JP2001298864A - 電力貯蔵装置及び電力貯蔵式電力供給方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力貯蔵式電力供給方法を用いて負荷平準
化を行う際に電力変換部における損失発生を低減する。 【解決手段】 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の間に昼
間にピーク負荷を形成する直流負荷５ｂを接続し、電力
貯蔵装置１と並列に電源系統８側に交流負荷５ａを接続
している。夜間、電源系統８から電力貯蔵装置１に蓄え
た直流電力を、昼間のピーク時に電力変換部３の交直電
力変換部３ａを介することなく、直流電力変換部３ｂが
電力貯蔵部２の出力を入力とする入力電圧を直流負荷５
ｂに適した出力電圧に調整して直流負荷５ｂに供給す
る。

Description

【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（５ｂ
1,５ｂ2,５ｂ3 ）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（５
ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）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
ステムでは電力貯蔵部２への充電時と負荷５ａ（５ａ1,
５ａ2,５ａ3 ），５ｂ（５ｂ1,５ｂ2,５ｂ3 ）への放電
時の両方で、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３
ｂ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（５ａ1,５
ａ2,５ａ3 ）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３
ｂ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（５ｂ1,５ｂ2,５
ｂ3 ）に適した出力電圧に調整する。また、スイッチＳ
２, 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５
ａ（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（５ｂ1,５
ｂ2,５ｂ3 ）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（５ｂ1,５
ｂ2,５ｂ3 ）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Ｓ２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５ａ
1’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７
ａ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（５ｂ1,５ｂ2,５
ｂ3 ）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Ｓ２,
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５
ｂ（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,Ｓ
４ 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５
ｂ（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（５ｂ1,５
ｂ2,５ｂ3 ）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（５ｂ1,５
ｂ2,５ｂ3 ）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（５ａ1,５ａ2,５
ａ3 ）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Ｓ
２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３
ａ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Ｓ
２,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３
ｂ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３
ｂ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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊岡 泰平 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 岩田 竜祐 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 (72)発明者 阪下 秀爾 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 (72)発明者 奥田 浩司 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 Ｆターム(参考） 5G066 HA30 HB09 JA01 JA07 JA20 JB03

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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。
7. 【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。