JPH11262200A - Superconducting power storage equipment - Google Patents
Superconducting power storage equipmentInfo
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- JPH11262200A JPH11262200A JP10063237A JP6323798A JPH11262200A JP H11262200 A JPH11262200 A JP H11262200A JP 10063237 A JP10063237 A JP 10063237A JP 6323798 A JP6323798 A JP 6323798A JP H11262200 A JPH11262200 A JP H11262200A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は電力系統から供給さ
れる電力を貯蔵し、この電力の有効利用を図る超電導電
力貯蔵装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting power storage device for storing electric power supplied from an electric power system and for effectively utilizing the electric power.
【０００２】[0002]
【従来の技術】系統連系型超電導電力貯蔵システムは、
超電導コイル、電力変換装置、系統連系装置などからな
り、夜間等の余剰電力を超電導コイルに蓄え、この超電
導コイルに蓄えられた直流電力を電力変換装置により５
０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流に変換し、商用の交流配電
線に電力を供給したり、これとは逆に電力を受けてエネ
ルギーを蓄えるものである。2. Description of the Related Art A grid-connected superconducting power storage system is
It consists of a superconducting coil, a power conversion device, a system interconnection device, etc., stores surplus power at night or the like in the superconducting coil, and converts the DC power stored in the superconducting coil into a power conversion device.
The power is converted into 0 Hz or 60 Hz alternating current to supply electric power to a commercial alternating current power distribution line, or conversely, receives electric power to store energy.
【０００３】ところで、超電導電力貯蔵装置の超電導コ
イルは、コイルを液体ヘリウム中に浸漬してコイルの導
体が超電導状態となる温度に保つ浸漬冷却方式と、導体
の内部に低温のヘリウムを一方向に流して導体が超電導
状態になる温度に保つ強制冷却方式の２つの方式があ
る。Meanwhile, a superconducting coil of a superconducting power storage device has a immersion cooling system in which a coil is immersed in liquid helium to maintain a temperature at which a conductor of the coil is brought into a superconducting state, and a low-temperature helium is supplied inside a conductor in one direction. There are two systems, a forced cooling system that keeps the temperature at which the conductor flows into a superconducting state by flowing.
【０００４】これらの方式の超電導コイルは、コイルに
電流を流すことによって発生する電磁力と重力に対して
耐え得るコイルケースの中に収納されている。また、コ
イルケースには外部の電力変換装置からコイルに電力を
供給したり、超電導コイルから電力を取出したりするた
めの電流導入端子が設けられている。[0004] These types of superconducting coils are housed in a coil case that can withstand the electromagnetic force and gravity generated by passing a current through the coil. Further, the coil case is provided with a current introduction terminal for supplying power to the coil from an external power conversion device and extracting power from the superconducting coil.
【０００５】図９は従来の超電導コイルの構成例を示す
ものである。図９において、超電導コイル３１はコイル
ケース３２の中に収納され、コイル導体の端子は電流導
入端子３３を介して外部に接続されている。超電導コイ
ル３１は中心部がコイルボア３４としての空胴を有し、
コイルケース３２にも同様の位置に穴が設けられた形状
となっている。因みに、コイルケースの大きさは、例え
ば一辺が３ｍ程度の直方体となっている。FIG. 9 shows a configuration example of a conventional superconducting coil. In FIG. 9, the superconducting coil 31 is housed in a coil case 32, and the terminals of the coil conductor are connected to the outside via a current introduction terminal 33. The superconducting coil 31 has a cavity as a coil bore 34 at the center,
The coil case 32 also has a shape in which holes are provided at similar positions. Incidentally, the size of the coil case is, for example, a rectangular parallelepiped having a side of about 3 m.
【０００６】このような超電導コイル１に電流を流して
エネルギーを蓄えるためには、一個のコイルに蓄積でき
るエネルギーに限界がある。そこで、複数の超電導コイ
ルを接続して、全体として大きなエネルギーを蓄積又は
放出可能にしている。In order to store energy by supplying a current to such a superconducting coil 1, there is a limit to the energy that can be stored in one coil. Therefore, a plurality of superconducting coils are connected so that large energy can be stored or released as a whole.
【０００７】図８は複数の単位超電導コイルをトロイド
状に配置した超電導コイルを接続して電力貯蔵装置を構
成した従来例を示すものである。図８（ａ）は複数の超
電導コイル３１を液体ヘリウムを収容した断熱真空容器
３５内に配置して各超電導コイル３１を冷却する直接冷
却方式、また同図（ｂ）に示すように超電導コイル３１
をコイルケース３２の液体ヘリウム中に収納する方式、
或いは各超電導コイル３１をコイルケース３２内に収納
すると共に、コイル導体内に液体と気体の中間である超
臨界圧ヘリウムを流す方式などの冷却方法がある。FIG. 8 shows a conventional example in which a superconducting coil having a plurality of unit superconducting coils arranged in a toroidal shape is connected to form a power storage device. FIG. 8A shows a direct cooling system in which a plurality of superconducting coils 31 are arranged in an adiabatic vacuum vessel 35 containing liquid helium to cool each superconducting coil 31, and as shown in FIG.
In the liquid helium of the coil case 32,
Alternatively, there is a cooling method such as a method in which each superconducting coil 31 is housed in a coil case 32 and a supercritical helium, which is an intermediate between a liquid and a gas, flows through the coil conductor.
【０００８】また、ここでは図示していないが超電導コ
イルをソレノイド状に積上げる構成として前述同様の冷
却を行い、エネルギーを貯える方式もある。上述した超
電導コイルの冷却方式は、何ずれも絶対温度４度の液体
ヘリウム温度の領域で用いる金属超電導導体を用いてい
る。Although not shown here, there is also a system in which superconducting coils are stacked in a solenoid shape to perform cooling similar to that described above and store energy. The above-described superconducting coil cooling method uses a metal superconducting conductor used in a liquid helium temperature range of 4 ° C. absolute.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近絶対温
度７０度の液体窒素温度の領域で使用可能な酸化物超電
導導体による超電導コイルが考えられている。しかし、
何ずれの方式も外部から液体ヘリウム、または液体窒素
である冷媒を配管によって超電導コイルへ供給し、超電
導コイルの損失によって発生する熱を吸収した後の冷媒
を超電導コイル外部に取出して再び冷却する冷却系統が
必要である。Recently, a superconducting coil using an oxide superconducting conductor which can be used in a liquid nitrogen temperature range of 70 ° C. absolute temperature has been considered. But,
Regardless of the type of cooling, a coolant that is liquid helium or liquid nitrogen is supplied from outside to the superconducting coil by piping, and after absorbing the heat generated by the loss of the superconducting coil, the coolant is taken out of the superconducting coil and cooled again. A line is required.
【００１０】一方、現在では超電導コイルを用いた医療
用断面診断装置ＭＲＩが実用化されているが、これは外
部に冷却系統を持たずにコイルケース内部の液体ヘリウ
ムが蒸発すると、コイルケースに取付けられた冷凍液化
機で再び液化してコイルケース内のコイル冷却に用いる
冷凍機直結型の超電導コイルとしている例がある。On the other hand, a medical section diagnostic apparatus MRI using a superconducting coil has been put into practical use at present. However, when liquid helium inside the coil case evaporates without having an external cooling system, it is attached to the coil case. There is an example in which a refrigeration liquefier is again liquefied and used as a refrigerator-connected superconducting coil for cooling the coil in the coil case.
【００１１】また、コイルの冷却に液体ヘリウムを使わ
ずに冷熱を貯える合金を通じて冷凍機から超電導コイル
を直接冷却する超電導コイルも実用化されている。但
し、これらの超電導コイルは製作し得る１台の規模に限
界があり、例えば１台の超電導コイルのエネルギーは１
ＭＷ−１０秒程度であり、１ＭＷ−１０分のエネルギー
を貯えるためには６０台の超電導コイルを接続する必要
がある。Further, a superconducting coil for cooling a superconducting coil directly from a refrigerator through an alloy that stores cold heat without using liquid helium for cooling the coil has been put to practical use. However, these superconducting coils have a limit in the size of one unit that can be manufactured. For example, the energy of one superconducting coil is 1 unit.
It is about MW-10 seconds, and it is necessary to connect 60 superconducting coils to store energy of 1 MW-10 minutes.
【００１２】このように多数台の超電導コイルを接続し
てエネルギーの貯蔵に用いるようにした装置はこれまで
例がなく、比較的大型の金属超電導導体を用いたコイル
を組合わせたものが主流になっている。There has been no example of an apparatus in which a large number of superconducting coils are connected and used for storing energy as described above, and a combination of coils using a relatively large metal superconducting conductor is mainly used. Has become.
【００１３】本発明は上記のような事情に鑑みなされた
もので、液体窒素温度で使用可能な酸化物超電導コイル
に交直変換器、直接冷凍機をコイルケースに内蔵して単
位機器としてエネルギーの貯蔵、放出を可能とすること
で、全体をコンパクトなシステムとして電力系統の安定
化、負荷平準化のためのエネルギー貯蔵の初期コスト及
び運転費用を安価にできる経済的に有利な超電導電力貯
蔵装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and includes an oxide superconducting coil usable at liquid nitrogen temperature, an AC / DC converter, and a direct refrigerator built in a coil case to store energy as a unit device. To provide a superconducting power storage device that is economically advantageous by enabling the discharge and reducing the initial cost and operation cost of energy storage for power system stabilization and load leveling as a compact system as a whole. The purpose is to do.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により超電導電力貯蔵装置
を構成するものである。請求項１に対応する発明は、コ
イルケースに酸化物超電導コイルを複数個の断熱支持部
材により支持させて収納し、且つ前記断熱支持部材間に
存するコイルケース内の空間領域に前記酸化物超電導コ
イルにエネルギーとして貯蔵又は放出する電力を直流又
は交流に変換する交直変換器及び前記酸化物超電導コイ
ルに伝熱板を介して冷熱を直接伝達して冷却する冷凍機
をそれぞれ内蔵したものである。According to the present invention, a superconducting power storage device is constituted by the following means in order to achieve the above object. The invention corresponding to claim 1 is an oxide superconducting coil which is housed in a coil case by being supported by a plurality of heat insulating support members, and wherein the oxide superconducting coil is located in a space region in the coil case existing between the heat insulating support members. An AC / DC converter for converting electric power stored or released as energy into DC or AC, and a refrigerator for cooling by directly transmitting cold heat to the oxide superconducting coil via a heat transfer plate.
【００１５】請求項２に対応する発明は、請求項１に対
応する発明の超電導電力貯蔵装置において、断熱支持部
材は酸化物超電導コイルの上下、左右の４方向に設置し
て酸化物超電導コイルを機械的にコイルケースに支持す
るようにしたものである。According to a second aspect of the present invention, in the superconducting power storage device according to the first aspect of the present invention, the heat insulating support members are provided in four directions, up, down, left, and right of the oxide superconducting coil, and the oxide superconducting coil is disposed. It is designed to be mechanically supported by the coil case.
【００１６】請求項３に対応する発明は、請求項１に対
応する発明の超電導電力貯蔵装置において、コイルケー
スに内蔵された交直変換器の発生熱量をコイルケース外
部に伝達するヒートパイプを設けたものである。According to a third aspect of the present invention, in the superconducting power storage device according to the first aspect of the present invention, a heat pipe for transmitting the heat generated by the AC / DC converter built in the coil case to the outside of the coil case is provided. Things.
【００１７】請求項４に対応する発明は、コイルケース
に酸化物超電導コイルを複数個の断熱支持部材により支
持させて収納し、且つ前記断熱支持部材相互間に存する
コイルケース内の空間領域に前記酸化物超電導コイルに
エネルギーとして貯蔵又は放出する電力を直流又は交流
に変換する交直変換器及び前記酸化物超電導コイルに伝
熱板を介して冷熱を直接伝達して冷却する冷凍機をそれ
ぞれ内蔵して単位機器を構成し、この単位機器を複数配
設して電気的に接続したものである。According to a fourth aspect of the present invention, in the coil case, the oxide superconducting coil is supported and housed by a plurality of heat insulating support members, and the oxide superconducting coil is provided in a space region in the coil case existing between the heat insulating support members. The oxide superconducting coil has a built-in AC / DC converter for converting electric power stored or released as energy into DC or AC, and a refrigerator for cooling by directly transmitting cold heat to the oxide superconducting coil via a heat transfer plate. A unit device is configured, and a plurality of the unit devices are arranged and electrically connected.
【００１８】請求項５に対応する発明は、請求項４に対
応する発明の超電導電力貯蔵装置において、各単位機器
の酸化物超電導コイルに供給または放出される電力を変
換する交直変換器の交流入出力端子を交流ブスバーにそ
れぞれ共通に接続したものである。According to a fifth aspect of the present invention, in the superconducting power storage device according to the fourth aspect of the present invention, an AC input / output of an AC / DC converter for converting power supplied or released to an oxide superconducting coil of each unit device. The output terminals are commonly connected to an AC bus bar.
【００１９】請求項６に対応する発明は、請求項４に対
応する発明の超電導電力貯蔵装置において、酸化物超電
導コイルから発生する磁力線が同一方向になるように複
数台の単位機器を配置し、これらの単位機器群を複数列
並行に配列したものである。According to a sixth aspect of the present invention, in the superconducting power storage device according to the fourth aspect of the present invention, a plurality of unit devices are arranged so that lines of magnetic force generated from the oxide superconducting coil are in the same direction. These unit devices are arranged in a plurality of rows in parallel.
【００２０】請求項７に対応する発明は、請求項６に対
応する発明の超電導電力貯蔵装置において、各列の単位
機器群を酸化物超電導コイルから発生する磁力線が列相
互間で逆向きになるようにしたものである。According to a seventh aspect of the present invention, in the superconducting power storage device according to the sixth aspect of the present invention, the lines of magnetic force generated from the oxide superconducting coil in the unit equipment group in each row are reversed between the rows. It is like that.
【００２１】請求項８に対応する発明は、請求項６に対
応する発明の超電導電力貯蔵装置において、各列の単位
機器群を酸化物超電導コイルから発生する磁力線が各列
同一方向になるようにしたものである。According to an eighth aspect of the present invention, in the superconducting power storage device according to the sixth aspect of the present invention, the unit equipment groups in each row are arranged such that magnetic lines of force generated from the oxide superconducting coil are in the same direction in each row. It was done.
【００２２】請求項９に対応する発明は、請求項６に対
応する発明の超電導電力貯蔵装置において、単位機器群
の酸化物超電導コイルから発生する同一方向の磁力線の
磁気軸の終端部に鉄心を設けたものである。According to a ninth aspect of the present invention, in the superconducting power storage device according to the sixth aspect of the present invention, an iron core is provided at an end portion of a magnetic axis of magnetic force lines of the same direction generated from the oxide superconducting coils of the unit equipment group. It is provided.
【００２３】請求項１０に対応する発明は、請求項４に
対応する発明の超電導電力貯蔵装置において、単位機器
群の酸化物超電導コイルから発生する磁力線の磁気軸が
円環状または楕円状となるように単位機器を配置したも
のである。According to a tenth aspect of the present invention, in the superconducting power storage device according to the fourth aspect of the present invention, the magnetic axes of magnetic lines of force generated from the oxide superconducting coils of the unit group are annular or elliptical. The unit devices are arranged in a unit.
【００２４】請求項１１に対応する発明は、請求項４に
対応する発明の超電導電力貯蔵装置において、酸化物超
電導コイルから発生する磁力線の磁気軸が立体的に複数
本形成されるように単位機器群を配置したものである。According to an eleventh aspect of the present invention, in the superconducting power storage device according to the fourth aspect of the present invention, a unit device is provided such that a plurality of three-dimensional magnetic axes of magnetic lines of force generated from the oxide superconducting coil are formed. Groups are arranged.
【００２５】請求項１２に対応する発明は、請求項１１
に対応する発明の超電導電力貯蔵装置において、立体的
な磁気軸の終端部に対応させて鉄心を設けたものであ
る。請求項１３に対応する発明は、請求項１２に対応す
る発明の超電導電力貯蔵装置において、立体的な磁気軸
の終端部に対応させて設けられた鉄心を覆うように磁性
体あるいは電気導電性の高い材料の磁気シールドを設け
たものである。[0025] The invention corresponding to claim 12 is the invention of claim 11.
In the superconducting power storage device according to the present invention, an iron core is provided so as to correspond to the end of the three-dimensional magnetic shaft. According to a thirteenth aspect of the present invention, in the superconducting power storage device according to the twelfth aspect, a magnetic material or an electrically conductive material is provided so as to cover an iron core provided corresponding to a three-dimensional magnetic shaft end. A magnetic shield made of a high material is provided.
【００２６】請求項１４に対応する発明は、請求項４に
対応する発明の超電導電力貯蔵装置において、断熱真空
容器内に複数の単位機器を酸化物超電導コイルから発生
する磁力線の磁気軸がトロイダル状になるように収め、
これをユニットとして複数並列接続したものである。According to a fourteenth aspect of the present invention, in the superconducting power storage device according to the fourth aspect of the present invention, a plurality of unit devices are provided in the adiabatic vacuum vessel and the magnetic axes of magnetic lines of force generated from the oxide superconducting coil have a toroidal shape. So that
A plurality of these are connected in parallel as a unit.
【００２７】請求項１５に対応する発明は、コイルケー
スに酸化物超電導コイルを収納すると共に、コイルケー
ス内の空間領域に酸化物超電導コイルにエネルギーとし
て貯蔵又は放出される電力を直流又は交流に変換する交
直変換器及び前記酸化物超電導コイルの状態信号を含む
運転信号を送信する信号発信装置をそれぞれ内蔵して単
位機器を構成し、この単位機器を複数配設して交流ブス
バーに共通に接続し、各単位機器の前記信号発信装置の
運転信号を外部の中央監視制御装置に伝送可能にしたも
のである。According to a fifteenth aspect of the present invention, an oxide superconducting coil is housed in a coil case, and electric power stored or released as energy in the oxide superconducting coil in a space region in the coil case is converted into DC or AC. And a signal transmission device for transmitting an operation signal including a state signal of the oxide superconducting coil, respectively, to constitute a unit device, and a plurality of the unit devices are arranged and connected in common to an AC busbar. In addition, an operation signal of the signal transmission device of each unit can be transmitted to an external central monitoring and control device.
【００２８】[0028]
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明による超電導電力貯蔵
装置の第１の実施の形態を示す構成図である。図１にお
いて、１は酸化物超電導コイルで、この酸化物超電導コ
イル１は中央部にコイルボア４を有するコイルケース２
内に収められ、その上下、左右の４方向に設けられた断
熱支持脚６によりコイルケース２に支持されている。こ
のような支持構造とすれば、コイルケース２が何ずれの
向きに配設されても十分な機械的強度をもって酸化物超
電導コイル１を安定に支持することが可能である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a superconducting power storage device according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an oxide superconducting coil, and the oxide superconducting coil 1 has a coil case 2 having a coil bore 4 in the center.
And is supported by the coil case 2 by heat-insulating support legs 6 provided in four directions, up, down, left and right. With such a supporting structure, it is possible to stably support the oxide superconducting coil 1 with sufficient mechanical strength, regardless of the direction in which the coil case 2 is disposed.
【００２９】また、コイルケース２内の断熱支持脚６間
に存する空間領域の適宜箇所、図示例では上部右方のコ
ーナ部に交直変換器７が配設され、また下部右方のコー
ナ部に直接冷凍機９が配設される。Further, an AC / DC converter 7 is disposed at an appropriate place in a space region existing between the heat insulating support legs 6 in the coil case 2, in the illustrated example, at an upper right corner, and at a lower right corner. A direct refrigerator 9 is provided.
【００３０】上記交直変換器７は交流入出力端子８より
図示しない電力系統から交流電流が入力されると、この
交流を直流に変換して酸化物超電導コイル１に与えて電
力を貯蔵し、また逆に酸化物超電導コイル１に貯蔵され
た電力を直流から交流に変換して交流入出力端子８より
図示しない電力系統に供給するものであり、交流入出力
端子８はコイルケース２の側面を気密に貫通させて外部
に導出させてある。また、この交直変換器７には発熱に
よる熱量を外部に伝達して冷却するヒートパイプ２１が
コイルケース２の上面を気密に貫通させて外部に導出さ
せてある。When an alternating current is input from a power system (not shown) from an AC input / output terminal 8, the AC / DC converter 7 converts the alternating current into a direct current and supplies the direct current to the oxide superconducting coil 1 to store the power. Conversely, the power stored in the oxide superconducting coil 1 is converted from direct current to alternating current and supplied from an AC input / output terminal 8 to a power system (not shown). The AC input / output terminal 8 hermetically seals the side surface of the coil case 2. Through to the outside. In addition, a heat pipe 21 for transmitting the heat generated by the heat to the outside and cooling it is passed through the upper surface of the coil case 2 to the outside of the AC-DC converter 7 in an airtight manner.
【００３１】また、上記直接冷却装置９は冷熱を酸化物
超電導コイル１に伝熱板１０を介して直接伝達して冷却
すると共に、逆にコイルの交流損失など発生熱を取除く
ものである。The direct cooling device 9 cools the heat by directly transmitting the cold heat to the oxide superconducting coil 1 via the heat transfer plate 10 and, on the contrary, removes generated heat such as AC loss of the coil.
【００３２】なお、図示していないが交直変換器７の直
流側に接続される直流リアクトルなどは直接冷凍機９の
冷熱で冷却するようにしてもよい。以上は超電導電力貯
蔵装置の一つの単位機器２２を構成し、実際に使用する
場合には複数台の単位機器２２を図２に示すように接続
される。Although not shown, a DC reactor or the like connected to the DC side of the AC / DC converter 7 may be directly cooled by the cold heat of the refrigerator 9. The above constitutes one unit device 22 of the superconducting power storage device, and when actually used, a plurality of unit devices 22 are connected as shown in FIG.
【００３３】図２に示すように、複数の単位機器２２を
各コイルケース２の中央部に有するコイルボア４が連な
るように適宜の間隔を存して並設し、各コイルケース２
から外部に導出している交流入出力端子８を交流ブスバ
ー１１にそれぞれ接続する構成とする。この交流ブスバ
ー１１は交流電圧を変圧する変圧器等を介して電力系統
に接続される。As shown in FIG. 2, a plurality of unit devices 22 are juxtaposed at appropriate intervals so that the coil bores 4 having the central portion of each coil case 2 are continuous.
Are connected to the AC bus bar 11 respectively. The AC busbar 11 is connected to a power system via a transformer for transforming an AC voltage.
【００３４】なお、図では単相として示してあるが、３
相の場合には３相各相に対応して配設される交流ブスバ
ーにそれぞれ接続される。このような構成の超電導電力
貯蔵装置とすれば、複数の単位機器２２を各コイルケー
ス２のコイルボア４が連なるように並設することによっ
て、コイル相互が磁気的に結合し、自己インダクタンス
に相互インダクタンスが加えられた総合インダクタンス
が大きくなるので、全体の貯蔵エネルギーを大きくする
ことができる。Although the figure shows a single phase,
In the case of a phase, each is connected to an AC bus bar provided corresponding to each of the three phases. According to the superconducting power storage device having such a configuration, by arranging a plurality of unit devices 22 side by side so that the coil bores 4 of each coil case 2 are connected, the coils are magnetically coupled to each other, and the mutual inductance is added to the self inductance. The total stored energy can be increased because the added total inductance increases.
【００３５】また、各単位機器２２毎のコイルケース２
内に交直変換器７が設けられているので、全体を一括し
て電力変換する大容量の電力変換装置に比べて構成の簡
素化を図ることができる。The coil case 2 for each unit device 22
Since the AC / DC converter 7 is provided therein, the configuration can be simplified as compared with a large-capacity power conversion device that performs power conversion for the whole at once.
【００３６】さらに、それぞれのコイルの充電状態を個
別に制御することができるので、その時の各コイルの電
流残存量に応じて電流が少ない単位機器に対しては電流
の取出しを止めるなどの最適な運転を行うことが可能で
ある。また、単位機器の個数に応じて自由なシステムの
貯蔵エネルギ−容量を得ることができる。Further, since the charging state of each coil can be controlled individually, it is possible to optimally take out the current from a unit device having a small current according to the remaining current of each coil at that time. It is possible to drive. In addition, the stored energy capacity of the system can be freely obtained according to the number of unit devices.
【００３７】図３は本発明による超電導電力貯蔵装置の
第２の実施の形態を示す構成図である。図３において
は、図１に示す構成の複数の単位機器２２を各コイルケ
ース２のコイルボア４が連なるように適宜の間隔を存し
て縦列させて単位機器群を構成し、この単位機器群を横
方向に４列にして配設し、且つ各列の両端部側に各列共
通の終端部鉄心１３を配設する構成としたものである。
この場合、各単位機器２２のコイルは磁気的に結合し、
その磁力線の方向を１２で示している。図３の例では隣
合う列の磁力線１２の方向が互いに逆向きになるように
各単位機器を配置してある。FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of the superconducting power storage device according to the present invention. In FIG. 3, a plurality of unit devices 22 having the configuration shown in FIG. 1 are arranged in tandem at appropriate intervals so that the coil bores 4 of each coil case 2 are connected to form a unit device group. In this configuration, four rows are arranged in the horizontal direction, and a terminal core 13 common to each row is provided at both ends of each row.
In this case, the coils of each unit 22 are magnetically coupled,
The direction of the line of magnetic force is indicated by 12. In the example of FIG. 3, the unit devices are arranged such that the directions of the magnetic force lines 12 in adjacent rows are opposite to each other.
【００３８】このような構成の超電導電力貯蔵装置にあ
っては、隣合う列の磁力線１２の方向が互いに逆方向
で、且つその端部に終端部鉄心１３が配設されているの
で、各列の単位機器群から発生する磁力線同志がつなが
り、外部への漏れ磁場の発生を最小限に抑えることがで
きる。In the superconducting power storage device having such a configuration, the direction of the magnetic force lines 12 in the adjacent rows is opposite to each other, and the termination core 13 is disposed at the end thereof. The lines of magnetic force generated from the unit equipment group are connected to each other, and the generation of a leakage magnetic field to the outside can be minimized.
【００３９】ここで、上記実施の形態において、各単位
機器２２のコイルケース２に有するコイルボアの全体ま
たは一部に鉄心を設けて磁力線を集中させ、コイルのイ
ンダクタンスを増やすことにより電力貯蔵量を増やした
り、空芯磁場に沿った位置に鉄心を配置することによ
り、漏れ磁場を最小にすることができる。Here, in the above-described embodiment, an iron core is provided in the whole or a part of the coil bore provided in the coil case 2 of each unit device 22 to concentrate the magnetic lines of force, thereby increasing the inductance of the coil to increase the power storage amount. Or by arranging the iron core at a position along the air-core magnetic field, the leakage magnetic field can be minimized.
【００４０】また、上記実施の形態においては、隣合う
列の磁力線１２の方向が互いに逆向きになるように各単
位機器を配置したが、各列の各単位機器のコイルから発
生する磁力線の向きが全て同じになるように配置しても
よい。このようにすれば各列のコイル間でも磁力線が発
生しているので、ここにもエネルギーを貯えることが考
えられる。In the above-described embodiment, the unit devices are arranged so that the directions of the magnetic lines of force 12 in adjacent rows are opposite to each other. May be arranged to be all the same. Since magnetic lines of force are generated between the coils in each row in this way, it is conceivable to store energy here as well.
【００４１】図４は本発明による超電導電力貯蔵装置の
第３の実施の形態を示す構成図である。図４（ａ）にお
いては、図１に示す構成の複数の単位機器２２のコイル
が作る磁力線の磁気軸が円管状または楕円状になるよう
に配置するものである。FIG. 4 is a block diagram showing a third embodiment of the superconducting power storage device according to the present invention. In FIG. 4A, the magnetic field lines formed by the coils of the plurality of unit devices 22 having the configuration shown in FIG. 1 are arranged so that the magnetic axes of the lines are cylindrical or elliptical.
【００４２】このような構成とすれば、単位機器２２群
のコイル全体を磁気的に結合させ、外部への漏れ磁場を
減らし、且つ大きなエネルギーを貯えることができる。
また、この楕円状の配置を発展させ、図４（ｂ）に示す
ように複数の単位機器２２のコイルが作る磁力線の磁気
軸が立体的に複数の円管状または楕円状となるように配
置することも可能である。このような配置の場合、各楕
円軸の終端部に相当する部分に配置される鉄心１３も立
体的な形状とする。With such a configuration, the entire coil of the unit 22 can be magnetically coupled to reduce the leakage magnetic field to the outside and store a large amount of energy.
Also, by developing this elliptical arrangement, as shown in FIG. 4 (b), the magnetic axes of the magnetic force lines formed by the coils of the plurality of unit devices 22 are arranged so that the magnetic axes are three-dimensionally tubular or elliptical. It is also possible. In the case of such an arrangement, the iron core 13 arranged at a portion corresponding to the end of each elliptical axis also has a three-dimensional shape.
【００４３】さらに、図５に示すように図４（ｂ）に示
す構成において、終端部鉄心１３から外部へ漏れる磁場
を最小とするため、その終端部鉄心１３の外側に磁気シ
ールド２０を設けることも可能である。この磁気シール
ド２０は強磁性体または弱磁性体の材料で作られ、磁気
シールド自身の中に磁力線を作って外部に磁場が漏れな
いようにしたり、あるいは磁気シールド２０を導電性の
材料で作って磁気シールドが囲う内部にある磁場を打消
す方向に電流を流して外部に磁場が漏れないようにする
必要がある。この場合、磁気シールド材を高温超電導体
で構成すると、効率良く磁場を外部に対して遮断するこ
とができる。Further, as shown in FIG. 5, in the configuration shown in FIG. 4B, a magnetic shield 20 is provided outside the terminal core 13 in order to minimize the magnetic field leaking from the terminal core 13. Is also possible. The magnetic shield 20 is made of a ferromagnetic material or a weak magnetic material. Magnetic lines of force are formed in the magnetic shield itself to prevent a magnetic field from leaking to the outside, or the magnetic shield 20 is made of a conductive material. It is necessary to prevent a magnetic field from leaking to the outside by flowing a current in a direction to cancel a magnetic field inside the magnetic shield. In this case, if the magnetic shield material is formed of a high-temperature superconductor, the magnetic field can be efficiently shut off from the outside.
【００４４】図６は本発明による超電導電力貯蔵装置の
第４の実施の形態を示す構成図である。第４の実施の形
態においては、図６に示すようにドーナツ状の断熱真空
容器５内に、コイルから発生する磁力線の磁気軸が円環
状になるように複数の単位機器２２をトロイダル状に配
置してユニットを構成し、このユニットを複数段積み重
ねるようにして電気的に接続したものである。FIG. 6 is a block diagram showing a fourth embodiment of the superconducting power storage device according to the present invention. In the fourth embodiment, as shown in FIG. 6, a plurality of unit devices 22 are arranged in a toroidal shape in a donut-shaped insulated vacuum vessel 5 such that the magnetic axes of magnetic lines of force generated from the coils are annular. Thus, a unit is formed, and the units are electrically connected so as to be stacked in a plurality of stages.
【００４５】このような構成の超電導電力貯蔵装置とす
れば、体積当りのエネルギーの貯蔵密度を増やすことが
できる。図７は本発明による超電導電力貯蔵装置の第５
の実施の形態を示す構成図である。With the superconducting power storage device having such a configuration, the storage density of energy per volume can be increased. FIG. 7 shows a fifth embodiment of the superconducting power storage device according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment.
【００４６】第５の実施の形態においては、図７（ｂ）
に示すようにコイルケース２に酸化物超電導コイル１を
収納すると共に、コイルケース２内の空間領域に酸化物
超電導コイル１に貯蔵又は放出する電力を直流又は交流
に変換する交直変換器７及び酸化物超電導コイル１の状
態信号を送受信する信号発信装置１９をそれぞれ内蔵し
て単位機器２２を構成し、この単位機器２２を図７
（ａ）に示すように複数配設して交流ブスバー１１に共
通に接続し、各単位機器２２の信号発信装置１９より発
信する酸化物超電導コイル及び交直変換器の状態を含む
運転信号を交流ブスバー１１及び信号線１６を介して外
部の中央監視制御装置１７に伝送可能にしたものであ
る。In the fifth embodiment, FIG.
As shown in (1), the oxide superconducting coil 1 is housed in the coil case 2, and the AC / DC converter 7 for converting the electric power stored or released in the oxide superconducting coil 1 into DC or AC in a space region inside the coil case 2 and an oxidation device. A unit device 22 is configured by incorporating therein a signal transmission device 19 for transmitting and receiving a state signal of the superconducting coil 1.
As shown in (a), a plurality of operating signals including the states of the oxide superconducting coil and the AC / DC converter transmitted from the signal transmission device 19 of each unit 22 are provided by connecting a plurality of the switching bus bars 11 in common as shown in FIG. The signal can be transmitted to an external central monitoring and control device 17 via a signal line 11 and a signal line 16.
【００４７】ここで、各単位機器２２は交直変換器７に
交流を入出力する交流入出力端子８がコイルケース２よ
り導出され、この交流入出力端子８を介して交流ブスバ
ー１１に共通に接続され、この交流ブスバー１１は交流
スイッチ１４を介して交流電源１５に接続される。Here, in each of the unit devices 22, an AC input / output terminal 8 for inputting / outputting an AC to / from the AC / DC converter 7 is led out from the coil case 2, and is commonly connected to the AC busbar 11 via the AC input / output terminal 8. The AC busbar 11 is connected to an AC power supply 15 via an AC switch 14.
【００４８】また、各単位機器２２のコイルケース２内
に設けられた信号発信装置１９は、交直変換器７に接続
され、超電導コイル１の電流値、電圧値、クエンチが発
生していないかの確認信号、温度などの運転信号と交直
変換器７の運転状態、故障項目、各部温度などの信号を
シリアル信号に変換し、交流ブスバー１１及び信号線１
６を伝送路として伝送するものである。The signal transmitting device 19 provided in the coil case 2 of each unit device 22 is connected to the AC / DC converter 7 to check whether the current value, voltage value, and quench of the superconducting coil 1 have occurred. A signal such as a confirmation signal, an operation signal such as a temperature, and an operation state of the AC / DC converter 7, a failure item, and a temperature of each part are converted into a serial signal.
6 is transmitted as a transmission path.
【００４９】さらに、中央監視制御装置１７は交流ブス
バー１１を通して伝送されてくる信号発信装置１９から
の運転信号を抽出して読取ると共に、複数の単位機器２
２に向けて一斉運転停止指令、一斉運転許可指令などを
伝送し、全体の運転の協調を図るものである。Further, the central monitoring and control device 17 extracts and reads the operation signal from the signal transmission device 19 transmitted through the AC bus bar 11 and reads the plurality of unit devices 2.
A simultaneous operation stop command, a simultaneous operation permission command, and the like are transmitted toward 2 to achieve coordination of the entire operation.
【００５０】なお、上記では交流ブスバー１１を伝送路
とする場合について述べたが、専用の信号線、または無
線による伝送方式であっても前述同様の作用効果を得る
ことができる。Although the case where the AC bus bar 11 is used as a transmission line has been described above, the same operation and effect as described above can be obtained even with a dedicated signal line or a wireless transmission system.
【００５１】[0051]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、液体
窒素温度で使用可能な酸化物超電導コイルに交直変換
器、直接冷凍機をコイルケースに内蔵して単位機器とし
てエネルギーの貯蔵、放出を可能とすることで、電力系
統の安定化、負荷平準化のためのエネルギー貯蔵の初期
コスト及び運転費用を安価にできる経済的に有利な超電
導電力貯蔵装置を提供することができる。As described above, according to the present invention, the oxide superconducting coil which can be used at the temperature of liquid nitrogen, the AC / DC converter and the direct refrigerator are built in the coil case to store and discharge energy as a unit device. It is possible to provide an economically advantageous superconducting power storage device that can reduce the initial cost and the operation cost of energy storage for stabilizing the power system and leveling the load by enabling the above.
【図１】本発明による超電導電力貯蔵装置の第１の実施
の形態を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a superconducting power storage device according to the present invention.
【図２】同実施の形態において、図１に示す構成を単位
機器として実際に使用する場合の配置及び接続例を示す
構成図。FIG. 2 is a configuration diagram showing an arrangement and connection example when the configuration shown in FIG. 1 is actually used as a unit device in the embodiment.
【図３】本発明による超電導電力貯蔵装置の第２の実施
の形態を示す構成図。FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of a superconducting power storage device according to the present invention.
【図４】（ａ），（ｂ）は本発明による超電導電力貯蔵
装置の第３の実施の形態として異なる配置例を示す構成
図。FIGS. 4A and 4B are configuration diagrams showing different arrangement examples of a superconducting power storage device according to a third embodiment of the present invention.
【図５】同実施の形態において、さらに異なる例を示す
構成図。FIG. 5 is a configuration diagram showing still another example in the embodiment.
【図６】本発明による超電導電力貯蔵装置の第４の実施
の形態を示す構成図。FIG. 6 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the superconducting power storage device according to the present invention.
【図７】本発明による超電導電力貯蔵装置の第５の実施
の形態を示すもので、（ａ）は全体の構成図、（ｂ）は
一つの単位機器を拡大して示す構成図。7A and 7B show a fifth embodiment of a superconducting power storage device according to the present invention, wherein FIG. 7A is an overall configuration diagram, and FIG. 7B is an enlarged configuration diagram showing one unit device.
【図８】（ａ），（ｂ）は従来の超電導電力貯蔵装置の
異なる構成例をそれぞれ示す平面図。8 (a) and 8 (b) are plan views showing different configurations of a conventional superconducting power storage device.
【図９】従来の超電導コイルの構成例を示す斜視図。FIG. 9 is a perspective view showing a configuration example of a conventional superconducting coil.
１……超電導コイル ２……コイルケース ３……電流導入端子 ４……コイルボア ５……断熱真空容器 ６……断熱支持脚 ７……交直変換器 ８……交流入出力端子 ９……直接冷凍機 １０……伝熱板 １１……交流ブスバー １２……磁力線 １３……終端部鉄心 １４……交流スイッチ １５……交流電源 １６……信号線 １７……中央監視制御装置 １８……直流導入端子 １９……信号発生装置 ２０……磁気シールド ２１……ヒートパイプ ２２……単位機器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Superconducting coil 2 ... Coil case 3 ... Current introduction terminal 4 ... Coil bore 5 ... Insulated vacuum vessel 6 ... Insulated support leg 7 ... AC / DC converter 8 ... AC input / output terminal 9 ... Direct freezing Machine 10 Heat transfer plate 11 AC bus bar 12 Magnetic line 13 Terminal core 14 AC switch 15 AC power supply 16 Signal line 17 Central monitoring and control device 18 DC introduction terminal 19: Signal generator 20: Magnetic shield 21: Heat pipe 22: Unit equipment
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｊ 3/32 Ｈ０１Ｆ 23/00 ＺＡＡＱ ──────────────────────────────────────────────────の Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H02J 3/32 H01F 23/00 ZAAQ
Claims (15)
数個の断熱支持部材により支持させて収納し、且つ前記
断熱支持部材間に存するコイルケース内の空間領域に前
記酸化物超電導コイルにエネルギーとして貯蔵又は放出
する電力を直流又は交流に変換する交直変換器及び前記
酸化物超電導コイルに伝熱板を介して冷熱を直接伝達し
て冷却する冷凍機をそれぞれ内蔵したことを特徴とする
超電導電力貯蔵装置。1. A coil case in which an oxide superconducting coil is supported by a plurality of heat-insulating support members and housed, and energy is stored as energy in the oxide superconducting coil in a space region in the coil case existing between the heat-insulating support members. Or a superconducting power storage device having a built-in AC / DC converter for converting discharged electric power into DC or AC and a refrigerator for directly transmitting cold heat to the oxide superconducting coil via a heat transfer plate for cooling. .
下、左右の４方向に設置して酸化物超電導コイルを機械
的にコイルケースに支持することを特徴とする請求項１
記載の超電導電力貯蔵装置。2. The heat insulating support member is installed in four directions of up, down, left and right of the oxide superconducting coil to mechanically support the oxide superconducting coil on the coil case.
The superconducting power storage device as described in the above.
発生熱量をコイルケース外部に伝達するヒートパイプを
設けたことを特徴とする請求項１記載の超電導電力貯蔵
装置。3. The superconducting power storage device according to claim 1, further comprising a heat pipe for transmitting heat generated by the AC / DC converter built in the coil case to the outside of the coil case.
数個の断熱支持部材により支持させて収納し、且つ前記
断熱支持部材相互間に存するコイルケース内の空間領域
に前記酸化物超電導コイルにエネルギーとして貯蔵又は
放出する電力を直流又は交流に変換する交直変換器及び
前記酸化物超電導コイルに伝熱板を介して冷熱を直接伝
達して冷却する冷凍機をそれぞれ内蔵して単位機器を構
成し、この単位機器を複数配設して電気的に接続したこ
とを特徴とする超電導電力貯蔵装置。4. An oxide superconducting coil is supported and stored in a coil case by a plurality of heat insulating support members, and energy is supplied to the oxide superconducting coil in a space region in the coil case existing between the heat insulating support members. A unit device is configured by internally incorporating an AC / DC converter for converting stored or released electric power into DC or AC and a refrigerator for directly transmitting cold heat to the oxide superconducting coil via a heat transfer plate for cooling. A superconducting power storage device comprising a plurality of unit devices arranged and electrically connected.
または放出される電力を変換する交直変換器の交流入出
力端子を交流ブスバーにそれぞれ共通に接続したことを
特徴とする請求項４記載の超電導電力貯蔵装置。5. The AC bus terminal according to claim 4, wherein the AC input / output terminals of the AC / DC converter for converting the power supplied to or discharged from the oxide superconducting coil of each unit device are connected to the AC bus bar. Superconducting power storage device.
が同一方向になるように複数台の単位機器を配置すると
共に、これら単位機器群を複数列並行に配列したことを
特徴とする請求項４記載の超電導電力貯蔵装置。6. The apparatus according to claim 4, wherein a plurality of unit devices are arranged so that magnetic lines of force generated from the oxide superconducting coil are in the same direction, and the unit devices are arranged in a plurality of rows in parallel. Superconducting power storage device.
から発生する磁力線が列相互間で逆向きになるようにし
たことを特徴とする請求項６記載の超電導電力貯蔵装
置。7. The superconducting power storage device according to claim 6, wherein the unit devices in each row are arranged such that magnetic lines of force generated from the oxide superconducting coil are opposite to each other between the rows.
から発生する磁力線が各列同一方向になるようにしたこ
とを特徴とする請求項６記載の超電導電力貯蔵装置。8. The superconducting power storage device according to claim 6, wherein the unit devices in each row are arranged such that the lines of magnetic force generated from the oxide superconducting coil are in the same direction in each row.
生する同一方向の磁力線の磁気軸の終端部に鉄心を設け
たことを特徴とする請求項６記載の超電導電力貯蔵装
置。9. The superconducting power storage device according to claim 6, wherein an iron core is provided at an end of a magnetic axis of magnetic force lines of the same direction generated from the oxide superconducting coils of the unit equipment group.
発生する磁力線の磁気軸が円環状または楕円状となるよ
うに単位機器を配置したことを特徴とする請求項４記載
の超電導電力貯蔵装置。10. The superconducting power storage device according to claim 4, wherein the unit devices are arranged such that the magnetic axes of magnetic lines of force generated from the oxide superconducting coils of the unit device group have an annular or elliptical shape.
線の磁気軸が立体的に複数本形成されるように単位機器
群を配置したことを特徴とする請求項４記載の超電導電
力貯蔵装置。11. The superconducting power storage device according to claim 4, wherein the unit devices are arranged such that a plurality of three-dimensional magnetic axes of lines of magnetic force generated from the oxide superconducting coil are formed.
鉄心を設けたことを特徴とする請求項１１記載の超電導
電力貯蔵装置。12. The superconducting power storage device according to claim 11, wherein an iron core is provided corresponding to the end of the three-dimensional magnetic shaft.
設けられた鉄心を覆うように磁性体あるいは電気導電性
の高い材料の磁気シールドを設けたことを特徴とする請
求項１２記載の超電導電力貯蔵装置。13. The magnetic shield according to claim 12, wherein a magnetic shield made of a magnetic material or a material having high electrical conductivity is provided so as to cover the iron core provided corresponding to the end of the three-dimensional magnetic shaft. Superconducting power storage device.
化物超電導コイルから発生する磁力線の磁気軸がトロイ
ダル状になるように収め、これをユニットとして複数並
列接続したことを特徴とする請求項４記載の超電導電力
貯蔵装置。14. A plurality of unit devices are housed in an adiabatic vacuum vessel such that the magnetic axes of magnetic lines of force generated from the oxide superconducting coil are toroidal, and a plurality of these units are connected in parallel as a unit. 4. The superconducting power storage device according to 4.
収納すると共に、コイルケース内の空間領域に酸化物超
電導コイルにエネルギーとして貯蔵又は放出される電力
を直流又は交流に変換する交直変換器及び前記酸化物超
電導コイルの状態信号を含む運転信号を送信する信号発
信装置をそれぞれ内蔵して単位機器を構成し、この単位
機器を複数配設して交流ブスバーに共通に接続し、各単
位機器の前記信号発信装置の運転信号を外部の中央監視
制御装置に伝送可能にしたことを特徴する超電導電力貯
蔵装置。15. An AC / DC converter for accommodating an oxide superconducting coil in a coil case and converting electric power stored or released as energy into or from the oxide superconducting coil in a space region in the coil case into DC or AC and the oxidizing device. A signal transmission device for transmitting an operation signal including a state signal of the superconducting coil is built in each to constitute a unit device, a plurality of the unit devices are arranged and commonly connected to an AC bus bar, and the signal of each unit device is provided. A superconducting power storage device characterized in that an operation signal of a transmission device can be transmitted to an external central monitoring and control device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10063237A JPH11262200A (en) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | Superconducting power storage equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10063237A JPH11262200A (en) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | Superconducting power storage equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11262200A true JPH11262200A (en) | 1999-09-24 |
Family
ID=13223423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10063237A Pending JPH11262200A (en) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | Superconducting power storage equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11262200A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-03-13 JP JP10063237A patent/JPH11262200A/en active Pending
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