(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源系統から得られる交流電力を変換した直流電力を蓄える電力貯蔵部と、前記電力貯蔵部への充電時に前記電源系統から得られる交流電力を直流電力に変換し、前記電力貯蔵部に蓄えた直流電力を前記電力貯蔵部からの放電時に交流電力に変換する交直電力変換部と前記充電時及び放電時に出力電圧を調整して出力する直流電力変換部とからなる電力変換部とを備えて負荷に電力を供給する電力貯蔵装置において、
前記交直電力変換部と前記直流電力変換部との間から前記負荷のうちの直流負荷に電力を供給するための接続端子を設け、
前記直流電力変換部と前記電力貯蔵部との間にあり、前記直流電力変換部側と前記直流負荷へのバイパス側とを切り換えると共に、前記バイパス側に切り換えた際に前記直流電力変換部を介することなく前記電力貯蔵部から前記直流負荷への放電を行う切換スイッチと、前記交直電力変換部と前記直流電力変換部との間にあり、前記直流電力変換部側と前記電力貯蔵部へのバイパス側とを切り換えると共に、前記バイパス側に切り換えた際に前記直流電力変換部を介することなく前記電力貯蔵部から前記負荷のうちの交流負荷への放電を行う切換スイッチとの少なくとも一方を設けていることを特徴とする電力貯蔵装置。
【請求項２】
電源系統から得られる交流電力を変換した直流電力を蓄える電力貯蔵部と、前記電力貯蔵部への充電時に前記電源系統から得られる交流電力を直流電力に変換し、前記電力貯蔵部に蓄えた直流電力を前記電力貯蔵部からの放電時に交流電力に変換する交直電力変換部と前記充電時及び放電時に出力電圧を調整して出力する直流電力変換部とからなる電力変換部とを備えた電力貯蔵装置を用いて、負荷に電力を供給する電力貯蔵式電力供給方法において、
前記交直電力変換部と前記直流電力変換部との間から前記負荷のうちの直流負荷に電力を供給することを特徴とする電力貯蔵式電力供給方法。
【請求項３】
電源系統から得られる交流電力を変換した直流電力を蓄える電力貯蔵部と、前記電力貯蔵部への充電時に前記電源系統から得られる交流電力を直流電力に変換し、前記電力貯蔵部に蓄えた直流電力を前記電力貯蔵部からの放電時に交流電力に変換する交直電力変換部と前記充電時及び放電時に出力電圧を調整して出力する直流電力変換部とからなる電力変換部とを備えた電力貯蔵装置を用いて、負荷に電力を供給する電力貯蔵式電力供給方法において、
前記直流電力変換部と前記電力貯蔵部との間に、切換スイッチを設けておき、
前記電力貯蔵部の端子電圧が前記負荷のうちの直流負荷を運転するのに適した予め設定された電圧範囲内のときは、前記電力貯蔵部に蓄えられた電力を、前記切換スイッチにより前記直流電力変換部を介することなく直接、前記直流負荷に供給し、
前記電力貯蔵部の端子電圧が前記予め設定された電圧範囲外のときは、前記電力貯蔵部に蓄えられた電力を、前記切換スイッチにより前記直流電力変換部を介して前記直流負荷に供給することを特徴とする電力貯蔵式電力供給方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の電力貯蔵式電力供給方法であって、
前記直流電力変換部により前記電力貯蔵部からの入力電圧を前記直流負荷に適した電圧に調整することを特徴とする電力貯蔵式電力供給方法。
【請求項５】
請求項２ないし４に記載の電力貯蔵式電力供給方法であって、
前記電力貯蔵部に蓄えられた電力が前記直流負荷に供給しても余裕のあるときは、余裕分の電力を前記交直電力変換部を介して前記負荷のうちの交流負荷に供給することを特徴とする電力貯蔵式電力供給方法。
【請求項６】
請求項２または４に記載の電力貯蔵式電力供給方法であって、
前記交直電力変換部と前記直流電力変換部との間に切換スイッチを設けておき、
前記電力貯蔵部に蓄えられた電力が前記直流負荷に供給しても余裕があり、且つ前記電力貯蔵部の端子電圧が、前記交直電力変換部により前記負荷のうちの交流負荷に適した電圧に変換可能な予め設定された電圧値以上のときは、前記切換スイッチにより、前記直流電力変換部を介することなく、余裕分の電力を前記交直電力変換部を介して前記交流負荷に供給することを特徴とする電力貯蔵式電力供給方法。
【請求項７】
請求項２ないし４に記載の電力貯蔵式電力供給方法であって、
前記電力貯蔵部に蓄えられた電力が前記直流負荷に供給するのに不足するときは、不足分の電力を前記交直電力変換部を介して前記直流負荷に供給することを特徴とする電力貯蔵式電力供給方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２次電池などの電力貯蔵部を備えた電力貯蔵装置と、それを用いて負荷に電力を供給する電力貯蔵式電力供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１３に負荷平準化や電力ピークカットを目的とした従来の電力貯蔵式電力供給システムの構成図を示す。電力貯蔵装置１は、電力を蓄える二次電池などの電力貯蔵部２と、交流電力と直流電力を変換する電力変換部３及び制御部６とからなり、系統連系用変圧器４を介して電源系統８に接続されている。電力変換部３は、種々の方式のものが用いられているが、電力貯蔵部２として出力電圧が大きく低下したり、初期充電が必要であったり、完全放電が必要な２次電池を用いる場合は、交直電力変換部３ａと直流電力変換部３ｂとからなる方式が適用できる。さらに、電源系統８に電力貯蔵装置１と並列に、交流負荷５ａ（５ａ1,５ａ2,５ａ3 ）及び直流負荷専用整流器１０を有する直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）とが接続されて電力貯蔵式電力供給システムが構成されている。スイッチＳ１〜Ｓ１０は各々回路を開閉するスイッチである。
【０００３】
この電力供給システムにおいては、例えば電力負荷の小さい夜間に電力変換部３により、電源系統８から系統連系用変圧器４を介して得られる交流電力を直流電力に変換して電力貯蔵部２に電力を蓄えておき、図１４に示すように昼間の負荷のピーク時に電力貯蔵部２に蓄えた電力を、電力変換部３により直流電力を交流電力に変換し、系統連系用変圧器４を介して電源系統８に放出して負荷５ａ（５ａ1,５ａ2,５ａ3 ），５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に供給している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このシステムでは負荷５ａ（５ａ1,５ａ2,５ａ3 ），５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）への放電時で、図１４に示すように電力変換部３の交直電力変換部３ａ，直流電力変換部３ｂ及び連系用変圧器４を電力が通過することから、これらの部分で損失が発生し、その損失分だけ蓄えた電力が無駄になる。さらに直流負荷専用整流器１０でも損失が発生する。このような損失増加は電力貯蔵装置を用いた負荷平準化やピークカットの観点、また、近年、環境問題で重要視されてきた省エネルギーの観点からも問題であり、できるだけ高効率のシステムが望まれている。
【０００５】
本発明は、負荷平準化などを行う際に交直電力変換部や直流電力変換部などにおける損失を低減した電力貯蔵装置を提供することを課題としている。
【０００６】
また、本発明は、２次電池などの電力貯蔵部を備えた電力貯蔵装置を用いて負荷平準化などを行う際に電力変換部や連系用変圧器などにおける損失を低減した電力貯蔵式電力供給方法を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次のような手段によって上述した課題を解決している。
【０００８】
本発明の請求項１に記載の発明は、電源系統から得られる交流電力を変換した直流電力を蓄える電力貯蔵部と、電力貯蔵部への充電時に電源系統から得られる交流電力を直流電力に変換し、電力貯蔵部に蓄えた直流電力を電力貯蔵部からの放電時に交流電力に変換する交直電力変換部と充電時及び放電時に出力電圧を調整して出力する直流電力変換部とからなる電力変換部とを備えて負荷に電力を供給する電力貯蔵装置において、交直電力変換部と直流電力変換部との間から負荷のうちの直流負荷に電力を供給するための接続端子を設け、直流電力変換部と電力貯蔵部との間にあり、直流電力変換部側と直流負荷へのバイパス側とを切り換えると共に、バイパス側に切り換えた際に直流電力変換部を介することなく電力貯蔵部から直流負荷への放電を行う切換スイッチと、交直電力変換部と直流電力変換部との間にあり、直流電力変換部側と電力貯蔵部へのバイパス側とを切り換えると共に、バイパス側に切り換えた際に直流電力変換部を介することなく電力貯蔵部から負荷のうちの交流負荷への放電を行う切換スイッチとの少なくとも一方を設けていることを特徴としており、これにより次のような作用を有する。すなわち、交直電力変換部と直流電力変換部との間から直流負荷に電力を供給するための接続端子を設け、直流電力変換部と電力貯蔵部との間にあり、直流電力変換部側と直流負荷へのバイパス側とを切り換える切換スイッチと、交直電力変換部と直流電力変換部との間にあり、直流電力変換部側と電力貯蔵部へのバイパス側とを切り換える切換スイッチとの少なくとも一方を設けているので、負荷に電力を供給する際の電力変換部の損失を低減できるとともに負荷状況に応じて電力貯蔵部に蓄えられた電力を有効に供給できる。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の発明は、電源系統から得られる交流電力を変換した直流電力を蓄える電力貯蔵部と、電力貯蔵部への充電時に電源系統から得られる交流電力を直流電力に変換し、電力貯蔵部に蓄えた直流電力を電力貯蔵部からの放電時に交流電力に変換する交直電力変換部と充電時及び放電時に出力電圧を調整して出力する直流電力変換部とからなる電力変換部とを備えた電力貯蔵装置を用いて、負荷に電力を供給する電力貯蔵式電力供給方法において、交直電力変換部と直流電力変換部との間から負荷のうちの直流負荷に電力を供給することを特徴としており、これにより次のような作用を有する。すなわち、交直電力変換部と直流電力変換部との間から直流負荷へ電力を供給することにより、交直電力変換部及び系統連系用変圧器の損失を発生させない。また、直流負荷専用整流器も省略できる。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の発明は、電源系統から得られる交流電力を変換した直流電力を蓄える電力貯蔵部と、電力貯蔵部への充電時に電源系統から得られる交流電力を直流電力に変換し、電力貯蔵部に蓄えた直流電力を電力貯蔵部からの放電時に交流電力に変換する交直電力変換部と充電時及び放電時に出力電圧を調整して出力する直流電力変換部とからなる電力変換部とを備えた電力貯蔵装置を用いて、負荷に電力を供給する電力貯蔵式電力供給方法において、直流電力変換部と電力貯蔵部との間に切換スイッチを設けておき、電力貯蔵部の端子電圧が直流負荷を運転するのに適した予め設定された電圧範囲内のときは、電力貯蔵部に蓄えられた電力を、切換スイッチにより直流電力変換部を介することなく直接、直流負荷に供給し、電力貯蔵部の端子電圧が予め設定された電圧範囲外のときは、電力貯蔵部に蓄えられた電力を、切換スイッチにより直流電力変換部を介して直流負荷に供給することを特徴としており、これにより次のような作用を有する。すなわち、電力貯蔵部の端子電圧が直流負荷を運転するのに適した予め設定された電圧範囲内のときは、電力貯蔵部に蓄えられた電力を直流電力変換部を介することなく直接、直流負荷に供給するので、この時に直流電力変換部の損失を発生させることがない。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項２または３に係る電力貯蔵式電力供給方法であって、電力貯蔵部に蓄えられた電力を、直流電力変換部により電力貯蔵部からの入力電圧を直流負荷に適した電圧に調整することを特徴としており、これにより次のような作用を有する。すなわち、直流電力変換部により直流負荷に適した電圧に調整するので請求項２または３の作用に加え、電力貯蔵部の出力電圧が低下しても直流負荷に電力を供給できる。
【００１２】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項２ないし４に係る電力貯蔵式電力供給方法であって、電力貯蔵部に蓄えられた電力が直流負荷に供給しても余裕のあるときは、余裕分の電力を交直電力変換部を介して負荷のうちの交流負荷に供給することを特徴としており、これにより次のような作用を有する。すなわち、電力貯蔵部に蓄えられた電力が直流負荷に供給しても余裕のあるときは、直流負荷への電力供給に加えて交流負荷にも電力供給できるので、請求項２ないし４の作用に加えて、負荷の状況に応じて効率よく有効に電力貯蔵部から負荷に電力供給できる。
【００１３】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項２または４に記載の電力貯蔵式電力供給方法であって、交直電力変換部と直流電力変換部との間に切換スイッチを設けており、電力貯蔵部に蓄えられた電力が直流負荷に供給しても余裕があり、且つ電力貯蔵部の端子電圧が、交直電力変換部により交流負荷に適した電圧に変換可能な予め設定された電圧値以上のときは、切換スイッチにより直流電力変換部を介することなく、余裕分の電力を交直電力変換部を介して交流負荷に供給することを特徴としており、これにより次のような作用を有する。すなわち、電力貯蔵部に蓄えられた電力に余裕があり、且つ電力貯蔵部の端子電圧が、交流負荷に適した電圧に変換可能な予め設定された電圧値以上のときに、直流電力変換部を介することなく、余裕分の電力を交流負荷に供給できるので、請求項２または４の作用に加えて、このときに直流電力変換部の損失を発生させることがない。
【００１４】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項２ないし４に係る電力貯蔵式電力供給方法であって、電力貯蔵部に蓄えられた電力が直流負荷に供給するのに不足するときは、不足分の電力を交直電力変換部を介して直流負荷に供給することを特徴としており、これにより次のような作用を有する。すなわち、電力貯蔵部に蓄えられた電力が直流負荷に供給するのに不足するときは、電力貯蔵部から供給される電力に加えて不足分の電力を交直電力変換部を介して電源系統から直流負荷に供給するので、請求項２ないし４の作用に加えて、電力貯蔵部に蓄えられた電力が少なくなってきたときでも直流負荷に必要な電力を供給できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
第１の実施の形態
図１は、本発明の電力供給方法を実施するための電力貯蔵式電力供給システムの第１の実施の形態を示す構成図である。ここで電力貯蔵装置１は、電力を蓄える電力貯蔵部２と、交流電力を直流電力に、また直流電力を交流電力に変換する電力変換部３及び制御部６とからなり、系統連系用変圧器４を介して電源系統８に接続されている。電力変換部３は、電源系統８側にある交直電力変換部３ａと電力貯蔵部２側にある直流電力変換部３ｂとからなっており、交直電力変換部３ａと直流電力変換部３ｂとの間から直流電力を取り出すための接続端子Ｔを設け、昼間にピーク負荷を形成する直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）を接続端子Ｔに接続し、電力貯蔵装置１と並列に電源系統８側に昼間の交流負荷５ａ（５ａ1,５ａ2,５ａ3 ）を接続している。なお、図に記載していない夜間にも使用する直流及び交流負荷がある場合、それらに対しては電源系統８から電力を供給する。
【００１７】
スイッチＳ２は電源系統８に接続され、スイッチＳ２は交直電力変換部３ａと系統連系用変圧器４との間に設けられる。スイッチＳ３は直流電力変換部３ｂと電力貯蔵部２との間に設けられる。スイッチＳ４は交直電力変換部３ａと直流電力変換部３ｂとの接続点と直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）との間に設けられる。スイッチＳ５〜Ｓ７は交流負荷５ａ（５ａ1,５ａ2,５ａ3 ）に接続され、スイッチＳ８〜Ｓ１０は直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に接続されている。ここで、電源系統８は電力会社の電源系統として需要家構内の外部に記載しているが、需要家の自家用分散電源による系統であってもよい。系統連系用変圧器４は、電力貯蔵装置１の出力電圧を接続される系統の電圧に合わせるためのもので、低圧側例えば２００Ｖ系に接続される場合は省略することも可能である。また、系統連系用変圧器４は、電力変換部３と同一の箱体に収納されていてもよい。電力貯蔵部２は、鉛蓄電池、レドックスフロー電池、ナトリウム硫黄電池、亜鉛臭素電池、リチウムイオン電池などの２次電池または電気２重層コンデンサなどであり、直流電力を蓄えるものである。電力変換部３の交直電力変換部３ａと直流電力変換部３ｂは、各々場合に応じて電力貯蔵部２側または電源系統８側へ双方向に電力を送り出す機能を有している。交直電力変換部３ａは電力貯蔵部２への充電時には系統側の交流電力を直流電力に変換し、交流負荷５ａ（５ａ1,５ａ2,５ａ3 ）側への放電時には直流電力を交流電力に変換する機能を有している。また、直流電力変換部３ｂはその入出力電圧を任意に調整できる機能を有しており、充電時には電力貯蔵部２の充電に適した電圧に調整し、放電時には直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に適した電圧に調整することが可能である。このような構成及び機能を有する電力変換部３は、ゼロボルトからの充電及びゼロボルトまでの放電が可能で、特に放電時に電圧低下の大きい２次電池や初期充電の必要な２次電池、完全放電の必要な２次電池などに対して別途充電装置や完全放電装置を必要としないので有効である。制御部６は、電力貯蔵装置１の制御全般を行うもので、独立した箱体に納められていてもよいし、電力貯蔵部２または電力変換部３の箱体に別々納められるかまたはどちらか一方の箱体に納められていてもよい。
【００１８】
次に、本発明に係る第１の実施の形態の電力貯蔵式電力供給方法の動作について、図２ないし図６を用いて説明する。例えば電力負荷の小さい夜間に電力貯蔵部２として２次電池に電力を蓄え、昼間の負荷のピーク時に２次電池に蓄えた電力を負荷に供給し、負荷平準化を行う例について示す。
【００１９】
＜充電動作＞
図２に示すように、スイッチＳ２,Ｓ２,Ｓ３を閉じ、スイッチＳ４, Ｓ５〜Ｓ１０を開いておく。夜間、電力変換部３の交直電力変換部３ａにより、電源系統８から得られる交流電力を直流電力に変換し、直流電力変換部３ｂにより２次電池に適した充電条件に電圧を調整して２次電池に電力を蓄える。
【００２０】
＜第１の放電動作＞
図３に示すようにスイッチＳ２を開いて、スイッチＳ３,Ｓ４,Ｓ８〜Ｓ１０を閉じる。昼間のピーク時に、２次電池に蓄えた直流電力を電力変換部３の直流電力変換部３ｂを介して昼間のピーク負荷を形成する直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3）に供給する。直流電力変換部３ｂは２次電池の出力を入力とする入力電圧を直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に適した出力電圧に調整する。また、スイッチＳ１, Ｓ５〜Ｓ７を閉じて、交流負荷５ａ（５ａ1,５ａ2,５ａ3 ）へは電源系統８から電力を供給する。こうすることにより、交直電力変換部３ａを介することなく直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に電力を供給できるので、交直電力変換部３ａでの損失を発生させずに高効率で直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）の電力供給分だけ負荷平準化できる。
【００２１】
＜第２の放電動作＞
２次電池に蓄えられた電力量が直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に必要な電力量以上に余裕のある場合は、図４に示すように全てのスイッチＳ２〜Ｓ１０を閉じておき、２次電池から直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に電力を供給するとともに交流負荷５ａ（５ａ1,５ａ2,５ａ3 ）にも交直電力変換部３ａを介して交流電力を供給することが可能である。この場合、交流負荷５ａ（５ａ1,５ａ2,５ａ3 ）は電源系統８と電力貯蔵装置１とから電力を供給される。こうすることにより、直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に高効率に電力を供給するとともに交流負荷５ａ（５ａ1,５ａ2,５ａ3 ）にも余裕の電力を供給できて電力貯蔵部２に蓄えられた電力を有効に利用できる。また、何らかの理由で直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）を使用しない場合は、スイッチＳ４, Ｓ８〜Ｓ１０を開いて、交流負荷５ａ（５ａ1,５ａ2,５ａ3 ）のみに２次電池に蓄えた直流電力を交直電力変換部３ａを介して交流電力に変換して供給することもできる。この場合は、高効率化には寄与しないが、電力貯蔵部２に蓄えた電力を有効に使用でき、電力貯蔵装置の運用が拡がり、電力供給システムとしての信頼性も向上する。
【００２２】
＜第３の放電動作＞
２次電池に蓄えられた電力量が直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に必要な電力量に対して不足する場合は、図５に示すように全てのスイッチＳ２〜Ｓ１０を閉じておき、２次電池から直流電力変換部３ａを介して直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に直流電力を供給するとともに、電源系統８から交直電力変換部３ａを介して交流電力を直流電力に変換し、直流電力の不足分を直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に供給することもできる。また、２次電池が完全放電したとき以外にも２次電池が故障したときや点検時などのように、２次電池から直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に電力を供給できない場合は、電源系統８から交直電力変換部３ａを介して交流電力を直流電力に変換し、必要な直流電力全てを直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に供給することも可能であり、こうすることで電力供給システムとしての信頼性を高めることができる。
【００２３】
＜第４の放電動作＞
電源系統８が事故などで停電した場合、それを検知し、図６に示すようにスイッチＳ１を開いて、電源系統８と需要家構内系統とを完全に切り離した状態で、また、予め定められた交流重要負荷５ａ1’及び直流重要負荷５ｂ1’以外の負荷を必要に応じてスイッチＳ６,Ｓ７,Ｓ９,Ｓ１０ により切り離し、電力貯蔵装置１を自立運転し、交流重要負荷５ａ1’及び直流重要負荷５ｂ1’のみに２次電池に蓄えられた電力を供給することも可能であり、非常用電源としても使用できる。
【００２４】
＜第２の放電動作＞ないし＜第４の放電動作＞において、交直電力変換部３ａは、直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）を運転するのに適した電圧範囲において動作可能なものである。
【００２５】
本実施の形態の電力貯蔵式電力供給システムの動作の制御は制御部６において、前もって負荷状況の調査などの結果をもとにプログラミングされることにより計画的に行われてもよいし、リアルタイムで負荷状況や２次電池の貯蔵電力量を把握して自動で行われてもよい。
【００２６】
本実施の形態では２次電池の放電時に従来のように直流負荷に対し、電力変換部３の交直電力変換部３ａ及び直流電力変換部３ｂを必ず通過するのではなく、主として直流電力変換部３ｂのみを介して直流電力を供給することで交直電力変換部３ａを通過するときの損失を発生させずに済む。このことから昼間の負荷ピークを形成する直流負荷に優先的に２次電池に蓄えている電力を供給するように動作させることでより効率の高い電力供給システムを構築できる。また、１台の電力変換部３の交直電力変換部３ａと直流電力変換部３ｂを負荷状況や貯蔵電力量などに応じて適切に制御することにより、より効率的に２次電池に蓄えられた電力を有効に使用し、かつ、電力供給の信頼性が高い電力供給システムを構築できる。
【００２７】
第２の実施の形態
図７は、本発明の電力供給方法を実施するための電力貯蔵式電力供給システムの第２の実施の形態を示す構成図である。本実施の形態においては、交直電力変換部３ａと直流電力変換部３ｂとの間から直流負荷５ｂに電力を供給するための接続端子Ｔを設け、電力貯蔵部２と電力変換部３の直流電力変換部３ｂとの間に切換スイッチ７ａを設け、電力貯蔵部２から電力変換部３の直流電力変換部３ｂを介することなく直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に電力を供給できるバイパス９ａを設けた本発明の電力貯蔵装置を用いている。ここで電力貯蔵部２の充電完了後の端子電圧は直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）を運転するのに適した電圧に設定されている。その他については第１の実施の形態と同様である。
【００２８】
次に、本発明に係る第２の実施の形態の電力貯蔵式電力供給方法の動作について、図７ないし図９を用いて説明する。
【００２９】
＜充電動作＞
亜鉛臭素電池など完全放電を必要とする２次電池では端子電圧がゼロボルトの状態から充電する必要があり、この状態のときに直流電力変換部３ｂを介することなく充電すると過電流となり、交直電力変換部３ａや２次電池を破損する恐れがある。そこで充電初期においては、図７において、スイッチＳ１,Ｓ２,Ｓ３を閉じ、スイッチＳ４,Ｓ５〜Ｓ１０ を開いておく。２次電池への充電初期から２次電池の端子電圧が過電流などで問題が発生しない予め設定された電圧値になるまでの期間は、切換スイッチ７ａを直流電力変換部３ｂ側に接続し、第１の実施の形態の電力貯蔵式電力供給方法の動作と同様に直流電力変換部３ｂを介して２次電池へ充電する。
【００３０】
次に充電が進み、２次電池の端子電圧が、充電に適した予め設定された電圧値以上に上昇した後は、図８に示すようにスイッチＳ４を閉じ、切換スイッチ７ａをバイパス９ａ側に切り換えて、直流電力変換部３ｂを介することなく２次電池を充電する。この方法によると、充電後半の期間で直流電力変換部３ｂを介することなく、２次電池に電力を充電することができるので直流電力変換部３ｂでの損失の発生を防止でき、より効率的な充電が可能となる。
【００３１】
＜放電動作＞
昼間のピーク時に直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に２次電池から電力を供給する第１の実施の形態で記載した＜第１の放電動作＞に対応する例について説明する。２次電池の端子電圧が直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）を運転するのに適した電圧範囲のときは、図９に示すようにスイッチＳ２,Ｓ４ を開いておき、切換スイッチ７ａをバイパス９ａ側にして直流電力変換部３ｂを介することなく直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に直流電力を供給する。放電が進み、２次電池の端子電圧が次第に低下し、端子電圧が直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）を運転するのに適した電圧範囲を逸脱する前に、切換スイッチ７ａを直流電力変換部３ｂ側に切り換え、スイッチＳ４を閉じて、直流電力変換部３ｂにより直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）を運転するのに適した電圧範囲に調節して直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に電力を供給する。
【００３２】
なお、直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）が無瞬断で電力供給しなければならない負荷を含む場合は、２次電池の端子電圧が直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）を運転するのに適した電圧範囲を逸脱する前に、スイッチＳ４を閉じて、電力変換部３内の図示されていない電解コンデンサを２次電池から充電した後に切換スイッチ７ａを直流電力変換部３ｂ側に切り換えることにより、切り換えの期間は電解コンデンサに蓄えられた電力で直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に電力を供給するなどの無瞬断で切り換える手段を設ける必要がある。
【００３３】
本実施の形態においては、第１の実施の形態で記載した＜第２の放電動作＞ないし＜第４の放電動作＞に対応する放電動作も同様に行える。すなわち、図９で説明した方法で直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に電力を供給するとともに、２次電池に蓄えられた電力量に余裕のあるときは,スイッチＳ２ を閉じて交直電力変換部３ａを介して交流負荷５ａ（５ａ1,５ａ2,５ａ3 ）に余裕分の電力を供給することもできるし、２次電池に蓄えられた電力量が不足するときは、スイッチＳ２を閉じて電源系統８から交直電力変換部３ａを介して直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3） に不足分の電力を供給することもできるし、電源系統８が停電したときは、スイッチＳ２を開けて、電力貯蔵装置１を自立運転動作させることも可能である。ここで、交直電力変換部３ａは、直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）を運転するのに適した電圧範囲において動作可能なものである。
【００３４】
この方法によると２次電池からの放電の初期段階において直流電力変換部３ｂを介することなく直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に電力を供給することができるので直流電力変換部３ｂでの損失の発生を防止でき、より効率的な電力供給が可能となる。
【００３５】
第３の実施の形態
図１０は、本発明の電力供給方法を実施するための電力貯蔵式電力供給システムの第３の実施の形態を示す構成図である。本実施の形態においては、交直電力変換部３ａと直流電力変換部３ｂとの間から直流負荷５ｂに電力を供給するための接続端子Ｔを設け、電力変換部３の交直電力変換部３ａと直流電力変換部３ｂとの間に切換スイッチ７ｂを設け、交直電力変換部３ａから直流電力変換部３ｂを介することなく電力貯蔵部２を充電するためのバイパス９ｂを設けた本発明の電力貯蔵装置を用いている。その他については第１の実施の形態と同様である。
【００３６】
次に、本発明に係る第３の実施の形態の電力貯蔵式電力供給方法の動作について、図１０ないし図１２を用いて説明する。
【００３７】
＜充電動作＞
２次電池への充電初期から２次電池の端子電圧が、過電流などで問題が発生しない交直電力変換部３ａによる充電に適した予め設定された電圧値になるまでの期間は、図１０において、スイッチＳ２,Ｓ２,Ｓ３を閉じ、スイッチＳ４, Ｓ５〜Ｓ１０を開いておき、切換スイッチ７ｂを直流電力変換部３ｂ側に接続し、第１の実施の形態の電力貯蔵式電力供給方法の動作と同様に直流電力変換部３ｂを介して２次電池を充電する。
【００３８】
充電が進み、２次電池の端子電圧が交直電力変換部３ａによる充電に適した予め設定された電圧値以上に上昇した後は、図１１に示すように切換スイッチ７ｂをバイパス９ｂ側に切り換えて、直流電力変換部３ｂを介することなく２次電池を充電する。この方法によると、充電後半の期間で直流電力変換部３ｂを介することなく２次電池を充電することができるので直流電力変換部３ｂでの損失の発生を防止できる。
【００３９】
＜放電動作＞
昼間、負荷への放電時の動作については、切換スイッチ７ｂを直流電力変換部３ｂ側にし、第１の実施の形態の電力貯蔵式電力供給方法の動作と同様に実施する。さらに２次電池に蓄えられた電力量が直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に必要な電力量以上に余裕のある場合で且つ、２次電池の端子電圧が交直電力変換部３ａにより交流負荷５ａ（５ａ1,５ａ2,５ａ3 ）に適した電圧に変換可能な予め設定された電圧値以上のときは、図１２に示すように切換スイッチ７ｂをバイパス９ｂ側にして、２次電池から直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に直流電力変換部３ｂを介して電力を供給するとともに、直流電力変換部３ｂを介することなく、交直電力変換部３ａにより交流電力に変換して交流負荷５ａ（５ａ1,５ａ2,５ａ3 ）に交流電力を供給する。放電が進んで２次電池の端子電圧が低下して、交直電力変換部３ａにより交流負荷５ａ（５ａ1,５ａ2,５ａ3 ）に適した電圧に変換可能な予め設定された電圧値以下になる前に切換スイッチ７ｂを直流電力変換部３ｂ側に切り換えて、第１の実施の形態の＜第２の放電動作＞説明と同様に、直流電力変換部３ｂにより電圧を調整して直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）に直流電力を供給するとともに、交直電力変換部３ａにより交流電力に変換して交流負荷５ａ（５ａ1,５ａ2,５ａ3 ）に交流電力を供給する。ここで、交直電力変換部３ａは、直流負荷５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）を運転するのに適した電圧範囲において動作可能なものである。
【００４０】
以上のように動作させることにより、放電時において、２次電池の端子電圧が予め設定された電圧値以上にあるときの直流電力変換部３ｂの損失を低減できる。また、第２の実施の形態と第３の実施の形態を組み合わせた形態も可能であり、切換スイッチ７ａと７ｂを設けて第２の実施の形態と第３の実施の形態で記載した動作を行わせることもできる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、次のような効果を奏する。
【００４２】
請求項１によれば、電源系統から得られる交流電力を変換した直流電力を蓄える電力貯蔵部と、電力貯蔵部への充電時に電源系統から得られる交流電力を直流電力に変換し、電力貯蔵部に蓄えた直流電力を電力貯蔵部からの放電時に交流電力に変換する交直電力変換部と充電時及び放電時に出力電圧を調整して出力する直流電力変換部とからなる電力変換部とを備えて負荷に電力を供給する電力貯蔵装置において、交直電力変換部と直流電力変換部との間から直流負荷に電力を供給するための接続端子を設け、直流電力変換部と電力貯蔵部との間にあり、直流電力変換部側と直流負荷へのバイパス側とを切り換えると共に、バイパス側に切り換えた際に直流電力変換部を介することなく電力貯蔵部から直流負荷への放電を行う切換スイッチと、交直電力変換部と直流電力変換部との間にあり、直流電力変換部側と電力貯蔵部へのバイパス側とを切り換えると共に、バイパス側に切り換えた際に直流電力変換部を介することなく電力貯蔵部から負荷のうちの交流負荷への放電を行う切換スイッチとの少なくとも一方を設けており、負荷に電力を供給する際の電力変換部の損失を低減するとともに、負荷状況に応じて電力貯蔵部に蓄えられた電力を有効に供給できるので、電力貯蔵式電力供給システムの効率、利用率及び信頼性が高まる。
【００４３】
請求項２によれば、電源系統から得られる交流電力を変換した直流電力を蓄える電力貯蔵部と、電力貯蔵部への充電時に電源系統から得られる交流電力を直流電力に変換し、電力貯蔵部に蓄えた直流電力を電力貯蔵部からの放電時に交流電力に変換する交直電力変換部と充電時及び放電時に出力電圧を調整して出力する直流電力変換部とからなる電力変換部とを備えた電力貯蔵装置を用いて、負荷に電力を供給する電力貯蔵式電力供給方法において、交直電力変換部と直流電力変換部との間から昼間の直流負荷へ電力を供給することにより、交直電力変換部及び系統連系用変圧器の損失を発生させないので、高効率な直流負荷への電力供給が可能となる。また、電力貯蔵部の直流電力を供給することにより直流負荷専用整流器を省略できるので、整流器での損失も防止でき、かつコストダウンにもなる。
【００４４】
請求項３によれば、電力貯蔵部の端子電圧が直流負荷を運転するのに適した予め設定された電圧範囲内のときは、電力貯蔵部に蓄えられた電力を、直流電力変換部を介することなく直接、直流負荷に供給するため、この時に直流電力変換部の損失を発生させないので、請求項２の効果に加えてさらに高効率な直流負荷への電力供給が行える。
【００４５】
請求項４によれば、電力貯蔵部の出力電圧が低下しても直流電力変換部により直流負荷に適した電圧に調整するので、請求項２及び３の効果に加えて電力貯蔵部に蓄えた電力を有効に使用でき、電力貯蔵部の必要容量を低減できる。
【００４６】
請求項５によれば、電力貯蔵部に蓄えられた電力が直流負荷に供給しても余裕のあるときは、電力変換部の交直電力変換部を介して交流負荷に余裕分の電力を供給することができるので、請求項２ないし４の効果に加えて電力貯蔵部に蓄えた電力を負荷の状況に応じてより有効に使用できる。
【００４７】
請求項６によれば、電力貯蔵部に蓄えられた電力に余裕があり、且つ電力貯蔵部の端子電圧が、交流負荷に適した電圧に変換可能な予め設定された電圧値以上のときに、直流電力変換部を介することなく、余裕分の電力を交流負荷に供給できるため、このときに直流電力変換部の損失を発生させないので、請求項２ないし５の効果に加えてさらに高効率な負荷への電力供給が可能となる。
【００４８】
請求項７によれば、電力貯蔵部に蓄えられた電力が直流負荷に供給するのに不足するときは、電力貯蔵部から供給される電力に加えて不足分の電力を交直電力変換部を介して電源系統から直流負荷に供給するため、電力貯蔵部に蓄えられた電力が少なくなってきたときでも直流負荷に必要な電力を供給できるので、請求項２ないし４の効果に加えて、直流負荷に安定して電力を供給することができ、電力供給の信頼性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電力供給方法を実施するための電力貯蔵式電力供給システムの第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態の充電動作を説明する図である。
【図３】本発明に係る第１の実施の形態の第１の放電動作を説明する図である。
【図４】本発明に係る第１の実施の形態の第２の放電動作を説明する図である。
【図５】本発明に係る第１の実施の形態の第３の放電動作を説明する図である。
【図６】本発明に係る第１の実施の形態の第４の放電動作を説明する図である。
【図７】本発明の電力供給方法を実施するための電力貯蔵式電力供給システムの第２の実施の形態を示す構成図である。
【図８】本発明に係る第２の実施の形態の充電動作を説明する図である。
【図９】本発明に係る第２の実施の形態の放電動作を説明する図である。
【図１０】本発明の電力供給方法を実施するための電力貯蔵式電力供給システムの第３の実施の形態を示す構成図である。
【図１１】本発明に係る第３の実施の形態の充電動作を説明する図である。
【図１２】本発明に係る第３の実施の形態の放電動作を説明する図である。
【図１３】従来の電力貯蔵式電力供給システムの構成図である。
【図１４】従来の電力供給方法の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１  電力貯蔵装置
２  電力貯蔵部
３  電力変換部
３ａ  交直電力変換部
３ｂ  直流電力変換部
４  系統連系用変圧器
５ａ（５ａ1，５ａ2，５ａ3）  交流負荷
５ａ1' 交流重要負荷
５ｂ（５ｂ1，５ｂ2，５ｂ3） 直流負荷
５ｂ1’直流重要負荷
６  制御部
７ａ，７ｂ  切換スイッチ
８  電源系統
９ａ，９ｂ   バイパス
１０  直流負荷専用整流器
Ｔ  接続端子
Ｓ２〜Ｓ１０ スイッチ
【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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