JP4223653B2 - 電力貯蔵装置及び電力貯蔵式電力供給方法 - Google Patents
電力貯蔵装置及び電力貯蔵式電力供給方法 Download PDFInfo
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Description
【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
Claims (7)
- 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。 - 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。 - 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。
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