JP2002345149A

JP2002345149A - 余剰電力管理システム

Info

Publication number: JP2002345149A
Application number: JP2001148053A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Hirai; 敏郎平井; Kiyoshi Tsutsui; 清志筒井; Tsutomu Takeda; 勉武田
Original assignee: Ennet Corp
Current assignee: Ennet Corp
Priority date: 2001-05-17
Filing date: 2001-05-17
Publication date: 2002-11-29

Abstract

(57)【要約】【課題】電力使用者が必要とする電力または電力量を
電気事業者が発電事業者から確実に確保して電力使用者
に安定供給することができる信頼性にすぐれた余剰電力
管理システムを提供する。【解決手段】送電網１への送電が可能なスターリング
エンジン発電システム１５を設け、送電網１への電力供
給と需要家２０の電力使用との需給バランスに応じてス
ターリングエンジン発電システム１５の運転を制御す
る。この制御により、余剰電力供給の過不足を解消す
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、発電事業者の余剰
電力を電気事業者が購入し、その購入電力を電力会社の
送電網を利用して発電事業者から電力使用者に直接的に
供給する、いわゆる電力小売り事業に適用される余剰電
力管理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、人間社会の発達とともに、情報産
業とこれに関わる生活物品の量産化と流通の拡大、各種
電子機器の製造、普及、商取引の活発化、交通システム
の高度化、量的拡大、食料の世界的規模での流通など生
産、流通を中心とした活動の活発化が特に顕著になって
きた。それに伴い、電力、エネルギー使用形態の多様化
や使用量の大幅な増大が起ってきた。

【０００３】一方で、化石燃料を中心とした現在のエネ
ルギー体系において、化石燃料の残存埋蔵量の枯渇が取
り沙汰され、かつ、排ガス、廃棄物による地球の汚染が
懸念されるようになり、地球規模での環境保全、エネル
ギーの有効利用が叫ばれるようになった。

【０００４】人間社会に発展に伴う電力を中心としたエ
ネルギーの使用形態の多様化、使用量の増大は今後も継
続するものと予測され、かつ、地球規模での環境保全、
エネルギーの有効利用も当然、ますます重要な課題とな
ってくることは論を待たない。

【０００５】こうした状況にあって、電力、ガスなどの
エネルギーの使用形態の多様化に対応した様々な形態の
エネルギー供給システムの提供や、エネルギー使用価格
の低減化を図り、より高度で満足のいくエネルギー供給
体制を構築していくために、電力、ガスなどのエネルギ
ー産業の規制が緩和され、自由化が端緒についた。

【０００６】電力事業の自由化に対しては、従来の一般
電気事業者（以下、電力会社という）だけでなく、電力
の供給を電力使用者（以下、需要家）に行う目的で、新
たな事業者、すなわち特定規模電気事業者（以下、電気
事業者という）が電力販売事業を行うことになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、原子力
発電所、火力発電所、水力発電所などの多種類、かつ大
規模の発電所を多数保有し、各需要家の使用電力量の変
化に対して、いちいち発電量を仔細に調整する必要のな
い電力会社と異なり、限定された数量の発電所を保有
し、あるいは発電所を保有せずに契約発電事業者から電
力供給を受けるのみの電気事業者の場合は、需要家が必
要とする電力または電力量を推定し、これに合致した電
力または電力量を自己の発電所あるいは契約発電事業者
から需要家に供給するために、随時、その調整を実施し
なければならない。

【０００８】なぜならば、需要家の推定必要電力または
推定必要電力量を確保するために、過剰な電力または電
力量を発電すれば、エネルギーの有効利用という世界規
模の課題に離反するばかりか、採算が取れずに事業の継
続が困難となる。

【０００９】かといって、需要家の推定必要電力または
推定必要電力量に対してぎりぎりの電力または電力量を
供給する体制では、もし、予想外の気温の上昇や低下と
いった気象条件の変化あるいは娯楽に関する予想外の興
味の集中など、不測の事態が生じると、需要家の必要電
力量が増えて供給量不足を招くことがある。

【００１０】この場合、発電事業者から需要家への電力
供給が、委託した電力会社の送電網を借りて行われる状
況であれば、その送電網には当然ながら電力会社が所有
する電力も流れているために、供給量不足となった分の
電力または電力量が自動的に電力会社から賄われる形と
なり、需要家は困らないものの、電気事業者に電力会社
から高額の補償金が要求されてしまう。こうなると、電
気事業者にとっては、採算が取れずに事業の継続が困難
となる恐れがある。

【００１１】従って、電気事業者にとっては、契約した
各需要家の、予想され得る必要電力または必要電力量の
総計を満たす発電機を自ら所有したり、あるいは発電事
業者と契約して必要電力または必要電力量を確保するこ
とで、需要家の要求を満足する供給体制を構築すること
が必要となる。

【００１２】従来は、法的規制により、需要家に対する
電力供給は一部の限定された発電事業者が独占的にこれ
を実施している。これらの発電事業者は、契約した需要
家の使用する電力・電力量に対してそれを大幅に上回る
規模の発電電力・発電電力量を実現する多数の発電所を
建設し所有してはいるが、需要家の使用電力・使用電力
量にきめ細かく対応する技術を有していないのが現状で
ある。

【００１３】この発明は上記の事情を考慮したもので、
その目的とするところは、電力使用者が必要とする電力
または電力量を電気事業者が発電事業者から確実に確保
して電力使用者に安定供給することができる信頼性にす
ぐれた余剰電力管理システムを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の余
剰電力管理システムは、発電事業者の余剰電力を電気事
業者が購入し、その購入電力を送電網により前記発電事
業者から電力使用者へ直接的に供給するものであって、
送電網への送電が可能な補助発電手段と、送電網への電
力供給と電力使用者の電力使用との需給バランスに応じ
て上記補助発電手段の運転を制御する制御手段と、を備
えている。

【００１５】請求項２に係る発明の余剰電力管理システ
ムは、請求項１に係る発明において、制御手段について
限定している。制御手段は、送電網への電力供給が電力
使用者の電力使用に対し不足となる場合に補助発電手段
を運転させる手段を有している。

【００１６】請求項３に係る発明の余剰電力管理システ
ムは、請求項１に係る発明において、補助発電手段およ
び制御手段について限定している。補助発電手段は、発
電事業者の施設内に設けられている。制御手段は、発電
事業者の施設内に設けられ上記補助発電手段を制御する
第１端末と、電力使用者の施設内に設けられている第２
端末と、これら第１および第２端末とのデータ送受信が
可能なサーバと、このサーバに設けられ上記各端末との
データ送受信により送電網への電力供給と電力使用者の
電力使用との需給バランスを監視する手段と、上記サー
バに設けられ上記監視結果に応じた制御指令を上記第１
端末に送る手段とを有している。

【００１７】請求項４に係る発明の余剰電力管理システ
ムは、発電事業者の余剰電力を電気事業者が購入し、そ
の購入電力を送電網により前記発電事業者から電力使用
者へ直接的に供給するものであって、送電網への送電が
可能な補助発電手段と、この補助発電手段の発電出力の
充電または上記余剰電力の充電を可能とし且つ送電網へ
の放電が可能なエネルギー貯蔵手段と、送電網への電力
供給と電力使用者の電力使用との需給バランスに応じて
上記補助発電手段の運転および上記エネルギー貯蔵手段
の充放電を制御する制御手段と、を備えている。

【００１８】請求項５に係る発明の余剰電力管理システ
ムは、請求項４に係る発明において、制御手段について
限定している。制御手段は、送電網への電力供給が電力
使用者の電力使用に対し不足となる場合に上記補助発電
手段を運転または上記エネルギー貯蔵手段を放電させる
手段と、送電網への電力供給が電力使用者の電力使用に
対し過剰となる場合にその過剰分で上記エネルギー貯蔵
手段を充電させる手段と、を有している。

【００１９】請求項６に係る発明の余剰電力管理システ
ムは、請求項４に係る発明において、補助発電手段、エ
ネルギー貯蔵手段、および制御手段について限定してい
る。補助発電手段およびエネルギー貯蔵手段は、発電事
業者の施設内に設けられている。制御手段は、発電事業
者の施設内に設けられ上記補助発電手段および上記エネ
ルギー貯蔵手段を制御する第１端末と、電力使用者の施
設内に設けられている第２端末と、これら第１および第
２端末とのデータ送受信が可能なサーバと、このサーバ
に設けられ上記各端末とのデータ送受信により送電網へ
の電力供給と電力使用者の電力使用との需給バランスを
監視する手段と、上記サーバに設けられ上記監視結果に
応じた制御指令を上記第１端末に送る手段とを有してい
る。

【００２０】請求項７に係る発明の余剰電力管理システ
ムは、請求項１ないし請求項６のいずれかに係る発明に
おいて、補助発電手段について限定している。補助発電
手段は、熱エネルギーを太陽光または外部熱源から採取
する採取ユニットと、この採取ユニットで採取された熱
エネルギーにより駆動されるスターリングエンジンと、
このスターリングエンジンの動力で発電する発電機と、
を有している。

【００２１】請求項８に係る発明の余剰電力管理システ
ムは、請求項７に係る発明において、外部熱源ついて限
定している。外部熱源は、発電事業者の発電設備の発生
熱である。

【００２２】請求項９に係る発明の余剰電力管理システ
ムは、請求項４ないし請求項６のいずれかに係る発明に
おいて、エネルギー貯蔵手段について限定している。エ
ネルギー貯蔵手段は、入力電力を直流変換するコンバー
タと、このコンバータの出力端に接続された蓄電ユニッ
トと、この蓄電ユニットの電圧を交流変換するインバー
タとを有し、このインバータの出力を前記送電網に送出
する。

【００２３】請求項１０に係る発明の余剰電力管理シス
テムは、請求項９に係る発明において、蓄電ユニットに
ついて限定している。蓄電ユニットは、二次電池を有し
ている。

【００２４】請求項１１に係る発明の余剰電力管理シス
テムは、請求項９に係る発明において、蓄電ユニットに
ついて限定している。蓄電ユニットは、電気二重層コン
デンサを有している。

【００２５】請求項１２に係る発明の余剰電力管理シス
テムは、請求項９に係る発明において、蓄電ユニットに
ついて限定している。蓄電ユニットは、複数の電気二重
層コンデンサと、これら電気二重層コンデンサの放電時
の電圧変化に伴いその各電気二重層コンデンサの相互接
続のパターンを逐次に切替える切替手段と、を有してい
る。

【００２６】請求項１３に係る発明の余剰電力管理シス
テムは、発電事業者の余剰電力を電気事業者が購入し、
その購入電力を送電網により前記発電事業者から電力使
用者へ直接的に供給するものであって、送電網への送電
が可能な補助発電手段と、この補助発電手段に設けられ
その補助発電手段の発電に必要なエネルギーの貯蔵およ
び放出が可能なエネルギー貯蔵手段と、送電網への電力
供給と電力使用者の電力使用との需給バランスに応じて
上記補助発電手段の運転および上記エネルギー貯蔵手段
の貯蔵・放出を制御する制御手段と、を備えている。

【００２７】請求項１４に係る発明の余剰電力管理シス
テムは、請求項１３に係る発明において、補助発電手段
およびエネルギー貯蔵手段について限定している。補助
発電手段は、熱エネルギーを太陽光または外部熱源から
採取する採取ユニットと、この採取ユニットで採取され
た熱エネルギーにより駆動されるスターリングエンジン
と、このスターリングエンジンの動力で発電する発電機
とを有している。エネルギー貯蔵手段は、上記採取ユニ
ットに設けられ水素吸蔵合金が収容された第１水素吸蔵
合金タンクと、上記採取ユニット外に設けられ外部から
熱エネルギーを取り込むことが可能な恒温槽と、この恒
温槽に設けられ水素吸蔵合金が収容された第２水素吸蔵
合金タンクと、上記第１水素吸蔵合金タンクと上記第２
水素吸蔵合金タンクとの相互間に接続された水素輸送管
と、この水素輸送管に設けられた開閉弁とを有してい
る。

【００２８】請求項１５に係る発明の余剰電力管理シス
テムは、発電事業者の余剰電力を電気事業者が購入し、
その購入電力を送電網により前記発電事業者から電力使
用者へ直接的に供給するものであって、送電網に供給さ
れる電力を検出する第１検出手段と、送電網から電力使
用者に取り込まれる電力を検出する第２検出手段と、こ
の第２検出手段の検出結果に基づいて電力使用者の電力
需要を推定する推定手段と、この推定された電力需要に
相当する電力を発電事業者から送電網に送出させるため
の発電計画を決定する決定手段と、この決定された発電
計画を発電事業者に通知する通知手段と、上記第１検出
手段の検出結果と上記第２検出手段の検出結果との対比
に基づいて、現時点より先の電力供給と電力使用との需
給バランスを予測し、その予測結果に応じて発電事業者
の供給電力に対する増減値を設定する予測手段と、この
設定された増減値を発電事業者に指令する指令手段と、
送電網への送電が可能な補助発電手段と、この補助発電
手段の出力の充電または上記余剰電力の充電を可能とし
且つ送電網への放電が可能なエネルギー貯蔵手段と、上
記指令後、上記第１検出手段の検出による電力供給が、
上記指令された増減値を含む所定値またはその所定値を
基準とする制御許容範囲から外れている場合、その外れ
方向が不足側であれば上記補助発電手段を運転または上
記エネルギー貯蔵手段を放電させ、外れ方向が過剰側と
なる場合にその過剰分で上記エネルギー貯蔵手段を充電
させる制御手段と、を備えている。

【００２９】請求項１６に係る発明の余剰電力管理シス
テムは、請求項１５に係る発明において、推定手段につ
いて限定している。推定手段は、電力使用者に固有の基
礎データ、および同電力使用者の現地気象データなどに
基づき、電力需要を推定する。

【００３０】請求項１７に係る発明の余剰電力管理シス
テムは、請求項１５に係る発明において、推定手段につ
いて限定している。推定手段は、予め設定されている単
位計測時間の次回分について、またはその次回分とそれ
に続く複数回の単位計測時間について、推定を行う。

【００３１】

【発明の実施の形態】［１］以下、この発明の第１の実
施形態について図面を参照して説明する。図１におい
て、１０は電気事業者と契約した発電事業者で、発電設
備１１、この発電設備１１を制御するための制御装置１
２、発電設備１１から後述の送電網１に供給される電力
の値および電力量を検出たとえば計測する計測器（第１
検出手段）１３、この計測器１３に接続されたコンピュ
ータ等の端末（第１端末）１４を所有している。計測器
１３は、電力の値および電力量のほかに、力率を計測す
る。

【００３２】このような発電事業者１０が複数あり、そ
れぞれの発電設備１１の発電電力うち、発電事業者１０
の本来の操業に使用する電力を超える分のいわゆる余剰
電力が、特定規模電気事業者（以下、電気事業者と略称
する）３０に購入される形で電力会社送電網１に供給さ
れる。この送電網１は、電気事業者３０とは別の電力会
社が所有する設備である。この送電網１を所有する電力
会社に電気事業者３０が送電を委託することにより、電
気事業者３０が各発電事業者１０から購入した余剰電力
が、送電網１を介して各発電事業者１０から複数の電力
使用者（以下、需要家と称する）２０に直接的に供給さ
れる。

【００３３】各需要家２０は、送電網１から電力を取り
込んで内部の負荷設備の運転に使用する建物２１、この
建物２１に取り込まれる電力の値および電力量を検出た
とえば計測する計測器（第２検出手段）２２、この計測
器２２に接続されたコンピュータ等の端末（第２端末）
２３を所有している。計測器２２は、電力の値および電
力量のほかに、力率を計測する。

【００３４】電気事業者３０は、各発電事業者１０の余
剰電力を購入する契約を各発電事業者１０と交わし、そ
の購入した電力を各需要家２０に販売する契約を各需要
家２０と交わし、かつ上記のように送電網１の所有者と
の間で送電委託の契約を交わし、余剰電力の購入から供
給までその管理を行うもので、制御装置としてサーバ３
１を備えている。サーバ３１は、各発電事業者１０の端
末１４および各需要家２０の端末２３との間でインター
ネット等の通信ネットワーク２を介したデータ送受信が
可能である。また、図示していないが、サーバ３１は、
送電を委託している電力会社の端末に対しても通信ネッ
トワーク２を介したデータ送受信が可能となっている。

【００３５】なお、各発電事業者１０において端末１４
に制御装置１２を信号線接続し、サーバ３１から端末１
４への送信内容をそのまま発電設備１１に対する発電機
制御用データとして制御装置１２に送るようにしてもよ
い。

【００３６】このような構成において、１つまたは複数
の発電事業者１０の施設内に、補助発電手段であるスタ
ーリングエンジン発電システム１５、エネルギー貯蔵手
段である電力エネルギー貯蔵システム１６、および端末
１９が設けられている。

【００３７】スターリングエンジン発電システム１５
は、発電設備１１と計測器１３との間の電力線１８に接
続され、運転により発電した電力を送電網１へ送電する
ことが可能である。

【００３８】電力エネルギー貯蔵システム１６は、蓄電
ユニットを有し、電力線１８に供給される余剰電力のう
ち需要家２０の使用に供されない過剰分を充電したり、
電力エネルギー貯蔵システム１６の発電電力の過剰分を
充電したり、さらに、蓄えた電力を必要に応じて送電網
１へ放電する機能を有している。

【００３９】端末１９は、上記サーバ３１との間で上記
通信ネットワーク２を介したデータ送受信が可能であ
り、そのサーバ３１と共に、スターリングエンジン発電
システム１５の運転および電力エネルギー貯蔵システム
１６の充放電を制御する制御手段を構成している。

【００４０】スターリングエンジン発電システム１５、
電力エネルギー貯蔵システム１６、およびその周辺部の
構成を図２に示している。

【００４１】発電設備１１は、いわゆる汽力発電設備で
あり、発電機４０、この発電機を駆動する蒸気タービン
４１、この蒸気タービン４１を経た蒸気を復水する復水
器４２、この復水器４２で得られる水を蒸気ボイラ４４
に送る送水ポンプ４３、蒸気ボイラ４４で発生する蒸気
を過熱する過熱器４５を備えている。発電機４０の発電
電力のうち、本来の操業に使用する電力を超える分の余
剰電力が、電力線１８および計測器１３を介して送電網
１に送出される。

【００４２】スターリングエンジン発電システム１５
は、スターリングエンジン５１、このスターリングエン
ジン５１の動力で発電する発電機５２、スターリングエ
ンジン５１を駆動するための熱エネルギーを太陽光また
は外部熱源から採取する採取ユニット５０、外部熱源た
とえば蒸気ボイラ４４の発生熱を熱媒体の循環により採
取ユニット５０に導く熱媒体管５３、この熱媒体管５３
に設けられた導通制御用の開閉弁５４などを備え、端末
１９により運転が制御される。このスターリングエンジ
ン発電システム１５の出力端子（発電機５２の出力端
子）が、端末１９の指令に応動する開閉スイッチ７０ａ
および電磁遮断器１７ａを介して電力線１８に接続され
るとともに、同じく端末１９の指令に応動する開閉スイ
ッチ７０ｂを介して電力エネルギー貯蔵システム１６の
入力端子に接続されている。

【００４３】このスターリングエンジン発電システム１
５の具体例を図３に示している。採取ユニット５０は、
断熱材で形成された本体の内側空間を集光部５０ａとし
て備え、その集光部５０ａに上記熱媒体管５３の一部お
よびヒートパイプ５５の先端部を臨ませ、そのヒートパ
イプ５５の基端部にスターリングエンジン５１を装着す
るとともに、集光部５０ａの集光用開口に集光レンズ５
６および集光板５７を装着して太陽光を集めるようにし
ている。すなわち、太陽光が集光部５０ａに集められる
ことにより、あるいは開閉弁５４が開放されて蒸気ボイ
ラ４４の熱が熱媒体管５３を介して集光部５０ａに放熱
されることにより、集光部５０ａの内部温度が上昇し、
その熱エネルギーがヒートパイプ５５によってスターリ
ングエンジン５１に伝わることにより、スターリングエ
ンジン５１が動作する。この動力により発電機５２が駆
動される。集光板５７は、仰角の調節が可能で、その角
度調節用にモータ６０が設けられている。また、太陽光
の光量を検知する光センサ６１が集光板５７の内側に設
けられている。さらに、温度センサ６２が集光部５０ａ
内に設けられている。

【００４４】一方、電力エネルギー貯蔵システム１６
は、入力電力（交流電力）を直流変換するＡＣ／ＤＣコ
ンバータ７１、このコンバータ７１に逆流防止用ダイオ
ード７２および双方向性スイッチ７４の一方の接点を介
して接続された蓄電ユニット７３、この蓄電ユニット７
３に開閉スイッチ７５、逆流防止用ダイオード７６、お
よび双方向性スイッチ７４の他方の接点を介して接続さ
れその蓄電ユニット７３の電圧を交流変換するインバー
タ７７、これらコンバータ７１、双方向性スイッチ７
４、開閉スイッチ７５の動作を端末１９からの指令に応
じて制御するとともに蓄電ユニット７３の状態を監視し
てその監視データを端末１９に送る保護制御部７８など
を備えている。この電力エネルギー貯蔵システム１６の
出力端子（インバータ７７の出力端子）が、電磁遮断器
１７ｂを介して電力線１８に接続されている。

【００４５】蓄電ユニット７３は、図４に示すように、
複数の二次電池（セル）Ｂ１，Ｂ２，…Ｂｎからなる組
電池８０を備えている。二次電池Ｂ１，Ｂ２，…Ｂｎ
は、電力エネルギーを効率的かつ比較的長時間貯蔵で
き、しかも貯蔵したエネルギー量の経時的な低下速度が
小さく、しかも貯蔵エネルギーの放出をできる限り短時
間に行うことが可能な、鉛電池、ニッケルカドミウム電
池、ニッケル水素電池（Ｎｉ／ＭＨ電池）、リチウムイ
オン電池（Ｌｉイオン電池）などである。これらの電池
は、製品として広範に市場で販売され、量産化による価
格低減が図られ、充電制御法も確立され、さらに長寿命
化や高温対策の技術も進展しており、比較的高い信頼性
が期待できるもので、それぞれ両端が状態判定用（劣化
判定用、充電電力量の判定用）として保護制御部７８に
リード線接続されている。充電電力量の判定について
は、検出データと基礎データとの比較演算により行われ
るが、この比較演算は保護制御部７８で行っても、電気
事業者３０のサーバ３１側で行っても、そのいずれでも
よい。

【００４６】なお、供給条件（電圧、電流の条件）に応
じて各二次電池の容量、サイズ、個数を設定し、かつこ
れら二次電池を最適な直並列に配線してモジュール化
し、これらモジュールを必要数だけ適宜な直並列に結線
して構成するのが好ましい。この構成については、電池
寿命を把握し、かつ寿命時の容量を考慮して決定する。
電池寿命は、好ましくは数年以上、さらに好ましくは１
０年以上となる電池を適用する。寿命が数年未満である
と電池交換が頻繁になり交換電池および交換作業に要す
るコストが高くなり好ましくない。

【００４７】設置面積があまり制約を受けず、かつコス
ト削減を重視する場合には、鉛電池の採用が最も有効で
ある。設置面積に大きな制約がなく、コスト重視であ
り、比較的頻繁に使用し、かつ重負荷が必要な場合に
は、ニッケルカドミウム電池が最も有効である。設置面
積がある程度制約を受け、比較的頻繁に使用し、重負荷
であるが、コスト面での制約があまりない場合には、ニ
ッケル水素電池が最も有効である。設置面積が大きく制
約され、逆にコスト面での制約があまりない場合には、
リチウムイオン電池が最も有効である。

【００４８】また、二次電池Ｂ１，Ｂ２，…Ｂｎの個々
について、必要ならば電圧センサ、電流センサ、温度の
センサ、さらに必要ならば電池ケースの歪みセンサなど
を設け、安全性と信頼性を管理する。この管理は、保護
制御部７８や端末１９でデータサンプリングしながら行
っても、あるいは同じ発電事業者１０の端末１４や電気
事業者３０のサーバ３１にデータ伝送して行ってもよ
い。

【００４９】このような電力エネルギー貯蔵システム１
６では、保護制御部７８によって蓄電ユニット７３に対
する補充電が実施される。この補充電の処理を図５に示
している。

【００５０】蓄電ユニット７３の充電電力量Ｕが保護制
御部７８で計測されており、その充電電力量Ｕが自己放
電や使用により減少して予め定められている規定値Ｕｓ
未満になると、スターリングエンジン発電システム１５
が駆動され、そのスターリングエンジン発電システム１
５の発電電力が開閉スイッチ７０ｂのオンによって電力
エネルギー貯蔵システム１６に取り込まれる。電力エネ
ルギー貯蔵システム１６では、スターリングエンジン発
電システム１５の出力がコンバータ７１で直流変換さ
れ、それが双方向性スイッチ７４の一方の接点のオンに
よって蓄電ユニット７３に印加される。こうして、蓄電
ユニット７３が補充電される。なお、電力線１８上の余
剰電力に需要家２０の使用に供されない過剰分が生じて
いる場合は、スターリングエンジン発電システム１５を
駆動せずに、電力線１８上の電力を開閉スイッチ７０
ａ，７０ｂのオンによって電力エネルギー貯蔵システム
１６に取り込み、蓄電ユニット７３を補充電することも
可能である。

【００５１】補充電中は、蓄電ユニット７３の電圧Ｖ、
充電電流Ｉ、充電時間ｔが保護制御部７８でモニタリン
グされており、充電量Ｕが満充電Ｕｅと達した旨が保護
制御部７８で判断されると、上記補充電が終了される。

【００５２】蓄電ユニット７３の残量判定は、一般的に
は直前の放電時間における電圧、電流、放電時間、必要
ならば環境温度から、あらかじめ入力しておいた二次電
池の特性データと比較演算して、放電電気量を算定し、
二次電池の充電電力量の残量を求める。充電において
は、同じく電圧の変化、電流値、時間、必要ならば環境
温度をモニタリングし、同様にあらかじめ入力しておい
た二次電池の特性データと比較演算して満充電を判定す
る。なお、二次電池の種類により、必要ならば、端末１
９は、保護制御部７８に充電終止電圧、充電電流の制
御、時間制御、温度上昇限界を設定して必要な充電制御
を行うよう指示する。

【００５３】放電が必要となった場合、開閉スイッチ７
５がオンされ、かつ双方向性スイッチ７４の他方の接点
がオンされ、さらにインバータ７１が駆動される。これ
により、蓄電ユニット７３の電圧がインバータ７７で交
流変換され、それが電磁遮断器１７ｂのオンによって電
力線１８に供給される。

【００５４】ところで、蓄電ユニット７３としては、二
次電池のほかに、電気二重層コンデンサの採用が考えら
れる。この例を図６に示している。

【００５５】８１は複数の電気二重層コンデンサＣを有
するコンデンサバンクで、各電気二重層コンデンサＣと
複数の開閉スイッチＳとでパターン切替回路を構成して
いる。このパターン切替回路の採用により、各電気二重
層コンデンサＣの放電時の電圧変化に伴いその各電気二
重層コンデンサＣの相互接続のパターンを各開閉スイッ
チＳによって逐次に切替えるいわゆるバンク切替を可能
としている。すなわち、電気二重層コンデンサＣは、二
次電池と異なり、放電時間とともに電圧が直線的に低下
する。そのため、放電時間の経過による電圧の低下をな
るべく小さく抑えながら、各電機二重層コンデンサＣの
充電電気量を有効に使用するのがよい。

【００５６】放電の開始時は、先ず切替スイッチＳ１
１，Ｓ１２がオンし、図７に示すような２直列・２並列
の接続パターンが形成される。放電が進んで電圧が第１
所定値まで低下すると、切替スイッチＳ１１，Ｓ１２が
オフして代わりにスイッチＳ２１，Ｓ２２をオンし、図
８に示すような並列と直列を組み合わせた接続パターン
が形成される。さらに放電が続いて、電圧が第２所定値
（＜第１所定値）まで低下すると、切替スイッチＳ２
１，Ｓ２２がオフして切替スイッチＳ３１がオンし、図
９に示すように全て直列の接続パターンが形成される。
このようなバンク切替により、放電電圧ができるだけ平
準化され、有効電力量が確保される。

【００５７】図１０は、バンク切替が有る場合と無い場
合の放電電圧の変化を比較して示したものである。バン
ク切替を実施すると、切替スイッチのオン，オフ切替に
際して電圧が上昇方向に回復し、バンク切替を実施しな
い場合に比べて電圧の平坦性が改善され、かつ放電時間
も長くなる。

【００５８】要するに、電気二重層コンデンサＣの１個
分の容量は、水溶液電解液系で１Ｖ台、有機電解液系で
もせいぜい３Ｖであることから、複数の電気二重層コン
デンサＣの直列接続と並列接続を組み合わせ、十分な電
圧と電力量を確保するようにしている。

【００５９】本システムに適用される電気二重層コンデ
ンサＣは、スターリングエンジン発電システム１５によ
って発電された電力、または発電設備１１によって発電
された電力を一定期間以上かつ一定量以上にわたり蓄え
る機能と、電力必要時に一定時間以内に一定の電気量を
放電する機能とを保持する。このため、出力密度が１０
０Ｗ／ｋｇ以上、エネルギー密度が５Ｗｈ／ｋｇ、内部
抵抗が１００ΩＦ以下の電気二重層コンデンサＣが採用
されている。

【００６０】仮に、出力密度が１００Ｗ／ｋｇ未満で
は、電気事業者３０の求める供給電力調整が単位給電指
令時間（３０分以内が一般的）に実現せず、エネルギー
密度が５Ｗｈ／ｋｇ未満では、コンデンサに蓄えられる
電気量が不足して、電気事業者３０の求める調整電力に
不足をきたし、かつ調整電力を稼ぐにはコンデンサを設
置する敷地面積が膨大となって、いずれも好ましくな
い。内部抵抗が１００ΩＦを超えると、電気二重層コン
デンサＣからの放電電力が電気事業者３０の求める単位
時間ごとの電力の調整電力に追随できず、電気二重層コ
ンデンサを設置した意義が失われてしまうことになり、
これも好ましくない。

【００６１】また、電気二重層コンデンサＣを構成する
分極性電極材料、電解液材料は、上述した要求条件が満
たされれば何ら制限はないが、一例として、電極材料に
はフェノール系などの有機化合物繊維織布を単価賦活
し、片面に集電体としてアルミニウム溶射を施した材
料、賦活した活性炭などの粒状炭素粉末とカーボンブラ
ックなどの導電剤とテフロン（登録商標）エマルジョン
（またはテフロン（登録商標）粉末）とを混練してシー
ト化し片面にアルミニウム箔、または板を貼り付けた材
料、ホルムアルデヒドレゾルシンなどの有機化合物ゲル
をＣＯ_２ガス加熱し、窒素雰囲気下で熱処理するゾル・
ゲル法や、有機化合物低分子を高分子化し、熱処理した
ポリメライゼーション法によって作成した発砲炭素を用
いて同様にシート化し集電体を貼り付けた材料、白金系
合金、ルテニウムオキサイド、インジウムオキサイドな
どの金属酸化物を薄層シート材料、ポリアセンなどの導
電性ポリマーシート材料などが挙げられる。

【００６２】電解液材料には、アルカリ金属、アルカリ
土類金属などの化合物を溶解させた酸、またはアルカリ
水溶液の他、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロ
ボレートなどの、テトラアルキルアンモニウムイオン
（Ｒ,Ｒ’,Ｒ’’,Ｒ’’’-Ｎ ⁺イオン、Ｒ,Ｒ’,
Ｒ’’,Ｒ’’’はアルキル基を示す）とＰＦ_６ ^-、ＢＦ
_４ ^-などのアニオンとのテトラアルキルアンモニウム塩
を溶質としてプロピレンカーボネートＰＣ、ガンマブチ
ロラクトンγ−ＢＬなどの単独有機溶媒、またはＰＣ／
エチレンカーボネート（ＰＣ／ＥＣ）、ＰＣ／スルフォ
ラン（ＰＣ／ＳＬ）などの混合系有機溶媒に溶解させた
非水溶媒電解液などが挙げられる。

【００６３】これらの材料から選択された一対の分極性
電極の間には、セパレータが挟まれ、セパレータの材料
としては、紙、ポリエチレン、ポリプロピレン、テフロ
ン（登録商標）の多孔性シートやガラス繊維シートが挙
げられる。

【００６４】電気二重層コンデンサＣは、これらの電極
を、セパレータと集電板を間に挟んだ積層にして容器に
収納し、電解液を充填して封口する積層タイプや、電極
間にセパレータを介して一体で巻き込んでこれを円筒型
容器に収納し電解液を充填して封口する円筒タイプとが
考えられる。

【００６５】しかしながら、これらは電気二重層コンデ
ンサＣを構成する一例を示したのみであり、上述した条
件を満たせば何らこれに限定されることはない。

【００６６】また、電気二重層コンデンサＣに蓄えられ
た電力量は、自己放電によって経時的に減少する。自己
放電速度は、電気二重層コンデンサＣの構成や形状、環
境温度などによって異なるが、おおよそ３０％／month
とされ、鉛電池（３〜５％／month）、Ｌｉイオン電池
（５％／month程度）の５倍強、ニッケルカドミウム電
池（１０〜２０％／month）、ニッケル水素電池（１５
〜３０％／month）の１〜２倍と二次電池の自己放電よ
り大きい傾向にある。そのため、適宜に補充電を実施す
る必要がある。

【００６７】一方、上記バンク切替による電力の有効利
用の方策に加え、信頼性の高い電力制御を実施するため
に、コンデンサバンク８１に蓄えられている充電電力量
（残量）が残量計８２で計測され、その計測結果に応じ
た充放電制御が適用される。

【００６８】この補充電の一例を図１１のフローチャー
トに示している。先ず、コンデンサバンク８１に蓄えら
れている充電電力量Ｕが残量計８２で計測されており、
その充電電力量Ｕが己放電や使用により減少して予め定
められている規定値Ｕｓ（満充電時の電力量の８０％）
未満になると、スターリングエンジン発電システム１５
が駆動され、そのスターリングエンジン発電システム１
５の発電電力が開閉スイッチ７０ｂのオンによって電力
エネルギー貯蔵システム１６に取り込まれる。電力エネ
ルギー貯蔵システム１６では、スターリングエンジン発
電システム１５の出力がコンバータ７１で直流変換さ
れ、それが双方向性スイッチ７４の一方の接点のオンに
よって蓄電ユニット７３に印加される。こうして、コン
デンサバンク８１が補充電される。なお、電力線１８上
の余剰電力に需要家２０の使用に供されない過剰分が生
じている場合は、スターリングエンジン発電システム１
５を駆動せずに、電力線１８上の電力を開閉スイッチ７
０ａ，７０ｂのオンによって電力エネルギー貯蔵システ
ム１６に取り込み、コンデンサバンク８１を補充電する
ことも可能である。

【００６９】補充電中は、コンデンサバンク８１の端子
電圧Ｖおよびコンデンサバンク８１への充電電流が保護
制御部７８で検知され、その端子電圧Ｖと充電電流Ｉと
の積が求められ、その積が時間経過に伴い加算されてい
き、その加算値が、上記計測された充電電力量Ｕと満充
電電力量との差に相当する充電必要電力量ΔＵに達した
とき、コンデンサバンク８１が満充電になったとの判断
の下に、補充電が終了される。

【００７０】放電が必要となった場合、開閉スイッチ７
５がオンされ、かつ双方向性スイッチ７４の他方の接点
がオンされ、さらにインバータ７１が駆動される。これ
により、コンデンサバンク８１の電圧がインバータ７７
で交流変換され、それが電磁遮断器１７ｂのオンによっ
て電力線１８に供給される。

【００７１】この放電に際しては、コンデンサバンク８
１の端子電圧Ｖおよびコンデンサバンク８１からの放電
電流が保護制御部７８で検知され、その端子電圧Ｖと放
電電流と時間との積から放電電力量が求められ、その放
電電力量が、放電開始時に残量計８２で計測されている
充電電力量Ｕと例えば上記規定値Ｕｓとの差に相当する
放電許容電力量に達したとき、コンデンサバンク８１が
容量不足になったとの判断の下に、インバータ７７の動
作が停止され、放電が終了する。

【００７２】この補充放電制御については、一例を記述
したに過ぎず、これに限定されることはない。

【００７３】なお、電気二重層コンデンサＣの充電電力
量（残量）の測定は二次電池と比較すると簡単であり、
静電容量Ｃｏと端子電圧Ｖとを用いた下式（残量計測算
定式）により、充電電力量Ｕを求めることができる。Ｕ＝(１/２)・Ｃｏ・Ｖ^２このことから、残量計８２としては単に端子電圧Ｖの計
測機能を有するだけで十分であり、これを保護制御部７
８から端末１９に送り、その端末１９で上式の演算を実
行することにより求めてもよいし、残量計８２の計測結
果（端子電圧Ｖ）を保護制御部７８および端末１９を介
して電気事業者３０のサーバ３１に送り、そのサーバ３
１で上式の演算を実行することにより求めることもでき
る。

【００７４】一方、電気事業者のサーバ３１は、主要な
機能として次の（１）〜（８）の手段を備える。（１）各計測器２２の計測結果に基づき、所定の電力供
給該当日における各需要家２０の電力需要を推定する推
定手段。すなわち、サーバ３１は、各需要家２０の端末
２３に定期的にデータ要求を指示することにより、各需
要家２０の端末２３から各計測器２２の計測データ（電
力・電力量・力率）を需要家２０ごとに固有のＩＤと共
に収集し、かつ必要に応じて各端末２３から現地気象デ
ータを収集し、これら収集した計測データおよび現地気
象データを用い、さらに上記ＩＤに基づいて当該サーバ
３１の内部メモリから読み出される需要家基礎データ
（需要家ごとに固有）などを用いた所定の演算により、
現時点より先の所定の時期における各需要家２０の電力
需要つまり使用電力および使用電力量を推定する。どの
時期の使用電力および使用電力量を推定するかは、予め
設定されている単位計測時間の次回分について行う場合
と、その次回分とそれに続く複数回の単位計測時間につ
いて行う場合があり、そのいずれでもよい。

【００７５】（２）推定された電力需要に相当する電力
を、上記電力供給該当日において、各発電事業者１０か
ら送電網１に送出させるための発電計画を決定する決定
手段。すなわち、各発電事業者１０から通告される事前
発電計画、各発電事業者１０に固有の発電事業者基礎デ
ータ、および各発電事業者１０の現地気象データなどに
基づき、発電計画を決定する。この発電計画は、電力供
給該当日における予め設定されている単位計測時間ごと
に必要電力を対応付けたものである。

【００７６】（３）決定された発電計画を各発電事業者
１０の端末１４に通信ネットワーク２を介して通知する
通知手段。

【００７７】（４）各計測器１３の計測結果に基づき、
各発電事業者１０から送電網１への電力供給状況を検出
する検出手段。すなわち、サーバ３１は、各発電事業者
１０の端末１４に定期的にデータ要求を指示することに
より、各発電事業者１０の端末１４から各計測器１３の
計測データ（電力・電力量・力率）を発電事業者１０ご
とに固有のＩＤと共に収集し、この収集した計測データ
から電力供給状況を検出する。

【００７８】（５）上記電力供給該当日の当日、発電計
画に基づく電力供給が実際に行われている状況におい
て、各計測器１３の計測により検出される電力供給状況
と各計測器２２の計測により検出される電力使用状況と
の対比に基づいて、かつ各発電事業者１０に固有の発電
事業者基礎データおよび各発電事業者１０の現地気象デ
ータなどに基づいて、現時点より先の電力供給と電力使
用との需給バランスを予測（監視）し、その予測結果に
応じて各発電事業者１０の供給電力に対する増減値を設
定する予測手段（監視手段）。

【００７９】この場合、予め設定されている単位計測時
間の次回分について、またはその次回分とそれに続く複
数回の単位計測時間について、予測が行われる。

【００８０】（６）上記設定された増減値を増加指令・
削減指令として各発電事業者１０の端末１４に通信ネッ
トワーク２を介して送る指令手段。

【００８１】（７）各発電事業者１０の端末１９との通
信ネットワーク２によるデータ送受信により、その端末
１９および保護制御部７８を介して残量計８２の計測結
果を監視する監視手段。

【００８２】（８）上記増加指令の送出後、上記検出さ
れる電力供給状況が、上記指令された増減値を含む所定
値またはその所定値を基準とする制御許容範囲から外れ
ていて、その外れ方向が不足側、つまり送電網１への電
力供給が需要家２０の電力使用に対し不足している場
合、その不足分が少量であれば電力エネルギー貯蔵シス
テム１６を放電させてその放電電力を送電網１に送出
し、不足分が少量でなければスターリングエンジン発電
システム１５を運転してその発電電力を送電網１に送出
し、そのスターリングエンジン発電システム１５からの
送電にもかかわらず不足が解消されなければそのスター
リングエンジン発電システム１５の発電と送電を続けな
がら電力エネルギー貯蔵システム１６を放電させる制御
手段。

【００８３】なお、発電事業者１０の端末１４には、発
電事業者に固有の識別情報であるＩＤ、発電機４０の種
類・基礎データファイル、発電機４０の特性モニタリン
グファイル、発電機４０の制御・管理メニューファイ
ル、発電計画ファイル、過去の発電データファイル、気
象データファイルなどがあらかじめ登録され、かつ、電
気事業者３０のサーバ３１や気象情報取得など必要なセ
ンターとの通信機能が搭載されている。

【００８４】端末１９には、電力エネルギー貯蔵システ
ム１６における蓄電ユニット７３の基本特性データファ
イル、蓄電ユニット７３の特性モニタリングファイル、
蓄電ユニット７３の周辺回路に関する制御・管理メニュ
ーファイルなどがあらかじめ登録されるとともに、サー
バ３１との通信機能が搭載されている。

【００８５】電気事業者３０のサーバ３１には、各発電
事業者１０、各需要家２０に固有の識別情報であるＩ
Ｄ、各発電機４０の基礎データファイル、各発電機４０
の発電データファイル、各需要家２０の基礎データファ
イル、各需要家２０の過去の受電データファイル、発電
計画ファイル、発電・使用電力関係のモニタリングファ
イル、需給バランス制御・管理ファイル、給電指令指示
ファイル、送電網１を所有する電力会社との需給制御フ
ァイル、気象データファイル、電気二重層コンデンサ制
御・管理指示ファイル、電気二重層コンデンサの過去デ
ータファイルなどがあらかじめ登録され、かつ、各端末
１４，２３、電力会社の管理センター、その他、気象情
報管理センターなど必要なセンターとの通信機能が搭載
されている。

【００８６】各需要家２０の端末２３には、需要家２０
に固有の識別情報であるＩＤ、需要家２０の基礎データ
ファイル・過去の電力使用データファイル・受電電力・
電力量などのモニタリングメニューファイルがあらかじ
め登録され、かつ、サーバ３１との通信機能が搭載され
ている。

【００８７】つぎに、上記の構成の作用を図１２のフロ
ーチャートを参照しながら説明する。サーバ３１は各発
電事業者１０の端末１４，１９から供給電力・供給電力
量などの発電データを受信し、電力供給状態（および発
電状況）の把握を行うとともに（ステップＳ１）、各需
要家２０の端末２３から使用電力・使用電力量などの受
電データを受信し、電力使用状態の把握を行う（ステッ
プＳ２）。その上で、サーバ３１では、発電事業者１０
の基礎データ、需要家２０の基礎データ、および、これ
に必要ならば気温、天候などの気象データなど必要情報
データと比較演算して、供給量と使用量の需給バランス
を予測する（ステップＳ３）。

【００８８】もし、次期単位計測時間、あるいは複数の
将来の単位計測時間における推定使用量が計画供給量を
上回った場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、各発電事業者
１０の端末１４に対してサーバ３１から必要な電力の増
加が指令される（ステップＳ５のＹＥＳ、ステップＳ
６）。

【００８９】この増加指令の後、計画供給量が推定使用
量にまだ追いつかない場合は（ステップＳ４のＹＥＳ、
ステップＳ５のＹＥＳ）、スターリングエンジン発電シ
ステム１５が非運転中で（ステップＳ７のＮＯ）、しか
も不足分が少量であれば（ステップＳ８のＹＥＳ）、電
力エネルギー貯蔵システム１６からのエネルギー放出が
検討される。すなわち、電力エネルギー貯蔵システム１
６の貯蔵エネルギー（蓄電ユニット７３の充電電力量）
が十分であることを条件に（ステップＳ９のＹＥＳ）、
電力エネルギー貯蔵システム１６が放電される（ステッ
プＳ１０）。この放電電力が送電網１に供給され、電力
の不足分が補填される。

【００９０】ただし、不足分が少量でなければ（ステッ
プＳ８のＮＯ）、あるいは電力エネルギー貯蔵システム
１６の貯蔵エネルギー（蓄電ユニット７３の充電電力
量）が十分でない場合は（ステップＳ９のＮＯ）、スタ
ーリングエンジン発電システム１５の稼動が計画され
る。すなわち、スターリングエンジン発電システム１５
における採取ユニット５０の太陽光受光および熱受給が
それぞれ稼動に十分であるか否かが判定される（ステッ
プＳ１１、ステップＳ１３）。太陽光の受光量は、光セ
ンサ６１で検知される。この検知光量が最大となるよう
モータ６０が駆動されて集光インバータ５７の仰角が調
節される。熱受給量は、温度センサ６２で検知される。

【００９１】光センサ６１の検知光量が設定値以上で、
しかも集光部５０ａ内の温度センサ６２の検知温度が設
定値以上であれば、太陽光受光が十分であるとの判定の
下に（ステップＳ１１のＹＥＳ）、太陽光エネルギーに
よるスターリングエンジン５１の運転が開始される（ス
テップＳ１２：太陽光発電）。そして、この発電電力が
送電網１に供給される。

【００９２】天候不良あるいは夜間のために太陽光受光
が不十分の場合は（ステップＳ１１のＮＯ）、開閉弁５
４が開放されて熱媒体管５３内の熱媒体が流通し、蒸気
ボイラ４４の発生熱が集光部５０ａに放出される。この
放熱によって集光部５０ａ内の温度センサ６２の検知温
度が設定値以上になると、熱受給が十分であるとの判定
の下に（ステップＳ１３のＹＥＳ）、蒸気ボイラ４４か
ら発生する熱エネルギーによるスターリングエンジン５
１の運転が開始される（ステップＳ１４：熱受給発
電）。そして、この発電電力が送電網１に供給される。

【００９３】こうしてスターリングエンジン発電システ
ム１５の発電運転が開始された後、まだ計画供給量が推
定使用量に追いつかない場合は（ステップＳ４のＹＥ
Ｓ、ステップＳ５のＹＥＳ、ステップＳ７のＹＥＳ）、
電力エネルギー貯蔵システム１６の放電が開始される
（ステップＳ１５のＮＯ、ステップＳ１０）。そして、
この放電電力が送電網１に供給される。

【００９４】スターリングエンジン発電システム１５の
発電運転および電力エネルギー貯蔵システム１６の放電
にもかかわらず、まだ計画供給量が推定使用量に追いつ
かない最悪の場合には（ステップＳ４のＹＥＳ、ステッ
プＳ５のＹＥＳ、ステップＳ７のＹＥＳ、ステップＳ１
５のＹＥＳ）、電力会社からの電力の補給が必要である
との判断の下に（ステップＳ１６のＹＥＳ）、その旨が
各需要家２０の存在する地域を管轄する電力会社の管理
センターに報知される（ステップＳ１７）。

【００９５】なお、蒸気ボイラ４４の発生熱が不足して
いるとか、発電設備１１の発電に支障を及ぼすなどの理
由で、スターリングエンジン発電システム１５の熱受給
発電が不可能な場合には、上記同様、電力会社からの電
力の補給が必要であるとの判断の下に（ステップＳ１６
のＹＥＳ）、その旨が電力会社の管理センターに報知さ
れる（ステップＳ１７）。

【００９６】その後、計画供給量が推定使用量を上回る
状態になると（ステップＳ４のＮＯ）、サーバ３１から
各発電事業者１０の端末１４に電力削減がまだ指令され
ていない場合において（ステップＳ１８のＮＯ）、先ず
は電力エネルギー貯蔵システム１６の放電およびスター
リングエンジン発電システム１５の発電運転がそれぞれ
停止される（ステップＳ１９，Ｓ２０，Ｓ２１，Ｓ２
２）。これでもまだ計画供給量が推定使用量を上回り、
その超過量が推定使用量の５％以上である場合には、供
給電力量の一部が無駄になり採算性が低下するとの判断
の下に、サーバ３１から各発電事業者１０の端末１４に
電力削減が指令される（ステップＳ２３）。

【００９７】この削減指令の後、計画供給量が推定使用
量以上であれば（ステップＳ４のＮＯ、ステップＳ１８
のＹＥＳ）、電力エネルギー貯蔵システム１６のエネル
ギー貯蔵量（蓄電ユニット７３の充電電力量）が十分で
あるか否かがサーバ３１から端末１９への問い合わせに
よって評価される。もし、電力エネルギー貯蔵システム
１６のエネルギー貯蔵量が十分でない場合は、蓄電ユニ
ット７３の補充電が必要であるとの判断の下に（ステッ
プＳ２４のＹＥＳ）、スターリングエンジン発電システ
ム１５の駆動の可能性が検討される。すなわち、スター
リングエンジン発電システム１５における採取ユニット
５０の太陽光受光および熱受給がそれぞれ十分であるか
否かが判定される（ステップＳ２５、ステップＳ２
７）。

【００９８】光センサ６１の検知光量が設定値以上で、
しかも集光部５０ａ内の温度センサ６２の検知温度が設
定値以上であれば、太陽光受光が十分であるとの判定の
下に（ステップＳ２５のＹＥＳ）、太陽光エネルギーに
よるスターリングエンジン５１の運転が開始される（ス
テップＳ２６：太陽光発電）。そして、この発電電力に
よって蓄電ユニット７３が補充電される。

【００９９】天候不良あるいは夜間のために太陽光受光
が不十分の場合は（ステップＳ２５のＮＯ）、開閉弁５
４が開放されて熱媒体管５３内の熱媒体が流通し、蒸気
ボイラ４４の発生熱が集光部５０ａに放出される。この
放熱によって集光部５０ａ内の温度センサ６２の検知温
度が設定値以上になると、熱受給が十分であるとの判定
の下に（ステップＳ２７のＹＥＳ）、蒸気ボイラ４４の
発生熱エネルギーによるスターリングエンジン５１の運
転が開始される（ステップＳ１４：熱受給発電）。そし
て、この発電電力によって蓄電ユニット７３が補充電さ
れる。

【０１００】ただし、蒸気ボイラ４４の発生熱が不足し
ているとか、発電設備１１の運転に悪影響を及ぼすなど
の理由で、スターリングエンジン発電システム１５の熱
受給発電が不可能な場合は、発電設備１１の発電機４０
から電力線１８に供給されている余剰電力のうち、各需
要家２０の使用に供されない過剰分が電力エネルギー貯
蔵システム１６に取り込まれ、蓄電ユニット７３が補充
電される（ステップＳ３０）。

【０１０１】蓄電ユニット７３の補充電が完了すると
（ステップＳ２４のＮＯ）、スターリングエンジン発電
システム１５の運転が停止され、あるいは電力線１８か
らの電力取込みが停止され、補充電が終了となる（ステ
ップＳ３１）。

【０１０２】このような処理が単位計測時間ごとに繰り
返されることにより、電力の需給バランスを高レベルで
保持することができ、よって信頼性の高い余剰電力管理
を実現することができる。

【０１０３】余剰電力を発電事業者１０から購入し、こ
の電力を需要家２０に販売する電気事業を営むうえで、
本システムを採用することにより、需要家２０の使用電
力・使用電力量の状況に即応した適正な電力供給体制を
確立することができ、電気事業運営の高信頼、収益保証
の観点においてきわめて大きな貢献を果たすことができ
る。

【０１０４】すなわち、需要家２０が必要とする電力ま
たは電力量を電気事業者３０が発電事業者１０から確実
に確保して需要家２０に安定供給することができ、信頼
性にすぐれたものとなる。

【０１０５】［２］第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態では、水素吸蔵合金を利用した電力エネ
ルギー貯蔵手段がスターリングエンジン発電システム１
５に組み込まれる。これに伴い、電力エネルギー貯蔵シ
ステム１６が除去される。

【０１０６】水素吸蔵合金は、温度、圧力、水素濃度に
よって、水素を吸蔵して離脱する性質を持つ。水素吸蔵
合金と水素H₂との間の反応は下式で表わされる。なお、
ΔＥは水素の吸蔵脱離に伴うエネルギーである。2/nM+H
₂ 2/nMH_n＋ΔＥこの水素吸蔵合金の水素を吸蔵する際
の吸熱、脱離する際の発熱反応を利用して電力エネルギ
ーの貯蔵、放出が行われる。

【０１０７】すなわち、図１４に示すように、採取ユニ
ット５０の集光部５０ａに水素吸蔵合金タンク（第１水
素吸蔵合金タンク）９０ａが設けられ、その水素吸蔵合
金タンク９０ａ内に複数の水素吸蔵合金収容器（第１水
素吸蔵合金収容器）９１が設けられている。これら水素
吸蔵合金収容器９１にはそれぞれ水素吸蔵合金（粒子）
が収容されている。また、これら水素吸蔵合金収容器９
１に水素輸送管１００が連通され、その水素輸送管１０
０が採取ユニット５０外に導出されてその端部が恒温槽
１０２に導入されている。水素輸送管１００には、導通
制御用の開閉弁１０１が設けられている。

【０１０８】恒温槽１０２には水素吸蔵合金タンク（第
２水素吸蔵合金タンク）９０ｃが設けられ、その水素吸
蔵合金タンク９０ｃ内に複数の水素吸蔵合金収容器（第
２水素吸蔵合金収容器）９１が設けられ、その各水素吸
蔵合金収容器９１に上記水素輸送管１００の導入端が連
通されている。これら水素吸蔵合金収容器９１にもそれ
ぞれ水素吸蔵合金（粒子）が収容されている。また、恒
温槽１０２には、外部熱源たとえば発電設備１１の発熱
部位の発生熱が熱媒体を介して循環する熱媒体管１０５
が導入されるとともに、外部熱源たとえば発電設備１１
からの冷却水が循環する冷却水管１０７が導入されてい
る。これら熱媒体管１０５および冷却水管１０７には、
導通制御用の開閉弁１０６，１０７が設けられており、
その適宜な開閉により、恒温槽１０２内の温度の上昇お
よび下降がそれぞれ可能となっている。

【０１０９】水素吸蔵合金タンク９０ａ，９０ｃには温
度センサ６２，１０４がそれぞれ取り付けられ、これら
温度センサ６２，１０４および上記開閉弁１０１，１０
６，１０８が端末１９に接続されている。

【０１１０】水素吸蔵合金タンク９０ａの各水素吸蔵合
金収容器９１に吸蔵されている水素は、太陽光の熱エネ
ルギーを受けて一定温度以上に上昇し、各水素吸蔵合金
収容器９１から脱離する。脱離した水素は、開閉弁１０
１の開放により水素輸送管１００を通じて恒温槽１０２
の水素吸蔵合金タンク９０ｃへと移動する。端末１９
は、冷却水管１０７の開閉弁１０８および熱媒体管１０
５の開閉弁１０６の開閉をそれぞれ適宜に調節して、予
め恒温層１０２内の温度を水素吸蔵合金タンク９０ｃ内
の各水素吸蔵合金収容器９１が水素吸蔵できる温度以下
に設定し、集光部５０ａの水素吸蔵合金タンク９０ａか
ら脱離移送された水素を水素吸蔵合金タンク９０ｃ内の
各水素吸蔵合金収容器９１に吸蔵させる。各水素吸蔵合
金収容器９１に水素が吸蔵されると発熱を伴うので、水
素吸蔵を保持しつつ容器内圧を安全基準以下に保つため
に温度・圧力が安定するまで開閉弁１０６，１０８を調
整し、最後に開閉弁１０１を閉じてエネルギーを貯蔵す
る。このエネルギーの貯蔵は、スターリングエンジン５
１を駆動させ、発電機５２によって発電している最中で
も可能である。

【０１１１】このようにして貯蔵したエネルギーは適宜
必要に応じて放出される。すなわち、恒温層１０２の水
素吸蔵合金タンク９０ｃの温度を、開閉弁１０６，１０
８の調節により水素吸蔵合金タンク９０ｃ内の各水素吸
蔵合金収容器９１における水素吸蔵合金に吸蔵された水
素が脱離できる値まで上昇させる。これにより脱離する
水素を、開閉弁１０１の開放により水素輸送管１００を
通じて集光部５０ａの水素吸蔵合金タンク９０ａに移動
させ、各水素吸蔵合金収容器９１に吸蔵させる。このと
きの吸蔵に伴って発生する熱エネルギーにより、スター
リングエンジン５５を駆動させ、発電機５２を駆動させ
て発電する。

【０１１２】水素吸蔵合金タンク９０ａ，９０ｃ内の各
水素吸蔵合金収容器９１への水素の吸蔵・脱離は、これ
らのタンク壁に取り付けた温度センサ６２，１０４によ
って温度をモニタリングしながらモータ６０を駆動して
集光板５７の角度を変えたり、開閉弁１０６，１０８の
開閉を調節したりして行うが、その操作は端末１９がデ
ータ収集を繰り返しながら実施する。必要ならば、端末
１９とサーバ３１とで通信を行いながらそのサーバ３１
で制御する。

【０１１３】図１５に、水素吸蔵合金収容器９１の断面
構成を示している。水素吸蔵合金収容器９１は、複数の
金属板９２で仕切られた各スペースに水素吸蔵合金粒子
９３を詰め、水素輸送管１００の先端は、多孔性セラミ
ックからなる多孔性管９４を接続し、水素が多孔性管９
４を透過して水素吸蔵合金粒子９３に接触する。また、
水素吸蔵合金収容器９１には、温度センサ９５も挿入さ
れ、吸蔵水素あるいは水素脱離量を温度によって制御で
きるようにしている。

【０１１４】水素吸蔵合金収容器９１に収容する水素吸
蔵合金材料は、以下の特性を備えていることが望まし
い。（１）活性化が容易である。（２）水素吸蔵量が大き
い。（３）畜熱能力が大きい。（４）畜熱温度条件に適
した生成熱を有している。（５）水素吸蔵を保持できる
圧力、温度、水素濃度の平衡状態の範囲が広い（いわゆ
る、ＰＣＴ曲線のプラトー領域が広く、その傾きが小さ
い）。（６）平衡水素圧のヒステリシス（吸蔵の圧力と
脱離の圧力の差、すなわち不可逆性）が小さい。（７）
水素の吸蔵・脱離量が大きい。（８）畜熱・放熱温度で
十分可逆性がある。（９）良好な熱伝導性を有してい
る。（１０）合金の微粉化が少なく耐久性に優れてい
る。（１１）安価である。

【０１１５】これらの条件を満たしうる水素吸蔵合金材
料としては、チタン系合金、希土類系合金、ジルコニウ
ム系合金、カルシウム系合金、マグネシウム系合金など
の合金が適用でき、具体的な合金材料としてMg₂Ni、MmN
i₅、MmNi_5-xAl_x、MmNi_5-xFe_x、LmNi₅、TiFe、TiFe_1-xMn
_x、Ti_1-xZr_xCr_1-yMn_1+y、FeTi_1.13-19wt%Fe₇Ti₁₀O₃、Fe
Ti_1-xO_y、CaNi₅、Ca_xNi_yMm_zAl_w、CaNi₅-LaNi₅、LaNi₅、
LaNi_5-xAl_x、Zr_1-xTi_x、Zr_0.5Ti_0.5（Mn_0.8F
e_0.2）_1.7、Zr_0.8Ti_0.2（Fe_0.75V_0.15Cr_0.1）₂、Ti_1.2Z
r₀ _.2Cr_1.2Mn_0.8、Ti_1.2Cr_1.2Mn_0.8、Ti_1.2CrMn、TiFe
_1-x-yNi_xVy、Ti_1.1Fe_0.8Ni_0. ₂Zr_0.05、TiCo_0.5Fe_0.5V
_0.05などが選択できる。なお、Ｍｍはミッシュメタル
（希土類金属の混合物）、Ｌｍはランタン強化ミッシュ
メタルである。また、これらの合金の混合系材料や、必
要ならば表面を金属酸化物皮膜や炭素材料で被覆したり
する。また、必要ならば同一組成の合金を用いても、異
なる粒径の粉末混合物を用いたりして、吸熱・発熱量を
コントロールしたり、水素吸蔵量を変えたりすることが
できる。ただし、本発明の内容が実現される機能を有す
る合金材料であればよく、必ずしもこれらに限定される
ことはない。

【０１１６】実際の運用では、太陽光が水素吸蔵合金か
ら吸蔵水素の脱離に十分である場合には、集光板５７の
角度を調整して太陽光を集光部５０ａに集めて集光部５
０ａ内の温度を上昇させ、集光部５０ａにおける水素吸
蔵合金タンク９０ａ内の各水素吸蔵合金収容器９１の水
素吸蔵合金から水素を脱離させ、その脱離した水素を開
閉弁１０１の開放により水素輸送管１００を通して恒温
槽１０２における水素吸蔵合金タンク９０ｃへ輸送し、
それを各水素吸蔵合金収容器９１の水素吸蔵合金に吸蔵
させて規定量のエネルギーを貯蔵する（太陽光発電によ
る補充電）。

【０１１７】太陽光が、集光部５０ａにおける水素吸蔵
合金タンク９０ａの各水素吸蔵合金収容器９１の水素吸
蔵合金に吸蔵されている水素を脱離させられない弱い場
合には、発電設備１１の発生熱利用によって恒温槽１０
２の水素吸蔵合金タンク９０ｃにおける水素脱離の可能
性を検討する。発電設備１１から熱を受給しても発電設
備１１の発電に支障がなく、各需要家２０への電力需要
が十分であると判断すれば、熱媒体管５３の開閉弁５４
を開き、集光部５０ａへ熱エネルギーを輸送して集光部
５０ａにおける水素吸蔵合金タンク９０ａの温度を上昇
させ、その水素吸蔵合金タンク９０ａ内の各水素吸蔵合
金収容器９１の水素吸蔵合金に吸蔵された水素を脱離さ
せ、それを開閉弁１０１の開放により水素輸送管１００
を通して恒温槽１０２における水素吸蔵合金タンク９０
ｃへ輸送し、その水素吸蔵合金タンク９０ｃ内の各水素
吸蔵合金収容器９１の水素吸蔵合金に吸蔵させて規定量
のエネルギーを貯蔵する（受熱発電による補充電）。

【０１１８】各需要家２０に対する電力供給が不足する
場合において、スターリングエンジン発電システム１５
の運転が必要になったにもかかわらず、採取ユニット５
０だけでの熱エネルギーの採取が不十分であれば、恒温
槽１０２の水素吸蔵合金タンク９０ｃにおける水素吸蔵
合金に吸蔵された水素を脱離するのに十分な熱エネルギ
ーが発電設備１１の発熱部位から得られることを条件
に、恒温槽１０２側の開閉弁１０６を開放して恒温槽１
０２へ熱輸送を行い、各水素吸蔵合金収容器９１の水素
吸蔵合金を一定温度以上に上昇させる。そして、開閉弁
１０１を開放して水素輸送管１００を導通し、水素吸蔵
合金タンク９０ｃ側で脱離する水素を集光部５０ａにお
ける水素吸蔵合金タンク９０ａ内の各水素吸蔵合金収容
器９１の水素吸蔵合金に吸蔵させる。この吸蔵による発
熱で集光部５０ａ内の温度を上昇させ、その熱エネルギ
ーによってスターリングエンジン５１を駆動し、その動
力で発電機５２を運転し、その発電電力を送電網１に供
給する。他の構成および作用については、第１の実施形
態とほぼ同じであるので、その説明は省略する。

【０１１９】水素吸蔵合金タンク９０ａ，９０ｃにおけ
る水素吸蔵量の評価方法にはいくつかの手法が考えられ
る。第一の方法としては、最初に水素吸蔵合金タンク９
０ａ，９０ｃのいずれか、またはその両方に吸蔵させた
水素量を測定しておき、この値を端末１９もしくはサー
バ３１に入力しておき、これを基礎データとする。エネ
ルギー貯蔵量、および貯蔵エネルギーの放出量の評価
は、例えば、水素吸蔵合金タンク９０ａ，９０ｃを結ぶ
水素輸送管１００にガス量検知器などを設置し、両タン
ク間の移動水素量を測定する。

【０１２０】また、別の方法としては、圧力（Ｐ）、温
度（Ｔ）、組成（水素吸蔵量、Ｃ）の平衡特性を示すＰ
ＴＣ曲線を水素吸蔵合金タンク９０ａ，９０ｃ内の水素
吸蔵合金材料についてあらかじめ測定し、吸蔵可能量を
算定しておく。

【０１２１】図１６に、水素吸蔵合金材料のＰＴＣ曲線
の概念図を示す。縦軸は吸蔵水素の圧力Ｐを示し、横軸
は水素吸蔵合金（Ｍ）単位量当たりの吸蔵水素量（Ｈ）
を示す。一定温度Ｔ１においてある水素吸蔵合金材料単
位当たりの水素吸蔵量Ｈ／Ｍを増加させると水素圧Ｐは
増加し、ある組成ｎＡからｎＢの領域で水素圧Ｐはほぼ
一定の圧力Ｐ１となる。さらに水素吸蔵量Ｈ／Ｍを増加
していくと水素圧Ｐは再び急激な上昇を示す。この組成
ｎＡ、ｎＢと水素Ｐ１は、吸蔵した水素を水素吸蔵合金
から脱離していくと、若干異なる。すなわち、水素の吸
蔵、脱離の操作を行うと一定のヒステリシスを生じる。
すなわち、組成ｎＡからｎＢまでの領域は平衡圧Ｐ１の
平衡状態での変化が小さく、かつヒステリシスが小さい
ほど可逆的に水素吸蔵と脱離が行われる。これらの平衡
領域およびヒステリシスの大きさは温度Ｔが異なると異
なってくる。適用し得る水素吸蔵合金材料は、できる限
り平衡状態にあるｎＡからｎＢまでの組成範囲が広く、
かつ水素平衡圧Ｐ１がフラット（変化が小さく）であ
り、ヒステリシスが小さく、かつ温度変化による該平衡
組成や水素圧、ヒステリシスの小ささが変化しないこと
が望ましい。

【０１２２】一般的にスターリングエンジン５１の駆動
温度は２５０℃以上５００℃未満の範囲であり、集光部
５０ａにおける水素吸蔵合金タンク９０ａ内の各水素吸
蔵合金収容器９１の水素吸蔵合金も大気圧に近い圧力で
この温度領域に水素吸蔵脱離が実施される（平衡状態の
領域）温度が含まれることが望ましい。この観点から水
素吸蔵合金タンク９０ａ内の各水素吸蔵合金収容器９１
に充填する水素吸蔵合金材料を選択する。その材料とし
ては、Mg2Ni、あるいはMg2NiのＭｇまたはＮｉの一部を
１種もしくは複数種の遷移金属元素や希土類元素で置換
した組成のマグネシウム系合金材料が一例として選択で
きる。

【０１２３】一方、恒温槽１０２における水素吸蔵合金
タンク９０ｃでは、温度調節に発電設備１１からの発生
熱と冷却水を使用するため、集光部５０ａの水素吸蔵合
金タンク９０ａよりも温度領域の幅が大きい。冷却水は
通常−１０℃以上５０℃以下の温度範囲であり、発電設
備１１の熱源としては冷却水やスチーム、廃ガスなどが
選択できるため、３０℃以上数百℃以下の温度範囲とな
る。したがって、恒温槽１０２における水素吸蔵合金タ
ンク９０ｃの各水素吸蔵合金収容器９１に充填する水素
吸蔵合金材料はこの点を考慮して選択する。選択する水
素吸蔵合金材料はいろいろと考えられるが、一例とし
て、大気圧で室温以下の低温に平衡領域の温度を有する
材料としては、Mi_1.2Cr_1.2Mn_0.8、Ti_1.2CrMnなどのチタ
ン系合金やMmNi₅系合金が、室温から６０℃程度の中低
温に平衡領域の温度を有する材料としては、CaNi₅、Ca_x
Ni_yMm_zAl_wなどのカルシウム系合金やTiFe、TiFe_1-xM
n_x、Ti₁ _.2Zr_0.2Cr_1.2Mn_0.8、FeTi_1.13-19wt%Fe₇Ti₁₀O₃
などのチタン系合金が、室温から１００℃程度までの高
温水が適用される温度範囲に平衡領域の温度を有する材
料としては、Zr_0.8Ti_0.2（Fe_0.75V_0.15Cr_0.1）₂などの
ジルコニウム系合金やLaNi₅、LaNi_5-xAl_x、MmNi_5-xA
l_x、LmNi₅などの希土類元素系合金が、スチームなどの
中低温ガスが適用される１００℃以上２００℃程度まで
の温度範囲に平衡領域の温度を有する材料としては、La
Ni_5-xAl_xなどの希土類元素系合金やTiFe_1-x-yNi_xV_y、Ti
_1.1Fe_0.8Ni_0.2Zr_0.05、TiCo_0.5Fe_0.5V_0.05などのチタン
系合金が選択できる。

【０１２４】ただし、水素吸蔵合金タンク９０ａ，９０
ｃまたは各水素吸蔵合金収容器９１の密封性が高く、選
択できる圧力範囲が広がったり、合金材料粒子の適当な
皮膜形成などの表面処理を施したり、合金材料粒子の粒
径をコントロールしたり、複数種の合金を充填したりす
ることによって、水素吸蔵、脱離の平衡特性も変化をす
るため、必ずしも上記条件に拘泥することなく選択適用
でき得る。

【０１２５】また、集光部５０ａの水素吸蔵合金タンク
９０ａ、および恒温槽１０２の水素吸蔵合金タンク９０
ｃについては、必要ならば複数個ずつ収納して、これら
水素吸蔵合金タンクの相互を水素輸送管と開閉弁で直列
または並列もしくは直並列に連結し、より効果的、効率
的な熱利用による水素吸蔵合金からの吸蔵水素の脱離、
該合金への水素吸蔵を実施し、エネルギー貯蔵量の増大
や貯蔵・放出速度の増大を図ることも可能である。この
例を図１７に示している。

【０１２６】すなわち、集光部５０ａに水素吸蔵合金タ
ンク９０ａ，９０ｂを設け、恒温槽１０２内に水素吸蔵
合金タンク９０ｃ，９０ｄを設け、これら水素吸蔵合金
タンク内の各水素吸蔵合金収容器９１の相互を水素輸送
管１００で連通し、かつその各水素輸送管１００に開閉
弁１０１，１１１，１１２を設けている。エネルギー貯
蔵の際には、水素吸蔵合金タンク９０ａ，９０ｂの水素
吸蔵合金から吸蔵水素を脱離し、それを水素吸蔵合金タ
ンク９０ｃ，９０ｄに移動させて水素吸蔵合金に吸蔵さ
せる。逆に、貯蔵エネルギーを放出する際には、水素吸
蔵合金タンク９０ｃ，９０ｄの水素吸蔵合金から吸蔵水
素を脱離し、それを水素吸蔵合金タンク９０ａ，９０ｂ
へ移動させて水素吸蔵合金に吸蔵させる。

【０１２７】このような構成を採用することで、水素吸
蔵、脱離の際の反応熱の収支により発生する温度勾配の
ために低下する吸蔵または脱離水素量を緩和することで
がきる。また、ある程度ヒステリシスが大きくても水素
吸蔵能力の優れた水素吸蔵合金材料を適用できることに
なり、より効果的かつ効率的なエネルギー貯蔵、放出を
実現できることになる。

【０１２８】例えば、エネルギー貯蔵を行う場合、水素
吸蔵合金タンク９０ａで水素脱離させたために集光部５
０ａの温度上昇が起こっても、より（大気圧中で）平衡
領域の温度が高い水素吸蔵合金材料を水素吸蔵合金タン
ク９０ｂに充填しておけば、水素吸蔵合金タンク９０ａ
のみに比べてより集光部５０ａの圧力変化が小さいまま
でエネルギー貯蔵量の調節ができ、効果的な水素移動で
エネルギー貯蔵が可能となる。また、脱離した水素を水
素輸送管１００によって恒温槽１０２に移動させたと
き、温度の比較的高い水素ガスをまず、水素吸蔵合金タ
ンク９０ｃに平衡領域の温度が比較的高い水素合金材料
を充填しておくことで効果的に水素を吸蔵でき、さらに
移動して温度が低下した水素は水素吸蔵合金タンク９０
ｄに水素吸蔵合金タンク９０ｃより平衡領域の温度が低
い水素吸蔵合金材料を充填しておけば効果的に該合金に
水素を吸蔵できることになり好ましい。なお、この発明
は上記各実施形態に限定されるものではなく、要旨を変
えない範囲で種々変形実施可能である。

【０１２９】

【発明の効果】以上の述べたように、この発明によれ
ば、電力使用者が必要とする電力または電力量を電気事
業者が発電事業者から確実に確保して電力使用者に安定
供給することができる信頼性にすぐれた余剰電力管理シ
ステムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】各実施形態の全体的な構成を示すブロック図。

【図２】各実施形態のスターリングエンジン発電システ
ム、電力エネルギー貯蔵システム、およびその周辺部の
構成を示すブロック図。

【図３】第１の実施形態におけるスターリングエンジン
発電システムの具体例の構成を示す図。

【図４】第１の実施形態における蓄電ユニットの具体例
の構成を示す図。

【図５】第１の実施形態における蓄電ユニットの補充電
を説明するためのフローチャート。

【図６】第１の実施形態における蓄電ユニットの変形例
の構成を示す図。

【図７】図６におけるコンデンサバンクの接続パターン
の切替例を示す図。

【図８】図６におけるコンデンサバンクの接続パターン
の別の切替例を示す図。

【図９】図６におけるコンデンサバンクの接続パターン
のさらに別の切替例を示す図。

【図１０】図６におけるコンデンサバンクのバンク切替
が有る場合と無い場合の放電電圧の変化を示す図。

【図１１】図６におけるコンデンサバンクの補充電を説
明するためのフローチャート。

【図１２】第１の実施形態の全体的な作用を説明するた
めのフローチャート。

【図１３】図１２に続くフローチャート。

【図１４】第２の実施形態におけるスターリングエンジ
ン発電システムの具体例の構成を示す図。

【図１５】第２の実施形態における水素吸蔵合金収容器
の構成を断面して示す図。

【図１６】第２の実施形態における水素吸蔵合金材料の
ＰＴＣ曲線の概念を示す図。

【図１７】第２の実施形態におけるスターリングエンジ
ン発電システムの変形例の構成を示す図。

【符号の説明】

１…電力会社送電網、２…通信ネットワーク、１０…発
電事業者、１１…発電設備、１３…計測器、１４…端
末、１５…スターリングエンジン発電システム（補助発
電手段）、１６…電力エネルギー貯蔵システム（エネル
ギー貯蔵手段）１７ａ，１７ｂ…電磁遮断器、１８…電
力線、１９…端末、２０…需要家（電力使用者）、２１
…建物、２２…計測器、２３…端末、３０…電気事業
者、３１…サーバ、４０…発電機、５０…採取ユニッ
ト、５０ａ…集光部、５１…スターリングエンジン、５
２…発電機、５３…熱媒体管、５４…開閉弁、７１…Ａ
Ｃ／ＤＣコンバータ、７３…蓄電ユニット、７７…イン
バータ、７８…保護制御部

フロントページの続き (72)発明者武田勉東京都港区芝公園一丁目８番12号株式会社エネット内Ｆターム(参考） 5G066 AA02 AA04 AA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発電事業者の余剰電力を電気事業者が購
入し、その購入電力を送電網により前記発電事業者から
電力使用者へ直接的に供給する余剰電力管理システムに
おいて、前記送電網への送電が可能な補助発電手段と、前記送電網への電力供給と前記電力使用者の電力使用と
の需給バランスに応じて前記補助発電手段の運転を制御
する制御手段と、を具備したことを特徴とする余剰電力管理システム。
【請求項２】請求項１に記載の余剰電力管理システム
において、前記制御手段は、前記送電網への電力供給が前記電力使
用者の電力使用に対し不足となる場合に前記補助発電手
段を運転させる手段を有することを特徴とする余剰電力
管理システム。
【請求項３】請求項１に記載の余剰電力管理システム
において、前記補助発電手段は、前記発電事業者の施設内に設けら
れている、前記制御手段は、前記発電事業者の施設内に設けられ前
記補助発電手段を制御する第１端末と、前記電力使用者
の施設内に設けられている第２端末と、これら第１およ
び第２端末とのデータ送受信が可能なサーバと、このサ
ーバに設けられ前記各端末とのデータ送受信により前記
送電網への電力供給と前記電力使用者の電力使用との需
給バランスを監視する手段と、前記サーバに設けられ前
記監視結果に応じた制御指令を前記第１端末に送る手段
とを有する、ことを特徴とする余剰電力管理システム。
【請求項４】発電事業者の余剰電力を電気事業者が購
入し、その購入電力を送電網により前記発電事業者から
電力使用者へ直接的に供給する余剰電力管理システムに
おいて、前記送電網への送電が可能な補助発電手段と、前記補助発電手段の発電出力の充電または前記余剰電力
の充電を可能とし且つ前記送電網への放電が可能なエネ
ルギー貯蔵手段と、前記送電網への電力供給と前記電力使用者の電力使用と
の需給バランスに応じて前記補助発電手段の運転および
前記エネルギー貯蔵手段の充放電を制御する制御手段
と、を具備したことを特徴とする余剰電力管理システム。
【請求項５】請求項４に記載の余剰電力管理システム
において、前記制御手段は、前記送電網への電力供給が前記電力使
用者の電力使用に対し不足となる場合に前記補助発電手
段を運転または前記エネルギー貯蔵手段を放電させる手
段と、前記送電網への電力供給が前記電力使用者の電力
使用に対し過剰となる場合にその過剰分で前記エネルギ
ー貯蔵手段を充電させる手段と、を有することを特徴と
する余剰電力管理システム。
【請求項６】請求項４に記載の余剰電力管理システム
において、前記補助発電手段および前記エネルギー貯蔵手段は、前
記発電事業者の施設内に設けられている、前記制御手段は、前記発電事業者の施設内に設けられ前
記補助発電手段および前記エネルギー貯蔵手段を制御す
る第１端末と、前記電力使用者の施設内に設けられてい
る第２端末と、これら第１および第２端末とのデータ送
受信が可能なサーバと、このサーバに設けられ前記各端
末とのデータ送受信により前記送電網への電力供給と前
記電力使用者の電力使用との需給バランスを監視する手
段と、前記サーバに設けられ前記監視結果に応じた制御
指令を前記第１端末に送る手段とを有する、ことを特徴とする余剰電力管理システム。
【請求項７】請求項１ないし請求項６のいずれかに記
載の余剰電力管理システムにおいて、前記補助発電手段は、熱エネルギーを太陽光または外部
熱源から採取する採取ユニットと、この採取ユニットで
採取された熱エネルギーにより駆動されるスターリング
エンジンと、このスターリングエンジンの動力で発電す
る発電機と、を有することを特徴とする余剰電力管理シ
ステム。
【請求項８】請求項７に記載の余剰電力管理システム
において、前記外部熱源は、前記発電事業者の発電設備の発生熱で
あることを特徴とする余剰電力管理システム。
【請求項９】請求項４ないし請求項６のいずれかに記
載の余剰電力管理システムにおいて、前記エネルギー貯蔵手段は、入力電力を直流変換するコ
ンバータと、このコンバータの出力端に接続された蓄電
ユニットと、この蓄電ユニットの電圧を交流変換するイ
ンバータとを有し、このインバータの出力を前記送電網
に送出することを特徴とする余剰電力管理システム。
【請求項１０】請求項９に記載の余剰電力管理システ
ムにおいて、前記蓄電ユニットは、二次電池を有することを特徴とす
る余剰電力管理システム。
【請求項１１】請求項９に記載の余剰電力管理システ
ムにおいて、前記蓄電ユニットは、電気二重層コンデンサを有するこ
とを特徴とする余剰電力管理システム。
【請求項１２】請求項９に記載の余剰電力管理システ
ムにおいて、前記蓄電ユニットは、複数の電気二重層コンデンサと、
これら電気二重層コンデンサの放電時の電圧変化に伴い
その各電気二重層コンデンサの相互接続のパターンを逐
次に切替える切替手段と、を有することを特徴とする余
剰電力管理システム。
【請求項１３】発電事業者の余剰電力を電気事業者が
購入し、その購入電力を送電網により前記発電事業者か
ら電力使用者へ直接的に供給する余剰電力管理システム
において、前記送電網への送電が可能な補助発電手段と、前記補助発電手段に設けられその補助発電手段の発電に
必要なエネルギーの貯蔵および放出が可能なエネルギー
貯蔵手段と、前記送電網への電力供給と前記電力使用者の電力使用と
の需給バランスに応じて前記補助発電手段の運転および
前記エネルギー貯蔵手段の貯蔵・放出を制御する制御手
段と、を具備したことを特徴とする余剰電力管理システム。
【請求項１４】請求項１３に記載の余剰電力管理シス
テムにおいて、前記補助発電手段は、熱エネルギーを太陽光または外部
熱源から採取する採取ユニットと、この採取ユニットで
採取された熱エネルギーにより駆動されるスターリング
エンジンと、このスターリングエンジンの動力で発電す
る発電機とを有する、前記エネルギー貯蔵手段は、前記採取ユニットに設けら
れ水素吸蔵合金が収容された第１水素吸蔵合金タンク
と、前記採取ユニット外に設けられ外部から熱エネルギ
ーを取り込むことが可能な恒温槽と、この恒温槽に設け
られ水素吸蔵合金が収容された第２水素吸蔵合金タンク
と、前記第１水素吸蔵合金タンクと前記第２水素吸蔵合
金タンクとの相互間に接続された水素輸送管と、この水
素輸送管に設けられた開閉弁とを有することを特徴とす
る余剰電力管理システム。
【請求項１５】発電事業者の余剰電力を電気事業者が
購入し、その購入電力を送電網により前記発電事業者か
ら電力使用者へ直接的に供給する余剰電力管理システム
において、前記送電網に供給される電力を検出する第１検出手段
と、前記送電網から前記電力使用者に取り込まれる電力を検
出する第２検出手段と、前記第２検出手段の検出結果に基づいて前記電力使用者
の電力需要を推定する推定手段と、前記推定された電力需要に相当する電力を前記発電事業
者から前記送電網に送出させるための発電計画を決定す
る決定手段と、前記決定された発電計画を前記発電事業者に通知する通
知手段と、前記第１検出手段の検出結果と前記第２検出手段の検出
結果との対比に基づいて、現時点より先の電力供給と電
力使用との需給バランスを予測し、その予測結果に応じ
て前記発電事業者の供給電力に対する増減値を設定する
予測手段と、前記設定された増減値を前記発電事業者に指令する指令
手段と、前記送電網への送電が可能な補助発電手段と、前記補助発電手段の出力の充電または前記余剰電力の充
電を可能とし且つ前記送電網への放電が可能なエネルギ
ー貯蔵手段と、前記指令後、前記第１検出手段の検出による電力供給
が、前記指令された増減値を含む所定値またはその所定
値を基準とする制御許容範囲から外れている場合、その
外れ方向が不足側であれば前記補助発電手段を運転また
は前記エネルギー貯蔵手段を放電させ、外れ方向が過剰
側となる場合にその過剰分で前記エネルギー貯蔵手段を
充電させる制御手段と、を具備したことを特徴とする余剰電力管理システム。
【請求項１６】請求項１５に記載の余剰電力管理シス
テムにおいて、前記推定手段は、前記電力使用者に固有の基礎データ、
および同電力使用者の現地気象データなどに基づき、電
力需要を推定することを特徴とする余剰電力管理システ
ム。
【請求項１７】請求項１５に記載の余剰電力管理シス
テムにおいて、前記推定手段は、予め設定されている単位計測時間の次
回分について、またはその次回分とそれに続く複数回の
単位計測時間について、推定を行うことを特徴とする余
剰電力管理システム。