JP6585705B2 - 充放電システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、充放電システムに関する。

自然エネルギーを利用した発電装置の変動電力抑制用途や、負荷平準化を目的としたピークシフト用途で使用する蓄電システムの大規模化(高出力、大容量化)が進んでいる。
従来の大規模蓄電システムとしては、例えば、公知技術として、風力発電等の出力電力が変動する発電装置と蓄電池システムを組み合わせて電力系統へ出力する電力の変動を抑制していた。

特開２００８−２３６８２１号公報

ところで、既設の蓄電システムにおいては、既に設置されている充放電装置の保守点検を行ったり、システム拡張に伴う拡張機器（充放電装置等）の試験調整を行ったりする必要があるが、これらの場合には、充放電装置の充放電電力が電力系統を介して授受されており、条件によっては電力系統の電圧変化や逆潮流等の問題を引き起こす虞があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電力系統に影響を与えること無く、保守点検対象装置あるいは試験対象装置の充電試験あるいは放電試験を行うことが可能な充放電システムを提供することにある。

実施形態の充放電システムは、商用交流電力系統と電力線を介して接続される電力補償充放電装置と、充電試験あるいは放電試験の対象となる試験対象装置が、電力線を介して電力補償充放電装置に接続された場合に、商用交流電力系統からの条件で制約をうけない範囲内で商用交流電力系統に出力する電力を一定又はゼロとするように、電力線上で、試験対象装置の充電電力が電力補償充放電装置の放電電力と釣り合うように、あるいは、試験対象装置の放電電力が電力補償充放電装置の充電電力と釣り合うように、試験対象装置及び電力補償充放電装置に対して充放電指令を与え、試験対象装置の充電あるいは放電を行わせる充放電コントローラと、を備えている。
そして、電力補償充放電装置は、電力線に複数台接続され、複数台の電力補償充放電装置は、電圧制御群に属する電力補償充放電装置及び電力制御群に属する電力補償充放電装置を含み、充放電コントローラは、複数台の電力補償充放電装置のうち少なくとも一部に充放電指令を与え、充放電指令が与えられていない電力補償充放電装置を除く電力補償充放電装置により試験対象装置の充電あるいは放電を行うとともに、試験対象装置及び電力制御群に属する電力補償充放電装置に対して充放電指令を与える。

図１は、実施形態の原理説明図である。 図２は、第１実施形態の充放電システムの概要構成ブロック図である。 図３は、充放電装置の概要構成ブロック図である。 図４は、セルモジュール、ＣＭＵ及びＢＭＵの詳細構成説明図である。 図５は、充放電コントローラの概要構成ブロック図である。 図６は、第２実施形態の充放電システムの概要構成ブロック図である。 図７は、第３実施形態の説明図である。 図８は、第４実施形態の説明図である。 図９は、第５実施形態の説明図である。 図１０は、第６実施形態の説明図である。

次に図面を参照して実施形態について詳細に説明する。
まず、実施形態の詳細な説明に先立ち、実施形態の原理説明を行う。

［１］原理説明
図１は、実施形態の原理説明図である。
充放電システム１は、電力系統２に電力線ＰＬを介して接続された充放電装置３−１〜３−ｎ（ｎ：自然数）と、充放電装置３−１〜３−ｎの制御を行う充放電コントローラ４と、を備えている。

ここで、充放電装置３−１〜３−ｎは、通常運用時には、電力系統２からの電力を充電し、電力系統２に対して電力を放電することにより、電力系統２の負荷平準化を目的としたピークシフト用途等に用いられるものである。
また、電力系統２としては、交流系統あるいは直流系統のいずれであっても適用が可能である。

以下、このような充放電システム１に対し、新たに充放電装置５及び蓄電装置６を追加して、充放電システム１の機能拡張（充放電能力拡充）を行う場合を例として説明する。

ここで、追加される充放電装置５及び蓄電装置６を接続して試験対象装置７とするものとする。また、蓄電装置６としては、リチウム電池等の二次電池、大容量コンデンサ、フライホイール蓄電装置等を用いることが可能である。

上記構成において、充放電装置３−１〜３−ｎは、電力補償充放電装置として機能し、試験対象装置７の充放電電力が電力系統２への影響を与えないようにしている。

具体的には、試験対象装置７が放電している場合には、充放電装置３−１〜３−ｎは、試験対象装置７からの放電電力を全て充放電装置３−１〜３−ｎへの充電電力として充電を行い、あるいは、全て充放電装置３−１〜３−ｎで消費することにより電力系統２へ放電電力が流れ込まないようにしている。

また、試験対象装置７が充電している場合には、充放電装置３−１〜３−ｎは、試験対象装置７への充電電力を全て充放電装置３−１〜３−ｎからの放電電力で充電することにより、電力系統２へ充電電力が流れ込まないようにしている。

以下、具体的な動作を説明する。
まず、試験対象蓄電装置である蓄電装置６を試験対象充放電装置である充放電装置５を介して充電する充電試験を行う場合について説明する。

充放電コントローラ４は、試験対象装置７の充電電力量に対応する試験対象充放電指令値信号Ｃ１を充放電装置５に出力する。

さらに充放電コントローラ４は、充放電装置３−１〜３−ｎの放電能力に応じて、試験対象充放電指令値信号Ｃ１に対応する充電電力量に等しい、放電電力量を分配するように電力補償充放電指令値信号ＣＳ-１〜ＣＳ―ｎを充放電装置３−１〜３−ｎに出力する。

この結果、充放電装置３−１〜３−ｎは、入力された電力補償充放電指令値信号ＣＳ-１〜ＣＳ―ｎに基づく放電電力でそれぞれ放電を行う。
一方、試験対象装置７の充放電装置５は、試験対象充放電指令値信号Ｃ１に基づく充電電力で蓄電装置６を充電する。

このとき、試験対象充放電指令値信号Ｃ１に従って試験対象装置７が充電する際に、充放電装置３−１〜３−ｎが試験対象装置７の電力リプルを吸収するよう放電動作を行うことにより、電力系統２に出力する電力を一定またはゼロとすることができ、電力系統２からの条件で制約をうけることなく試験対象装置７の試験調整や保守点検が可能となる。

次に、試験対象蓄電装置である蓄電装置６が試験対象充放電装置である充放電装置５を介して放電する放電試験を行う場合について説明する。
まず、充放電コントローラ４は、試験対象装置７の放電電力量に対応する試験対象充放電指令値信号Ｃ１を充放電装置５に出力する。

さらに充放電コントローラ４は、充放電装置３−１〜３−ｎの充電能力に応じて、試験対象充放電指令値信号Ｃ１に対応する放電電力量に等しい、充電電力量を分配するように電力補償充放電指令値信号ＣＳ-１〜ＣＳ―ｎを充放電装置３−１〜３−ｎに出力する。

この結果、試験対象装置７の充放電装置５は、試験対象充放電指令値信号Ｃ１に基づく放電電力で蓄電装置６を放電させる。
一方、充放電装置３−１〜３−ｎは、入力された電力補償充放電指令値信号ＣＳ-１〜ＣＳ―ｎに基づく充電電力量でそれぞれ充電を行う。

このとき、試験対象充放電指令値信号Ｃ１に従って試験対象装置７が放電する際に、充放電装置３−１〜３−ｎが試験対象装置７の電力リプルを吸収するよう充電動作を行うことにより、電力系統２に出力する電力を一定またはゼロとすることができ、電力系統２からの条件で制約をうけることなく試験対象装置７の試験調整や保守点検が可能となる。

次に実施形態について説明する。

［２］第１実施形態
図２は、第１実施形態の充放電システムの概要構成ブロック図である。
図２において、図１と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
第１実施形態の充放電システム１Ａは、電力系統２に接続された充放電装置３−１〜３−ｎ（ｎ：自然数）と、充放電装置３−１〜３−ｎの制御を行う充放電コントローラ４と、試験対象装置７と、を備えている。

上記構成において、試験対象装置７が放電する際には、電力補償充放電装置として機能する充放電装置３−１〜３−ｎが充電することでエネルギー（電力）を蓄積し、試験対象装置７が充電する際には電力補償充放電装置として機能する充放電装置３−１〜３−ｎが放電することでエネルギー（電力）を放出する。

したがって、電力補償充放電装置として機能する充放電装置３−１〜３−ｎのエネルギー容量は、試験対象装置７のエネルギー容量よりも大きいことが望ましい。しかしながら、もし電力補償充放電装置として機能する充放電装置３−１〜３−ｎのエネルギー容量が試験対象蓄電装置2のエネルギー容量よりも小さい場合には、不足分は電力系統２からエネルギーを授受するように構成すればよい。

これにより、試験対象装置７の充放電に伴う電力系統２への電力変動を低減することができ、電力系統からの条件で制約を減らして試験対象装置の試験調整や保守点検を行うことが可能となる。

次に充放電装置３−１〜３−ｎについて説明する。
充放電装置３−１〜３−ｎは、同様の構成をしているので、充放電装置３−１について説明する。
図３は、充放電装置の概要構成ブロック図である。
以下の説明においては、電力系統２が交流電力系統であるものとして説明する。
充放電装置３−１は、大別すると、電力を蓄える蓄電池装置８−１と、蓄電池装置８−１から供給された直流電力を所望の電力品質を有する交流電力に変換して電力系統２あるいは試験対象装置７に供給し、あるいは、電力系統２あるいは試験対象装置７から供給された交流電力を直流電力に変換して蓄電装置８−１に供給する電力調和装置（ＰＣＳ：Power Conditioning System）９−１と、を備えている。

蓄電池装置８−１は、大別すると、複数の電池盤２１−１〜２１−Ｎ（Ｎは自然数）と、電池盤２１−１〜２１−Ｎが接続された電池端子盤２２と、を備えている。
電池盤２１−１〜２１−Ｎは、互いに並列に接続された複数の電池ユニット２３−１〜２３−Ｍ（Ｍは自然数）と、ゲートウェイ装置２４と、後述のＢＭＵ（Battery Management Unit：電池管理装置）及びＣＭＵ（Cell Monitoring Unit：セル監視装置）に動作用の直流電源を供給する直流電源装置２５と、を備えている。

ここで、電池ユニットの構成について説明する。
電池ユニット２３−１〜２３−Ｍは、それぞれ、高電位側電源供給ライン（高電位側電源供給線）ＬＨ及び低電位側電源供給ライン（低電位側電源供給線）ＬＬを介して、出力電源ライン（出力電源線；母線）ＬＨＯ、ＬＬＯに接続され、主回路である電力変換装置１２に電力を供給している。

電池ユニット２３−１〜２３−Ｍは、同一構成であるので、電池ユニット２３−１を例として説明する。
電池ユニット２３−１は、大別すると、複数（図１では、２４個）のセルモジュール３１−１〜３１−２４と、セルモジュール３１−１〜３１−２４にそれぞれ設けられた複数（図１では、２４個）のＣＭＵ３２−１〜３２−２４と、セルモジュール３１−１２とセルモジュール３１−１３との間に設けられたサービスディスコネクト３３と、電流センサ３４と、コンタクタ３５と、を備え、複数のセルモジュール３１−１〜３１−２４、サービスディスコネクト３３、電流センサ３４及びコンタクタ３５は、直列に接続されている。

ここで、セルモジュール３１−１〜３１−２４は、電池セルを複数、直並列に接続されて組電池を構成している。そして、複数の直列接続されたセルモジュール３１−１〜３１−２４で組電池群を構成している。

さらに電池ユニット２３−１は、ＢＭＵ３６を備え、各ＣＭＵ３２−１〜３２−２４の通信ライン、電流センサ３４の出力ラインは、ＢＭＵ３６に接続されている。
ＢＭＵ３６は、ゲートウェイ装置２４の制御下で、電池ユニット２３−１全体を制御し、各ＣＭＵ３２−１〜３２−２４との通信結果（後述する電圧データ及び温度データ）及び電流センサ３４の検出結果に基づいてコンタクタ３５の開閉制御を行う。

次に電池端子盤の構成について説明する。
電池端子盤２２は、電池盤２１−１〜２１−Ｎに対応させて設けられた複数の盤遮断器４１−１〜４１−Ｎと、蓄電池装置１１全体を制御するマイクロコンピュータとして構成されたマスタ（Master）装置４２と、を備えている。

マスタ装置４２には、ＰＣＳ９−１との間に、ＰＣＳ９−１のＵＰＳ（Uninterruptible Power System）１２Ａを介して供給される制御電源線５１と、イーサネット（登録商標）として構成され、通信バスとして機能してＢＭＵ３６がＰＣＳ９−１との間で直接制御データのやりとりを行う制御通信線５２と、制御通信線５２に電気的に接続され、通信バスとして機能して他のＢＭＵ３６との間で直接データのやりとりを行う通信線５３と、が接続されている。

ここで、セルモジュール３１−１〜３１−２４、ＣＭＵ３２−１〜３２−２４およびＢＭＵ３６の詳細構成について説明する。

図４は、セルモジュール、ＣＭＵ及びＢＭＵの詳細構成説明図である。
セルモジュール３１−１〜３１−２４は、それぞれ、直列接続された複数（図４では、１０個）の電池セル６１−１〜６１−１０を備えている。

ＣＭＵ３２−１〜３２−２４は、対応するセルモジュール３１−１〜３１−２４を構成している電池セルの電圧及び所定箇所の温度を測定するための電圧温度計測ＩＣ（Analog Front End IC:AFE-IC）６２と、それぞれが対応するＣＭＵ３２−１〜３２−２４全体の制御を行うＭＰＵ６３と、ＢＭＵ３６との間でＣＡＮ通信を行うためのＣＡＮ（Controller Area Network）規格に則った通信コントローラ６４と、セル毎の電圧に相当する電圧データ及び温度データを格納するメモリ６５と、を備えている。

以下の説明において、セルモジュール３１−１〜３１−２４のそれぞれと、対応するＣＭＵ３２−１〜３２−２４と、を合わせた構成については、電池モジュール３７−１〜３７−２４と呼ぶものとする。例えば、セルモジュール３１−１と対応するＣＭＵ３２−１を合わせた構成を電池モジュール３７−１と呼ぶものとする。

また、ＢＭＵ３６は、ＢＭＵ３６全体を制御するＭＰＵ７１と、ＣＭＵ３２−１〜３２−２４との間でＣＡＮ通信を行うためのＣＡＮ規格に則った通信コントローラ７２と、ＣＭＵ３２−１〜３２−２４から送信された電圧データ及び温度データを格納するメモリ７３と、を備えている。

次に充放電コントローラ４について説明する。
図５は、充放電コントローラの概要構成ブロック図である。

充放電コントローラ４は、図５に示すように、試験対象充放電指令値信号Ｃ１を出力する充放電指令部４Ａと、試験対象充放電指令値信号Ｃ１の符号を反転して出力するためのゲイン制御部４Ｂと、符号が反転された試験対象充放電指令値信号Ｃ１に基づいて、電力補償充放電指令値信号ＣＳ−１〜ＣＳ−ｎを生成する分配部４Ｃと、を備えている。

ここで、ゲイン制御部４Ｂが試験対象充放電指令値信号Ｃ１の符号を反転して出力するのは、試験対象充放電指令値Ｃ１が放電（例えば、１ｋＷ放電）であれば、符号が反転された試験対象充放電指令値Ｃ１は充電（例えば、１ｋＷ充電）に相当する信号とするためである。

この結果、分配部４Ｃは、試験対象装置７が充電試験を行う場合には、放電量を決定するための電力補償充放電指令値信号ＣＳ−１〜ＣＳ−ｎを出力し、試験対象装置７が放電試験を行う場合には、充電量を決定するための電力補償充放電指令値信号ＣＳ−１〜ＣＳ−ｎを出力することとなる。

また、試験対象装置７は、電力を蓄える試験対象蓄電池装置である蓄電装置６と、蓄電装置６から供給された直流電力を所望の電力品質を有する交流電力に変換して供給し、あるいは、供給された交流電力を直流電力に変換して蓄電装置６に供給する電力調和装置（ＰＣＳ：Power Conditioning System）５Ａと、を備えている。

次に第１実施形態の主要動作を説明する。
まず、試験対象蓄電装置である蓄電装置６を試験対象充放電装置であるＰＣＳ５を介して充電する充電試験を行う場合について説明する。
充放電コントローラ４は、試験対象装置７の充電電力量に対応する試験対象充放電指令値信号Ｃ１をＰＣＳ５Ａに出力する。

さらに充放電コントローラ４は、充放電装置３−１〜３−ｎの放電能力に応じて、試験対象充放電指令値信号Ｃ１に対応する充電電力量に等しい、放電電力量を分配するように電力補償充放電指令値信号ＣＳ-１〜ＣＳ―ｎを充放電装置３−１〜３−ｎのＰＣＳ９−１〜ＰＣＳ−ｎに出力する。

この結果、充放電装置３−１〜３−ｎのＰＣＳ９−１〜ＰＣＳ９−ｎは、入力された電力補償充放電指令値信号ＣＳ-１〜ＣＳ―ｎに基づく放電電力となるように、蓄電装置８−１〜８−ｎの放電動作をそれぞれ行わせる。

一方、試験対象装置７のＰＣＳ５Ａは、試験対象充放電指令値信号Ｃ１に基づく充電電力で蓄電装置６を充電する。

このとき、試験対象充放電指令値信号Ｃ１に従って試験対象装置７が充電する際に、電力補償充放電指令値信号ＣＳ−１〜ＣＳ−ｎに従って、充放電装置３−１〜３−ｎのＰＣＳ９−１〜ＰＣＳ９−ｎが試験対象装置７の電力リプルを吸収するように蓄電装置８−１〜８−ｎの放電動作を行わせることにより、電力系統２に出力する電力を一定またはゼロとすることができ、電力系統２からの条件で制約をうけることなく試験対象装置７の試験調整や保守点検が可能となる。

次に、試験対象蓄電装置である蓄電装置６が試験対象充放電装置であるＰＣＳ５Ａを介して放電する放電試験を行う場合について説明する。
まず、充放電コントローラ４は、試験対象装置７の放電電力量に対応する試験対象充放電指令値信号Ｃ１をＰＣＳ５Ａに出力する。

さらに充放電コントローラ４は、充放電装置３−１〜３−ｎの充電能力に応じて、試験対象充放電指令値信号Ｃ１に対応する放電電力量に等しい、充電電力量を分配するように電力補償充放電指令値信号ＣＳ-１〜ＣＳ―ｎを充放電装置３−１〜３−ｎのＰＣＳ９−１〜ＰＣＳ−ｎに出力する。

この結果、試験対象装置７のＰＣＳ５Ａは、試験対象充放電指令値信号Ｃ１に基づく放電電力で蓄電装置６を放電させる。
一方、充放電装置３−１〜３−ｎのＰＣＳ９−１〜ＰＣＳ−ｎは、入力された電力補償充放電指令値信号ＣＳ-１〜ＣＳ―ｎに基づく充電電力量となるように、蓄電装置８−１〜８−ｎの充電動作をそれぞれ行わせる。

このとき、試験対象充放電指令値信号Ｃ１に従って試験対象装置７が放電する際に、充放電装置３−１〜３−ｎのＰＣＳ９−１〜９−ｎが試験対象装置７の電力リプルを吸収するように蓄電装置８−１〜８−ｎの充電動作を行うことにより、電力系統２に出力する電力を一定またはゼロとすることができ、電力系統２からの条件で制約をうけることなく試験対象装置７の試験調整や保守点検が可能となる。

［３］第２実施形態
図６は、第２実施形態の充放電システムの概要構成ブロック図である。
図６において、図２と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
第２実施形態の充放電システム１Ｂが、第１実施形態の充放電システム１Ａと異なる点は、蓄電装置８−１〜８−ｎに代えて、受電用電力系統１０からの交流電力を整流する整流器１１−１〜１１−ｎ及びＰＣＳ９−１〜ＰＣＳ−ｎを介して入力された試験対象装置７の放電電力を消費するための放電装置１２−１〜１２−ｎと、を備えた点である。

次に第２実施形態の主要動作を説明する。
まず、試験対象蓄電装置である蓄電装置６を試験対象充放電装置であるＰＣＳ５Ａを介して充電する充電試験を行う場合について説明する。

充放電コントローラ４は、試験対象装置７の充電電力量に対応する試験対象充放電指令値信号Ｃ１をＰＣＳ５Ａに出力する。
さらに充放電コントローラ４は、充放電装置３−１〜３−ｎの放電能力に応じて、試験対象充放電指令値信号Ｃ１に対応する充電電力量に等しい、放電電力量を分配するように電力補償充放電指令値信号ＣＳ-１〜ＣＳ―ｎを充放電装置３−１〜３−ｎのＰＣＳ９−１〜ＰＣＳ−ｎに出力する。

この結果、充放電装置３−１〜３−ｎのＰＣＳ９−１〜ＰＣＳ−ｎは、入力された電力補償充放電指令値信号ＣＳ-１〜ＣＳ―ｎに基づく放電電力となるように、受電用電力系統１０から供給された交流電力を整流器１１−１〜１１−ｎにより整流された直流電力を交流電力に変換して試験対象装置７に対して放電電力として供給する放電動作をそれぞれ行わせる。

一方、試験対象装置７のＰＣＳ５Ａは、試験対象充放電指令値信号Ｃ１に基づく充電電力で蓄電装置６を充電する。

このときにおいても、試験対象充放電指令値信号Ｃ１に従って試験対象装置７が充電する際に、電力補償充放電指令値信号ＣＳ−１〜ＣＳ−ｎに従って、充放電装置３−１〜３−ｎのＰＣＳ９−１〜９−ｎが試験対象装置７の電力リプルを吸収するように蓄電装置８−１〜８−ｎの放電動作を行わせることにより、電力系統２に出力する電力を一定またはゼロとすることができ、電力系統２からの条件で制約をうけることなく試験対象装置７の試験調整や保守点検が可能となる。

次に、試験対象蓄電装置である蓄電装置６が試験対象充放電装置であるＰＣＳ５Ａを介して放電する放電試験を行う場合について説明する。
まず、充放電コントローラ４は、試験対象装置７の放電電力量に対応する試験対象充放電指令値信号Ｃ１をＰＣＳ５Ａに出力する。

さらに充放電コントローラ４は、充放電装置３−１〜３−ｎの充電能力に応じて、試験対象充放電指令値信号Ｃ１に対応する放電電力量に等しい、充電電力量を分配するように電力補償充放電指令値信号ＣＳ-１〜ＣＳ―ｎを充放電装置３−１〜３−ｎのＰＣＳ９−１〜ＰＣＳ−ｎに出力する。

この結果、試験対象装置７のＰＣＳ５Ａは、試験対象充放電指令値信号Ｃ１に基づく放電電力で蓄電装置６を放電させる。
一方、充放電装置３−１〜３−ｎのＰＣＳ９−１〜ＰＣＳ−ｎは、入力された電力補償充放電指令値信号ＣＳ-１〜ＣＳ―ｎに基づく電力量となるように、入力された試験対象装置７の放電電力を放電装置１２−１〜１２−ｎを介して消費する。

このとき、試験対象充放電指令値信号Ｃ１に従って試験対象装置７が放電する際に、充放電装置３−１〜３−ｎのＰＣＳ９−１〜９−ｎが試験対象装置７の電力リプルを吸収するように放電装置１２−１〜１２−ｎへ放電電力を供給して消費させることにより、電力系統２に出力する電力を一定またはゼロとすることができ、電力系統２からの条件で制約をうけることなく試験対象装置７の試験調整や保守点検が可能となる。

以上の説明のように、本第２実施形態によれば、高価なエネルギー蓄積装置を使用することなく、試験対象蓄電装置７の充放電に伴う電力系統２への電力変動を低減することができ、電力系統からの条件で制約を減らして試験対象装置の試験調整や保守点検を行うことが可能となる。

［４］第３実施形態
次に第３実施形態について説明する。
上記各実施形態については、充放電装置３−１〜３−ｎのＰＣＳ９−１〜９−ｎの制御方式について詳細に述べていなかったが、本第３実施形態は、ＰＣＳＰＣＳ９−１〜９−ｎの制御方式として、電圧制御方式と電力制御方式とを混在させた場合の実施形態である。

図７は、第３実施形態の説明図である。
図７においては、理解の容易のため、ＰＣＳとして、ＰＣＳ９−１〜ＰＣＳ９−４の４台を備え、そのうちの１台であるＰＣＳ９−１が電圧制御方式（＝電圧制御群）、他の３台であるＰＣＳ９−２〜ＰＣＳ９−４が電力制御方式（＝電力制御群）である場合について図示している。

図７に示すように、ＰＣＳ９−１〜ＰＣＳ−４と電力系統２との間には、それぞれ対応するトランス１３−１〜１３−４が設けられ、ＰＣＳ５Ａと電力系統２との間には、トランス１４が設けられている。

電力補償充放電装置を複数台（図７では、４台）で構成したときに、ＰＣＳを電圧制御群と電力制御群とに組分けし、試験パターンＴＰに従って、充放電コントローラ４は、試験対象充放電指令値信号Ｃ１と、電力制御群を構成するＰＣＳ９−２〜ＰＣＳ９−４に対し、電力補償充放電指令値信号ＣＳ−２（＝ＰＢ）、ＣＳ−３（＝ＰＣ）、ＣＳ−４（＝ＰＤ）を出力し、電力補償充放電指令値信号Ｃ１（＝Ｐ０）をＰＣＳ５Ａに送信する。

ところで、電圧制御群を構成するＰＣＳ９−１は、電力系統２の電圧が適正な範囲に維持されていない場合にのみ、電力の充放電を行うため、電力系統２の電圧が適正範囲に維持されていれば電力の充放電が発生することはない。

しかしながら、電力系統２の電圧が適正範囲から外れると、電圧制御群を構成するＰＣＳ９−１は、電力系統２の電圧を適正値に戻すため充電もしくは放電の動作を自動的に行う。

一方、電力制御群を構成するＰＣＳ９−２〜ＰＣＳ９−４は、電力補償充放電指令値信号ＣＳ−２（＝ＰＢ）、ＣＳ−３（＝ＰＣ）、ＣＳ−４（＝ＰＤ）に従って充放電を行う。

このように、試験対象装置７のＰＣＳ５Ａの充放電電力を完全に補償するように、電力補償充放電装置として機能するＰＣＳ９−１〜ＰＣＳ９−４が充放電を行うので、電力系統２に入出する電力は零となり、電力系統２の電圧を適正範囲に維持することができる。

より詳細には、図７の例の場合、試験対象装置７のＰＣＳ５Ａは、２ＭＷの電力を充放電可能であり、トランス１４は、ＰＣＳ５Ａが出力する３１５Ｖの電力を６．６ｋＶに昇圧して出力するものであり、皮相電力３ＭＶＡでＰＣＳ５Ａの有効電力２ＭＷに対応するものとなっている。

一方、ＰＣＳ９−１〜ＰＣＳ−４は、５００ｋＷの電力を充放電可能であり、トランス１３−１〜１３−４は、ＰＣＳ９−１〜ＰＣＳ−４が出力する３１５Ｖの電力を６．６ｋＶに昇圧して出力するものであり、皮相電力７５０ｋＶＡでＰＣＳ９−１〜ＰＣＳ−４の有効電力５００ｋＷに対応するものとなっている。

以上の説明のように、本第３実施形態によれば、電力系統２の電圧を適正範囲に維持しつつ、試験対象装置７からの電力を電力系統２側に充電もしくは放電することなく試験対象装置の試験調整や保守点検を行うことが可能となる。

［５］第４実施形態
次に第４実施形態について説明する。
図８は、第４実施形態の説明図である。
第４実施形態が第３実施形態と異なる点は、電力系統２のＰＣＳ９−１〜９−４側にリレーなどのスイッチ１７を設けた点である。

本第４実施形態によれば、スイッチ１７を開状態として、電力系統２への電力の入出力を完全になくした状態で、ＰＣＳ９−１〜９−４により、試験対象装置７を構成しているＰＣＳ５Ａの充放電電力を補償できるので、より一層確実に試験対象装置７からの電力を電力系統２側に充電もしくは放電することなく試験対象装置の試験調整や保守点検を行うことが可能となる。

［６］第５実施形態
次に第５実施形態について説明する。
図９は、第５実施形態の説明図である。
以上の各実施形態においては、充放電装置３−１〜３−ｎが本来の性能を発揮した状態で動作することを前提としていたが、例えば、図２の第１実施形態で示したように、充放電装置３−１〜３−ｎが蓄電装置８−１〜８−ｎを備えている場合等、試験対象装置７が充放電試験を開始する前の状態として、冬等の低温時には蓄電装置８−１〜８−ｎが冷え切っているケースが考えられる。

特に蓄電装置８−１〜８−ｎが、二次電池を使用している場合は、低温環境下では内部抵抗値が大きくなり、入出力性能が通常使用に比べて出ないことがある。そこで、蓄電装置８−１〜８−ｎが冷え切っているような場合には、図９中、矢印Ａ１１、Ａ１２で示すように、充放電装置３−１〜３−ｎ間で互いに充電動作と放電動作を繰り返すことで、蓄電装置８−１〜８−ｎを昇温して所定の入出力性能を回復することができる。
これにより、冬の試験であっても蓄電装置８−１〜８−ｎを昇温して入出力性能を回復させ、試験対象装置７の試験調整や保守点検を行うことが可能となる。

［７］第６実施形態
次に第６実施形態について説明する。
図１０は、第６実施形態の説明図である。
試験対象装置７の充放電パターンは予めわかっているので、第６実施形態において充放電コントローラ４は、充放電パターンに基づいて試験対象装置７が充放電するエネルギー量を演算する。

さらに充放電コントローラ４は、演算結果から充放電装置３−１〜３−ｎが充放電するエネルギー量を計算し、試験開始前に電力補償蓄電装置としての蓄電装置８−１〜８−ｎの満たすべきＳＯＣ（State Of Charge）を算出する。

そして、試験開始前に、算出したＳＯＣを満足しない場合は、試験対象装置７が充放電試験を開始する前に電力補償蓄電装置としての蓄電装置８−１〜８−ｎのＳＯＣを調整して、図１０中、矢印Ａ２で示すように所望のＳＯＣとなるように充放電装置３−１〜３−ｎにおいて充放電を行う。

これにより、充放電装置３−１〜３−ｎが試験対象装置７の放電試験あるいは充電試験中に、蓄電装置８−１〜８−ｎが満充電または完全放電に到達して試験が中止されてしまうのを無くし、試験対象装置７の試験調整や保守点検を行うことが可能となる。

［８］実施形態の効果
以上の説明のように、各実施形態によれば、電力系統に影響を与えること無く、保守点検対象装置あるいは試験対象装置の充電試験あるいは放電試験を確実に行うことが可能となる。

［９］実施形態の変形例
以上の説明においては、試験対象装置７の充電電力が電力補償充放電装置である充放電装置３−１〜３−ｎの放電電力と釣り合う（相殺する）ように、あるいは、試験対象装置７の放電電力が電力補償充放電装置である充放電装置３−１〜３−ｎの充電電力と釣り合う（相殺する）ようにしていたが、試験対象装置７が充電試験を行っている場合には、充電電力に電源系統２に供給する電力との和が電力補償充放電装置である充放電装置３−１〜３−ｎの放電電力と釣り合う（相殺する）ように構成することも可能である。

これは、試験対象装置７の電力が電力系統２側に流れ込む虞が無いためである。一方、試験対象装置７が放電試験を行っている場合には、試験対象装置７の電力が電力系統２側に流れ込む虞があるため同様の取り扱いはできない。

以上の説明においては、試験対象装置７として、充放電装置５及び蓄電装置６の双方としていたが、充放電装置５及び蓄電装置６のうち、いずれか一方のみが試験対象であるようにすることも可能である。

本実施形態の充放電システムの充放電コントローラは、ＣＰＵなどの制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭなどの記憶装置と、必要に応じてＨＤＤ、ＣＤドライブ装置などの外部記憶装置と、ディスプレイ装置などの表示装置と、キーボードやマウスなどの入力装置を備え、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。

本実施形態の充放電コントローラで実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。

また、本実施形態の充放電コントローラで実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の充放電コントローラで実行されるでプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
また、本実施形態の充放電コントローラで実行されるプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (8)

1. 商用交流電力系統と電力線を介して接続される電力補償充放電装置と、
   充電試験あるいは放電試験の対象となる試験対象装置が、前記電力線を介して前記電力補償充放電装置に接続された場合に、前記商用交流電力系統からの条件で制約をうけない範囲内で前記商用交流電力系統に出力する電力を一定又はゼロとするように、前記電力線上で、前記試験対象装置の充電電力が前記電力補償充放電装置の放電電力と釣り合うように、あるいは、前記試験対象装置の放電電力が前記電力補償充放電装置の充電電力と釣り合うように、前記試験対象装置及び前記電力補償充放電装置に対して充放電指令を与え、前記試験対象装置の充電あるいは放電を行わせる充放電コントローラと、を備え、
   前記電力補償充放電装置は、前記電力線に複数台接続され、
   前記複数台の電力補償充放電装置は、電圧制御群に属する電力補償充放電装置及び電力制御群に属する電力補償充放電装置を含み、
   前記充放電コントローラは、前記複数台の前記電力補償充放電装置のうち少なくとも一部に前記充放電指令を与え、前記充放電指令が与えられていない前記電力補償充放電装置を除く前記電力補償充放電装置により前記試験対象装置の充電あるいは放電を行うとともに、前記試験対象装置及び前記電力制御群に属する電力補償充放電装置に対して充放電指令を与える、
   充放電システム。
2. 前記充放電コントローラは、前記放電電力あるいは前記充電電力が釣り合うように制御するに際し、前記試験対象装置の電力リプルを吸収するように前記充放電指令を与える、
   請求項１記載の充放電システム。
3. 前記電力補償充放電装置は、前記放電電力を供給し、あるいは、前記充電電力を受け入れる充放電可能な蓄電池装置を備えている、
   請求項１又は請求項２記載の充放電システム。
4. 前記充放電コントローラは、前記試験対象装置の充放電パターンに基づいて、前記蓄電池装置において充放電に必要なＳＯＣを計算し、ＳＯＣの調整を行う、
   請求項３記載の充放電システム。
5. 前記電力補償充放電装置は、受電用電力系統からの電力を前記放電電力として供給するとともに、前記試験対象装置の放電電力を消費する放電装置を備えた、
   請求項１又は請求項２記載の充放電システム。
6. 前記充電試験あるいは前記放電試験を行うに際し、前記電力補償充放電装置及び前記試験対象装置を、前記商用交流電力系統と切り離すスイッチを備えた、
   請求項１乃至請求項５のいずれか一項記載の充放電システム。
7. 前記充電試験あるいは前記放電試験を行うのに先だって、前記電力補償充放電装置において充放電動作を行わせることにより、前記電力補償充放電装置の動作温度を高くする、
   請求項１乃至請求項６のいずれか一項記載の充放電システム。
8. 前記充放電コントローラは、試験対象装置に出力する前記充放電指令の指令値の符号に対して、前記電力補償充放電装置に出力する前記充放電指令の指令値の合計値の符号が逆になるように設定する、
   請求項１乃至請求項７のいずれか一項記載の充放電システム。

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