１０Ｂ等の設備が接続される。太陽光発電１０Ａや風力発電１０Ｂは、太陽光や風力といった再生可能エネルギーを用いて発電を行う設備である。これらの設備は、系統事業者が有する発電設備１０とは異なり、小規模な設備であるため、工場や事務所ビル等に分散して設置される。
【００３５】
需要家２０は、送電線１１に接続されて、電力を受電して消費する設備である。以下、電力系統１において、工場やビル等の大型の設備や個人の家庭等の、電力の供給を受けている電力消費者を総称して需要家２０と呼ぶ。
【００３６】
負荷平準化装置３０は、需要家２０の設備内に設置される。また、負荷平準化装置３０は、変換器３１を介して充電及び放電が可能な二次電池３２と、再生可能エネルギーを用いた発電電力を検出する発電電力検出手段３３と、二次電池３２及び発電電力検出手段３３に接続される制御手段３４とを有する。
【００３７】
変換器３１は、交流電力と直流電力とを相互に変換する機器であり、詳しくは、交流電力を直流電力に変換するコンバータの機能と、直流電力を交流電力に変換するインバータの機能とを有する。本実施形態においては、交流電力である系統電力を、二次電池３２に充電するために直流電力に変換すると共に、二次電池３２に蓄積されている直流電力を、交流電圧に変換して電力系統１に放電する。
【００３８】
二次電池３２は、充電によって電力を蓄えて、放電によって電力を供給する。例えば、周知のリチウムイオン電池やナトリウム硫黄電池等の、自己放電の少ない畜電池が好ましい。ここで、二次電池３２の充電の際は、充電可能な容量に対して、満充電よりも若干低い充電量を目標充電量として設定し、第一の時間帯の終了時おいて、目標充電量となるように充電を行う。また、放電の際には、充電された電力を完全に放電するように設定し、第二の時間帯の終了時において、完全放電するように放電を行う。
【００３９】
発電電力検出手段３３は、周知の方法によって、発電電力を検出する手段である。本実施形態においては、太陽光発電１０Ａ及び風力発電１０Ｂに接続されて、再生可能エネルギーを用いた発電電力を検出する。以下、再生可能エネルギーを用いた発電電力のことを、発電電力と呼ぶ。
【００４０】
制御手段３４は、二次電池３２及び発電電力検出手段３３に接続される。制御手段３４は、図示しない時計によって取得される時刻情報に基づいて、二次電池３２の充電と放電とを切り替える。また、発電電力検出手段３３によって検出された発電電力の値に基づいて、二次電池３２への充電又は放電のタイミングの制御を行う。このように、制御手段３４は、負荷平準化装置３０に対して種々の制御を行う。なお、制御手段３４による、二次電池３２への充電又は放電の制御の詳細については後述する。
【００４１】
続いて、負荷平準化装置３０の動作について説明する。負荷平準化装置３０は、使用電力の少ない第一の時間帯としての夜間には、二次電池３２に充電を行い、使用電力の多い第二の時間帯としての昼間には、二次電池３２から放電を行うことによって、電力需要の負荷平準化を行う。なお、本実施形態においては、第一の時間帯を午後１０時（２２時）から午前８時までとして、第二の時間帯を午前８時から午後１０時までとする。なお、上述のように、二次電池３２の放電と充電との切替えは、制御手段３４によって行われる。
【００４２】
以下、制御手段３４によって行われる、第一の時間帯における二次電池３２への充電の制御の詳細について説明する。図２に、第一の時間帯の時刻と発電電力との関係、及び二次電池３２の充電のタイミングを示す。ここで、第一の時間帯においては、再生可能エネルギーとしては、風力発電１０Ｂが用いられる。なお、発電電力は不定期に変動しており、図２に示される発電電力の変動は一例を示すものである。
【００４３】
二次電池３２への充電は、図２に示すように、発電電力が所定の閾値を上回った場合に行う。本実施形態においては、所定の閾値を５０ｋＷとする。発電電力検出手段３３は、発電電力を検出して、検出した値を制御手段３４に送信する。制御手段３４は、発電電力が、予め設定しておいた所定の閾値（５０ｋＷ）を上回ると、二次電池３２の充電を行い、所定の閾値を下回ると二次電池３２の充電を停止する。このように、発電電力が所定の閾値を上回った場合に、二次電池３２に充電を行うため、電力系統１においては、電力の消費量が増加する。そのため、系統電力の電圧状態を下げる方向に変動することができる。
【００４４】
図２に示すように、第一の時間帯（２２時〜８時）において、２２時から時刻ａまで、また、時刻ｂから時刻ｃまでの時間帯では、発電電力が所定の閾値を上回るため、二次電池３２に充電される。なお、時刻ｄ以降は、発電電力が閾値を下回った状態であっても充電が行われるが、詳細については後述する。
【００４５】
このように、発電電力が所定の閾値を上回る場合に、二次電池３２に充電が行われるため、二次電池３２には、間欠的に充電が行われる。二次電池３２に充電される際の、時間と電圧との関係を図３に示す。図示のように、二次電池３２への充電は、電圧が所定の値（所定電圧）に達するまで間欠的に行われる。ここで、二次電池３２に充電される間は、電圧は上昇する。一方、充電されない間においては、二次電池３２の電圧は下降する。これは、回復電圧と呼ばれる。充電中に測定される電圧は、内部抵抗を含めて測定された値であり、内部抵抗の分だけ電圧が高くなる。しかし、充電停止中の測定値は、内部抵抗を含まないため、実質的な二次電池３２の電圧が示される。そのため、二次電池３２に間欠的に充電すると、連続して充電する場合に比べると、回復電圧を利用することができるため、所定電圧に達するまでの時間が長くなる。したがって、二次電池３２に充電できる電力量を多くすることができる。
【００４６】
また、系統電力は交流であるため、変換器３１（図１参照）によって直流に変換されて二次電池３２に充電される。ここで、図４に示すように、変換器３１は、変換効率の良い電力の範囲がある。例えば、変換器３１の定格（上限）が１００ｋＷであれば、６０ｋＷ〜１００ｋＷにおいて変換効率が良い。本実施形態においては、定格が１００ｋＷの変換器３１を用いて、交流の系統電力を８０ｋＷに変換する。これによって、二次電池３２には、８０ｋＷの直流電力が充電される。
【００４７】
ここで、図２における時刻ｄ以降の充電について説明する。上述のように、発電電力が所定の閾値を上回った際に二次電池３２へ充電を行うと、発電電力の変動は不定期かつ不確実であるため、発電電力が所定の閾値を上回る時間が少ない場合には、充電時間を十分取ることができず、第一の時間帯が終了するまでに充電が完了しないおそれがある。そこで、制御手段３４は、第一の時間帯の終了時刻が近くなると、連続的に二次電池３２への充電を行うように制御を行う。なお、第一の時間帯は、二次電池３２に目標の充電量を充電するのに必要な充電時間よりも長く設定される。
【００４８】
第一の時間帯の終了時刻が近くなった際の制御手段３４の制御を、以下に詳しく説明する。まず、所定の時点における二次電池３２に充電された充電量と、目標充電量とから、充電が完了するまでの残量（以下、充電残量と呼ぶ）を求める。また、二次電池３２への充電量と充電時間との関係を予め求める。この関係から、充電残量を充電するのに必要な時間（以下、充電残時間と呼ぶ）を求める。さらに、上記の所定の時点から、第一の時間帯が終了するまでの残り時間と充電残時間とを比較して、残り時間が充電残時間に一致すると、残りの時間の間は、二次電池３２に連続して充電を行う。
【００４９】
図５に、二次電池３２の充電残量と充電残時間との関係を示す。この関係は、充電量と充電時間との関係と同じであり、所定の充電量から目標充電量に達するまでの充電時間が示される。ここで、縦軸を、二次電池３２に充電を行う第一の時間帯の時刻に対応させると、所定の時刻とその時の充電残量を示す点が、図示の直線よりも上側の領域に位置すると、第一の時間帯が終了するまでに充電を完了することができる。この場合には、充電は連続して行わなくてもよいため、上記の制御による充電を行う。しかし、所定の時刻とその時の充電残量を示す点が、図示の直線よりも下側の領域に位置すると、それ以後に充電を行っても第一の時間帯の終了時までに充電を完了することができなくなる。そのため、所定の時刻とその時の充電残量を示す点が、図示の直線上に位置する際の時刻になると、充電を開始して、充電が完了するまで連続して充電を行う必要がある。
【００５０】
ここで、図５に示すａ〜ｄは、図２の各時刻に対応する時点を示す。ａの時点においては、二次電池３２には既に所定量の充電がされており、ａからｂの間では充電がされない。このとき、ａからｂの間では充電がされないが、時間は経過しているため、図５においては、ａからｂの間では充電残時間のみが減少する。また、ｂからｃの間では、二次電池３２には充電がされる。なお、充電される間においては、図示の直線に並行して充電残量と充電残時間とが共に減少する。
【００５１】
さらに、ｃの時点になると、図２に示すように発電電力が所定の閾値を下回るため、二次電池３２への充電が停止される。その後は、時刻ｃ（図２参照）における充電残量のままで、充電残時間が減少する。さらに時間が経過すると、図５に示す直線と重なる（図５にｄで示す）。上述のように、図５に示す充電残時間と充電残量との関係により、ｄの時点以降においては、連続して充電を行う必要がある。そのため、制御手段３４は、ｄの時点において二次電池３２の充電を開始する。また、この後は、発電電力による充電の制御は行うことなく、充電が完了するまで連続して充電を行う。このように制御することで、第一の時間帯の終了時には、二次電池３２への充電を確実に完了することができる。なお、二次電池３２における充電量と充電時間との関係（図５参照）は、二次電池３２の経時変化によって変わるため、適宜測定を行うことで、最新の情報に更新する。
【００５２】
以上のようにして行われる二次電池３２への充電について、制御手段３４による各種の制御、充電量の推移等を纏めて図６に示す。詳しくは、図６には、第一の時間帯の時刻と、発電電力、充電電力、及び充電量との関係を示す。上述のように、二次電池３２への充電は、発電電力が所定の閾値（５０ｋＷ）を上回った際に行う（時刻ａまで、時刻ｂ〜ｃ）。このときの充電電力は、８０ｋＷである。また、このとき、充電量は、目標充電量に達するまで徐々に上昇する。さらに、第一の時間帯の残り時間が少なくなる（時刻ｄ）と、発電電力が所定の閾値を下回っていても、充電を開始して、連続して充電を行う。このようにして、第一の時間帯における、二次電池３２への充電を効率的に行うことができる。
【００５３】
上記の実施形態においては、充電電力を８０ｋＷとして、図７（ａ）に示すように一定の値としたが、これに限ることはない。例えば、二次電池３２に充電を行う電力を、発電電力に比例して変化させてもよい。図７（ｂ）に示すように、例えば、５０ｋＷから１００ｋＷに至るまでの発電電力に対して、充電電力は、変換器３１の変換効率の良い範囲内（６０ｋＷ〜１００ｋＷ：図４参照）で変化させることが好ましい。これにより、発電電力と所定の閾値との差が大きい場合には、充電電力が大きくなるため、電力系統における電力の消費量が増加し、系統電力の電圧状態の下降を促進することとなる。一方、発電電力と所定の閾値との差が小さい場合には、充電電力は小さくなる。この場合には、電力の消費量は上記に比べてそれほど大きくないため、系統電力の電圧状態を急激に下降させることなく、緩やかに下降させることができる。このように、二次電池３２に充電する電力を、発電電力に比例して変化させることにより、系統電力の電圧状態の変動の抑制を効率的に行うことができる。
【００５４】
なお、二次電池３２の充電電力と発電電力との比率を、二次電池３２の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）に応じて変化させてもよい。図７（ｂ）に破線で示すように、二次電池３２の充電量が多い（図７（ｂ）に高ＳＯＣで示す）場合には、充電電力と発電電力との比率を小さくすることで、二次電池３２への充電をあまり行わないようにする。一方、二次電池３２の充電量が少ない（図７（ｂ）に低ＳＯＣで示す）場合には、充電電力と発電電力との比率を大きくすることで、二次電池３２に、より多くの充電を行う。
【００５５】
また、二次電池３２に充電を行う電力を、発電電力に応じて段階的に変化させてもよい。この場合の発電電力と充電電力との関係を図７（ｃ）に示す。これにより、所定の発電電力における充電電力を適宜増減することができる。図示において、充電電力が上下方向に延びる発電電力においては、同じ発電電力であっても、充電電力を適宜増減することができる。これによって、二次電池３２の充電の残量と、第一の時間帯の残り時間とを考慮して、充電量を増減させることにより、第一の時間帯内に確実に充電を完了することができる。例えば、残り時間に対して充電量が少ない場合には、所定の発電電力において、充電電力を増加させて充電を行うことにより、早く充電を行うことが可能となる。また、残り時間に対して充電量が多い場合には、所定の発電電力において、充電電力を減少させて充電を行うことにより、充電時間を延ばすことができる。なお、この例においても、二次電池３２への充電量を発電電力に応じで増減するため、上記と同様に系統電力の電圧状態の変動の抑制を効率的に行うことができる。
【００５６】
さらに、上記の実施形態においては、二次電池３２に充電を行う際の、発電電力の閾値を５０ｋＷとしたが、これに限ることはない。所定時間毎の二次電池３２の充電状態に応じて、発電電力の閾値を変更させてもよい。本実施形態においては、１時間毎に、二次電池３２の充電状態を検出して、所定の基準値（１０％）に達しているかどうかを判断する。図８（ａ）に示すように、２２時から２３時においては、発電電力の閾値を５０ｋＷとして、閾値を上回った場合に充電を行う。１時間経過すると、二次電池３２の充電量が１０％に達したかどうかを判断し、達しないと判断した場合には、制御手段３４は、次の１時間（２３時〜２４時）については、閾値を１ｋＷ下げて、４９ｋＷに設定する（図８（ｂ）参照）。１時間経過後に、同様に二次電池３２の充電量が２０％に達しているかどうかを判断して、達していれば、閾値を４８ｋＷに設定し、以後同様に繰返す。なお、１時間毎に発電電力の閾値を連続して下降させると、最小では７時の時点での閾値が４１ｋＷに設定される（図８（ｃ）参照）。一方、１時間経過時に二次電池３２の充電量が、所定の基準値に達していなかった場合には、設定されている発電電力の閾値をそのまま維持する。
【００５７】
このようにして、所定時間経過後に、二次電池３２の充電量が、所定の基準値に達している場合には、閾値を所定量だけ下降させるため、発電電力が所定の閾値を上回った状態が続いた場合であっても、第一の時間帯の途中で充電が完了してしまうことを防止することができる。二次電池３２の充電が、第一の時間帯の途中で完了してしまうと、それ以後については、二次電池３２への充電による系統電力の電圧状態の制御を行うことができなくなる。そのため、第一の時間帯の途中で充電が完了することを防止することで、二次電池３２への充電による系統電力の電圧状態の抑制を効率的に行うことができる。
【００５８】
また、所定時間経過した際に、二次電池３２の充電量が所定値に達している場合に、発電電力の閾値を上昇させてもよい。この場合には、図９（ａ）に示すように、２２時から２３時においては、発電電力の閾値を４５ｋＷに設定する。１時間経過した状態で、二次電池３２の充電量が１０％に達したかどうかを判断し、達したと判断した場合には、閾値を１ｋＷ上げて、４６ｋＷに設定し、達していないと判断した場合には、上記と同様に、閾値を１ｋＷ下げて、４４ｋＷに設定する（図９（ｂ）参照）。１時間毎に同様の判断及び閾値の設定を繰返す。これによって、例えば、二次電池３２への充電量が多い場合には、７時の時点における閾値が５４ｋＷとなり、充電量が少ない場合には、７時の時点における閾値が３６ｋＷとなる（図９（ｃ）参照）。このようにすることで、二次電池３２への充電を確実に完了させることができる。なお、２２時から１時間経過した状態で、二次電池３２の充電量が１０％ちょうどであれば、その閾値を維持して、同様に１時間毎の充電量が所定値に等しい場合には、その時点の閾値の設定をそのまま維持するようにしてもよい。
【００５９】
このように、二次電池３２への充電電力や、充電を行う際の発電電力の閾値を変化させることによって、第一の時間帯内における二次電池３２への充電量を変化させることができ、第一の時間内全体に亘って充電を行うことができると共に、第一の時間帯の終了時に充電を完了することができる。なお、図５に示す充電時間と充電量との関係を考慮して、第一の時間帯が終了するまでの残り時間と、充電残時間とが一致する場合に、連続して充電を行う制御を併用することによって、より確実に第一の時間帯の終了時に充電を完了することができる。
【００６０】
なお、二次電池３２に充電を行う発電電力の閾値は、上記に設定した値に限らず、適宜設定することができる。また、閾値は、第一の時間帯の初期で小さく設定（例えば４１ｋＷ）しておき、所定時間経過後に、充電量が所定の基準値に達していない場合に閾値を上昇させるように制御してもよい。また、閾値を上昇又は下降する際に、一定値毎に変化させるのではなく、変化量を変えてもよい。このように、充電電力や発電電力の閾値を適宜変化させることによって、第一の時間帯内における二次電池３２への充電のタイミングや充電量を制御することができる。これによって、夜間における系統電力の電圧状態の変化の抑制を、効率的に行うことができる。
【００６１】
また、二次電池３２に充電を行う際の閾値は、予め把握した発電電力の傾向（トレンド）に基づいて設定してもよい。再生可能エネルギーは、自然のエネルギー（本実施形態においては風力）を利用しているため、再生可能エネルギーを用いた発電電力は一定ではなく、ばらつきが発生する。しかし、長期的にみると自然のエネルギーは、傾向がある。そのため、例えば、季節毎の平均風速を把握して、それに基づいて季節毎の発電電力の傾向を求め、その傾向に基づいて、所定の閾値を設定することができる。
【００６２】
図１０に、１年間における月と発電電力の閾値との関係を示す。ここでは、季節毎、つまり３か月毎の平均風速に基づいて、発電電力の閾値を設定した。これによって、二次電池への充電を行うかどうかの基準となる閾値を、その時期の発電電力の傾向に基づいて設定するため、閾値を適正に設定することができ、二次電池への充電及びそれによる系統電力の電圧状態の制御をより効率的に行うことができる。
【００６３】
続いて、制御手段３４によって行われる、第二の時間帯における二次電池３２からの放電の制御の詳細について説明する。図１１に、第二の時間帯の時刻と発電電力との関係、及び二次電池３２からの放電のタイミングを示す。ここで、第二の時間帯においては、再生可能エネルギーとしては、太陽光発電１０Ａ及び風力発電１０Ｂが用いられる。なお、発電電力は、不定期に変動しており、図１１に示される発電電力の変動は一例を示すものである。
【００６４】
二次電池３２からの放電は、図１１に示すように、発電電力が所定の閾値を下回った場合に行う。本実施形態においては、所定の閾値を４０ｋＷとする。発電電力検出手段３３は、発電電力を検出して、検出した値を制御手段３４に送信する。制御手段３４は、発電電力が、予め設定しておいた所定の閾値（４０ｋＷ）を下回ると、二次電池３２からの放電を行い、所定の閾値を上回ると二次電池からの放電を停止する。このように、発電電力が所定の閾値を下回った場合に、二次電池３２から放電を行うため、電力系統１においては、電力の供給量が増加する。そのため、系統電力の電圧状態を上げる方向に変動することができる。
【００６５】
図１１に示すように、第二の時間帯（８時〜２２時）において、８時から時刻ｅまで、また、時刻ｆから時刻ｇまでの時間帯では、発電電力が所定の閾値を下回るため、二次電池３２から放電される。なお、時刻ｈ以降は、発電電力が閾値を上回った状態であっても放電が行われるが、詳細については後述する。
【００６６】
このように、発電電力が所定の閾値を下回る場合に、二次電池３２から放電が行われるため、二次電池３２からは、間欠的に放電が行われる。二次電池３２から放電される際の、時間と電圧との関係を図１２に示す。図示のように、二次電池３２からの放電は、電圧が所定の値（所定電圧）に達するまで間欠的に行われる。ここで、二次電池３２から放電される間は、電圧は下降する。一方、放電されない間においては、二次電池３２の電圧は上昇する。これは、回復電圧と呼ばれる。放電中に測定される電圧は、内部抵抗を含めて測定された値であり、内部抵抗の分だけ電圧が低くなる。しかし、放電停止中の測定値は、内部抵抗を含まないため、実質的な二次電池３２の電圧が示される。そのため、二次電池３２から間欠的に放電すると、連続して放電する場合に比べると、回復電圧を利用することができるため、所定電圧に達するまでの時間が長くなる。したがって、二次電池３２から放電できる電力量を多くすることができる。
【００６７】
また、二次電池３２は直流であるため、変換器３１（図１参照）によって交流に変換されて電力系統に放電される。変換器３１の特性は、上述と同様に、図４に示すように、効率の良い電力の範囲がある。本実施形態においては、定格が１００ｋＷの変換器３１を用いて、二次電池３２の直流の電力を６０ｋＷに変換する。これによって、電力系統１には、６０ｋＷの交流電力が放電される。
【００６８】
ここで、図１１における時刻ｈ以降の放電について説明する。上述のように、発電電力が所定の閾値を下回った際に二次電池３２からの放電を行うと、発電電力の変動は不定期かつ不確実であるため、発電電力が所定の閾値を下回る時間が少ない場合には、放電時間を十分取ることができず、第二の時間帯が終了するまでに放電が完了しないおそれがある。そこで、制御手段３４は、第二の時間帯の終了時刻が近くなると、連続的に二次電池３２からの放電を行うように制御を行う。なお、第二の時間帯は、二次電池３２から目標の放電量を放電するのに必要な放電時間よりも長く設定される。
【００６９】
第二の時間帯の終了時刻が近くなった際の制御手段３４の制御を、以下に詳しく説明する。まず、所定の時点における二次電池３２から放電された放電量と、目標放電量（完全放電）とから、放電が完了するまでの残量（以下、放電残量と呼ぶ）を求める。また、二次電池３２からの放電量と放電時間との関係を予め求める。この関係から、放電残量を放電するのに必要な時間（以下、放電残時間と呼ぶ）を求める。さらに、上記の所定の時点から、第二の時間帯が終了するまでの残り時間と放電残時間とを比較して、残り時間が、放電残時間に一致すると、残りの時間の間は、二次電池３２から連続して放電を行う。
【００７０】
図１３に、二次電池３２の放電残量と放電残時間との関係を示す。この関係は、放電量と放電時間との関係と同じであり、所定の放電量から目標放電量に達するまでの放電時間が示される。ここで、縦軸を、二次電池３２からの放電を行う第二の時間帯の時刻に対応させると、所定の時刻とその時の放電残量を示す点が、図示の直線よりも上側の領域に位置すると、第二の時間帯が終了するまでに放電を完了することができる。この場合には、放電は連続して行わなくてもよいため、上記の制御による放電を行う。しかし、所定の時刻とその時の放電残量を示す点が、図示の直線よりも下側の領域に位置すると、それ以後に放電を行っても第二の時間帯の終了時までに放電を完了することができなくなる。そのため、所定の時刻とその時の放電残量を示す点が、図示の直線上に位置する際の時刻になると、放電を開始して、放電が完了するまで連続して放電を行う必要がある。
【００７１】
ここで、図１３に示すｅ〜ｈは、図１１の各時刻に対応する時点を示す。ｅの時点においては、二次電池３２からは所定量の放電がされており、ｅからｆの間では放電がされない。このとき、ｅからｆの間では放電がされないが、時間は経過しているため、図１３においては、ｅからｆの間では、放電残時間のみが減少する。また、ｆからｇの間では、二次電池３２からは放電される。なお、放電される間においては、図示の直線に並行して放電残量と放電残時間とが共に減少する。
【００７２】
さらに、ｇの時点になると、図１１に示すように発電電力が所定の閾値を上回るため、二次電池３２からの放電が停止される。その後は、時刻ｇ（図１１参照）における放電量のままで、放電残時間が減少する。さらに時間が経過すると、図１１に示す直線と重なる（図１３にｈで示す）。上述のように、図１１に示す放電時間と放電残量との関係により、ｈの時点以降においては、連続して放電を行う必要がある。そのため、制御手段３４は、ｈの時点において二次電池３２からの放電を開始する。また、この後は、発電電力による放電の制御は行うことなく、放電が完了するまで連続して放電を行う。このように制御することで、第二の時間帯の終了時には、二次電池３２からの放電を確実に完了することができる。なお、二次電池３２における放電量と放電時間との関係（図１３参照）は、二次電池３２の経時変化によって変わるため、適宜測定を行うことで、最新の情報に更新する。
【００７３】
以上のようにして行われる二次電池３２からの放電について、制御手段３４による各種の制御、放電量の推移等を纏めて図１４に示す。詳しくは、図１４には、第二の時間帯の時刻と、発電電力、放電電力、及び放電量との関係を示す。上述のように、二次電池３２からの放電は、発電電力が所定の閾値（４０ｋＷ）を下回った際に行う（時刻ｅまで、時刻ｆ〜ｇ）。このときの放電電力は、６０ｋＷである。また、このとき、放電量は、目標放電量に達するまで徐々に下降する。さらに、第二の時間帯の残り時間が少なくなる（時刻ｈ）と、発電電力が所定の閾値を上回っていても、放電を開始して、連続して放電を行う。このようにして、第二の時間帯における、二次電池３２からの放電を効率的に行うことができる。
【００７４】
上記の実施形態においては、放電電力を６０ｋＷとして、図１５（ａ）に示すように一定の値としたが、これに限ることはない。例えば、二次電池３２から放電を行う電力を、発電電力に比例して変化させてもよい。図１５（ｂ）に示すように、例えば、５０ｋＷから１００ｋＷに至るまでの発電電力に対して、放電電力は、変換器３１の変換効率の良い範囲内（６０ｋＷ〜１００ｋＷ：図４参照）で変化させることが好ましい。これにより、発電電力と所定の閾値との差が大きい場合には、放電電力が大きくなるため、電力系統における電力の供給量が増加し、系統電力の電圧状態の上昇を促進することとなる。一方、発電電力と所定の閾値との差が小さい場合には、放電電力は小さくなる。この場合には、電力の供給量は上記に比べてそれほど大きくないため、系統電力の電圧状態を急激に上昇させることなく、緩やかに上昇させることができる。このように、二次電池３２から放電する電力を、発電電力に比例して変化させることにより、系統電力の電圧状態の変動の抑制を効率的に行うことができる。
【００７５】
なお、二次電池３２の放電電力と発電電力との比率を、二次電池３２の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）に応じて変化させてもよい。図１５（ｂ）に破線で示すように、二次電池３２の充電量が少ない（図１５（ｂ）に低ＳＯＣで示す）場合には、放電電力と発電電力との比率を小さくすることで、二次電池３２からの放電をあまり行わないようにする。一方、二次電池３２の充電量が多い（図１５（ｂ）に高ＳＯＣで示す）場合には、放電電力と発電電力との比率を大きくすることで、二次電池３２から、より多くの放電を行う。
【００７６】
また、二次電池３２から放電を行う電力を、発電電力に応じて段階的に変化させてもよい。この場合の発電電力と放電電力との関係を図１５（ｃ）に示す。これにより、所定の発電電力における放電電力を適宜増減することができる。図示において、放電電力が上下方向に延びる発電電力においては、同じ発電電力であっても、放電電力を適宜増減することができる。これによって、二次電池３２の放電の残量と、第二の時間帯の残り時間とを考慮して、放電量を増減させることにより、第二の時間帯内に確実に放電を完了することができる。例えば、残り時間に対して放電量が少ない場合には、所定の発電電力において、放電電力を増加させて放電を行うことにより、早く放電を行うことが可能となる。また、残り時間に対して、放電量が多い場合には、所定の発電電力において、放電電力を減少させて放電を行うことにより、放電時間を延ばすことができる。なお、この例においても、二次電池３２からの放電量を発電電力に応じて増減するため、上記と同様に系統電力の電圧状態の変動の抑制を効率的に行うことができる。
【００７７】
さらに、上記の実施形態においては、二次電池３２から放電を行う際の、発電電力の閾値を４０ｋＷとしたが、これに限ることはない。所定時間毎の二次電池３２からの放電状態に応じて、発電電力の閾値を変更させてもよい。本実施形態においては、１時間毎に、二次電池３２からの放電状態を検出して、所定の基準値（１０％）に達しているかどうかを判断する。図１６（ａ）に示すように、８時から９時においては、発電電力の閾値を４０ｋＷとして、閾値を下回った場合に放電を行う。１時間経過すると、二次電池３２からの放電量が１０％に達したかどうかを判断し、達したと判断した場合には、制御手段３４は、次の１時間（９時〜１０時）については、閾値を１ｋＷ上げて、４１ｋＷに設定する（図１６（ｂ）参照）。１時間経過後に、同様に二次電池３２からの放電量が２０％に達しているかどうかを判断して、達していれば、閾値を４２ｋＷに設定し、以後同様に繰返す。なお、１時間毎に発電電力の閾値を連続して上昇させると、最大では２１の時点で閾値が５４ｋＷに設定される（図１６（ｃ）参照）。一方、１時間経過時に二次電池３２からの放電量が、所定の基準値に達していなければ、設定されている発電電力の閾値をそのまま維持する。
【００７８】
このようにして、所定時間経過後に、二次電池３２からの放電量が所定値に達している場合には、閾値を所定量だけ上昇させるため、発電電力が所定の閾値を下回った状態が続いた場合であっても、第二の時間帯の途中で放電が完了してしまうことを防止することができる。二次電池３２からの放電が第二の時間帯の途中で完了してしまうと、それ以後については、二次電池３２からの放電による系統電力の電圧状態の制御を行うことができなくなる。そのため、第二の時間帯の途中で放電が完了することを防止することで、二次電池３２からの放電による系統電力の電圧状態の抑制を効率的に行うことができる。
【００７９】
また、所定時間経過した後に、二次電池３２からの放電量が所定値に達している場合に、発電電力の閾値を下降させてもよい。この場合には、図１７（ａ）に示すように、８時から９時においては、発電電力の閾値を４５ｋＷに設定する。１時間経過した状態で、二次電池３２からの放電量が１０％に達したかどうかを判断し、達したと判断した場合には、上記と同様に、閾値を１ｋＷ下げて、４４ｋＷに設定し、達していないと判断した場合には、閾値を１ｋＷ上げて、４６ｋＷに設定する（図１７（ｂ）参照）。１時間毎に同様の判断及び閾値の設定を繰返す。これによって、例えば、二次電池３２からの放電量が多い場合には、２１時の時点における閾値が３１ｋＷとなり、放電量が少ない場合には、２１時の時点における閾値が５４ｋＷとなる（図１７（ｃ）参照）。このようにすることで、二次電池からの放電を確実に完了させることができる。なお、８時から１時間経過した状態で、二次電池からの放電量が１０％ちょうどであれば、その閾値を維持して、同様に１時間毎の放電量が所定値に等しい場合には、その時点の閾値の設定をそのまま維持するようにしてもよい。
【００８０】
このように、二次電池からの放電電力や、放電を行う際の発電電力の閾値を変化させることによって、第二の時間帯内における二次電池３２からの放電量を変化させることができ、第二の時間内全体に亘って放電を行うことができると共に、第二の時間帯の終了時には、放電を完了することができる。なお、図１３に示す放電時間と放電量の関係を考慮して、第二の時間帯が終了するまでの残り時間と、放電残時間とが一致する場合に、連続して放電を行う制御を併用することによって、より確実に第二の時間帯の終了時に放電を完了することができる。
【００８１】
なお、二次電池３２から放電を行う発電電力の閾値は、上記に設定した値に限らず、適宜設定することができる。また、第二の時間帯においては、自然エネルギーとして太陽光発電１０Ａ及び風力発電１０Ｂ（図１参照）を利用できるため、所定の閾値を、第二の時間帯の初期で大きく設定（例えば９０ｋＷ）しておき、所定時間経過後に、放電量が所定の基準値に達していない場合に閾値を下降させるように制御してもよい。また、閾値を上昇又は下降させる際に、一定値毎に変化させるのではなく、変化量を変えてもよい。このように、放電電力や発電電力の閾値を適宜変化させることによって、第二の時間帯内における二次電池３２からの放電のタイミングや放電量を制御することができる。これによって、昼間における系統電力の電圧状態の変化の抑制を、効率的に行うことができる。
【００８２】
また、二次電池３２から放電を行う際の閾値は、上述のように、図１０に示す、予め把握した発電電力の傾向（トレンド）に基づいて設定してもよい。これによって、二次電池からの放電を行うかどうかの基準となる閾値を、その時期の発電電力の傾向に基づいて設定するため、閾値を適正に設定することができ、二次電池からの放電及びそれによる系統電力の電圧状態の制御をより効率的に行うことができる。
【００８３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。なお、本発明の負荷平準化装置３０は、電力系統１の送電線１１に接続される複数の需要家２０に配置してもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１          電力系統
１０        需要家
３０        負荷平準化装置
３２        二次電池
３３        発電電力検出手段
３４        制御装置
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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