JP2005071704A - Electricity storage system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気供給系(例えば、電力会社からの供給電力)からの電気を充電して電気需要系(例えば、各種の電気機器類)に放電する常用蓄電池が、前記電気供給系と電気需要系との間に設けられている蓄電システムに関する。 The present invention relates to a storage battery for charging electricity from an electric supply system (for example, electric power supplied from an electric power company) and discharging it to an electric demand system (for example, various electric devices). The present invention relates to a power storage system provided with a system.
このような蓄電システムは、例えば、ビルやマンションなどに設置して、昼と夜との電力需要の差や季節による電力需要の差などを平準化するためなどに使用されるもので、従来、常用蓄電池としてレドックスフロー電池を使用し、電気供給系からの電気の供給が停止した際にも、そのレドックスフロー電池からなる常用蓄電池から電気需要系に放電するように構成したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Such a power storage system is installed in, for example, a building or a condominium, and is used for leveling the difference in power demand between day and night or the difference in power demand depending on the season. What is configured to use a redox flow battery as a regular storage battery and discharge from a regular storage battery consisting of the redox flow battery to an electrical demand system even when the supply of electricity from the electricity supply system is stopped is known. (For example, refer to Patent Document 1).
しかし、上記文献に記載の蓄電システムでは、電力負荷を平準化するための蓄電池が、電気供給系からの電気の供給が停止した際の電力確保をも兼用するものであるから、実際に電力の供給が停止した際、必ずしも十分な電力が蓄電されているとは限らず、この点に改良の余地があった。 However, in the power storage system described in the above document, the storage battery for leveling the power load also serves to secure power when the supply of electricity from the electricity supply system is stopped. When the supply is stopped, sufficient electric power is not always stored, and there is room for improvement in this respect.
本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、常に必要量の電力を確保して、たとえ電気供給系からの電気の供給が停止しても、電気需要系に対して直ちに必要な電気を放電することのできる蓄電システムを提供することにある。 The present invention pays attention to such a conventional problem, and its purpose is to always secure a necessary amount of electric power, even if the supply of electricity from the electric supply system is stopped, to the electric demand system. An object of the present invention is to provide a power storage system that can immediately discharge necessary electricity.
請求項1の発明の特徴構成は、電気供給系からの電気を充電して電気需要系に放電する常用蓄電池が、前記電気供給系と電気需要系との間に設けられている蓄電システムであって、前記電気供給系からの電気を充電して電気供給系からの電気の供給が停止した際に前記電気需要系に放電する非常用蓄電池が設けられ、前記非常用蓄電池が、その非常用蓄電池と前記常用蓄電池との間に設けられた熱交換器を介して前記常用蓄電池からの発生熱により加熱されるように構成されているところにある。
The characteristic configuration of the invention of
請求項1の発明の特徴構成によれば、電気供給系からの電気を充電して電気需要系に放電する常用蓄電池に加えて、電気供給系からの電気を充電して電気供給系からの電気の供給が停止した際に電気需要系に放電する非常用蓄電池が設けられているので、その非常用蓄電池によって非常時に必要な量の電力を常に確保しておくことが可能となる。
さらに、非常時における電力の確保に関しては、例えば、自家発電機を設置することも可能であるが、自家発電機では、可燃性の燃料などを常備しておく必要があり、また、比較的煩雑な定期点検も欠かすことができず、実際の使用に際して煩わしいことも多い。
その点、蓄電池では、燃料の常備が不要で、自家発電機ほど煩雑な点検を必要とせず、メンテナンスが容易となる利点がある。
According to the characteristic configuration of the invention of
Furthermore, with regard to securing electric power in an emergency, for example, it is possible to install a private power generator. However, the private power generator must always have combustible fuel and the like, and is relatively complicated. Regular periodic inspection is also indispensable, and it is often troublesome in actual use.
In that respect, the storage battery does not require fuel preparation, and does not require as much trouble as an in-house generator, and has the advantage that maintenance is easy.
その反面、蓄電池は温度によって電池性能が左右されるので、非常用蓄電池を常に所定の温度範囲内に維持しておく必要があり、そのためには、例えば、ヒータなどの加熱装置が不可欠となる。
しかし、本発明の蓄電システムでは、非常用蓄電池が、その非常用蓄電池と常用蓄電池との間に設けられた熱交換器を介して常用蓄電池からの発生熱により加熱されるように構成されているので、常用蓄電池の発生熱を有効に利用することで、殊更、非常用蓄電池用の加熱装置などを必要とすることなく、非常用蓄電池を常に所定の温度範囲内に維持することができ、必要な場合には直ちに、所定の電池性能で電気需要系に放電することが可能となる。
On the other hand, since the battery performance depends on the temperature of the storage battery, it is necessary to always maintain the emergency storage battery within a predetermined temperature range. For this purpose, for example, a heating device such as a heater is indispensable.
However, in the power storage system of the present invention, the emergency storage battery is configured to be heated by the heat generated from the normal storage battery via a heat exchanger provided between the emergency storage battery and the normal storage battery. Therefore, by effectively using the heat generated by the regular storage battery, the emergency storage battery can always be maintained within the predetermined temperature range without requiring a heating device for the emergency storage battery. In such a case, it is possible to immediately discharge the electricity demand system with a predetermined battery performance.
請求項2の発明の特徴構成は、前記常用蓄電池が、充電と放電を行う常用セルと常用電解液を貯蔵する常用タンクを備え、その常用電解液を前記常用セルと常用タンクの間で循環させるレドックスフロー電池であるところにある。 According to a second aspect of the present invention, the regular storage battery includes a regular cell for charging and discharging and a regular tank for storing a regular electrolyte, and the regular electrolyte is circulated between the regular cell and the regular tank. There is a redox flow battery.
請求項2の発明の特徴構成によれば、常用蓄電池が、充電と放電を行う常用セルと常用電解液を貯蔵する常用タンクを備え、その常用電解液を常用セルと常用タンクの間で循環させるレドックスフロー電池であるから、他の蓄電池に比べて蓄電の大容量化が可能であり、しかも、装置の大部分を占めるのは常用電解液を貯蔵する常用タンクであるから、地下の空きスペースなどに設置することができ、特にビルやマンションなどで使用するのに最適な蓄電システムとなる。 According to the characteristic configuration of the invention of claim 2, the common storage battery includes a regular cell for charging and discharging and a regular tank for storing the regular electrolyte, and the regular electrolyte is circulated between the regular cell and the regular tank. Because it is a redox flow battery, it is possible to increase the capacity of electricity storage compared to other storage batteries, and since most of the equipment is a regular tank that stores regular electrolytes, there is an empty space in the basement, etc. In particular, it is an electricity storage system that is most suitable for use in buildings and condominiums.
請求項3の発明の特徴構成は、前記非常用蓄電池が、充電と放電を行う非常用セルと非常用電解液を貯蔵する非常用タンクを備え、その非常用電解液を前記非常用セルと非常用タンクの間で循環させるレドックスフロー電池であり、前記熱交換器が、前記常用電解液と非常用電解液との間で熱交換するように構成されているところにある。 According to a third aspect of the present invention, the emergency storage battery includes an emergency cell for charging and discharging and an emergency tank for storing the emergency electrolyte, and the emergency electrolyte is used as the emergency cell and the emergency cell. A redox flow battery that circulates between the service tanks, wherein the heat exchanger is configured to exchange heat between the common electrolyte solution and the emergency electrolyte solution.
請求項3の発明の特徴構成によれば、非常用蓄電池が、充電と放電を行う非常用セルと非常用電解液を貯蔵する非常用タンクを備え、その非常用電解液を非常用セルと非常用タンクの間で循環させるレドックスフロー電池であるから、非常用蓄電池においても蓄電の大容量化が可能となり、非常用電解液を貯蔵する非常用タンクを地下の空きスペースなどに設置することで、ビルやマンションでの使用に最適な蓄電システムとなる。
そして、レドックスフロー電池では、電池性能の温度特性が電解液の温度に依存するので、常用蓄電池であるレドックスフロー電池の常用電解液と非常用蓄電池であるレドックスフロー電池の非常用電解液との間で熱交換することにより、常用蓄電池の発生熱を効率良く利用して非常用蓄電池を所定の温度範囲内に維持することができる。
According to the characteristic configuration of the invention of claim 3, the emergency storage battery includes an emergency cell for charging and discharging and an emergency tank for storing the emergency electrolyte, and the emergency electrolyte is used as the emergency cell and the emergency cell. Because it is a redox flow battery that circulates between emergency tanks, it is possible to increase the capacity of an emergency storage battery, and by installing an emergency tank for storing an emergency electrolyte in an empty space underground, The power storage system is optimal for use in buildings and condominiums.
In a redox flow battery, since the temperature characteristics of the battery performance depend on the temperature of the electrolyte, the redox flow battery, which is a regular storage battery, and the emergency electrolyte of a redox flow battery, which is an emergency storage battery, are used. By exchanging heat in the above, the emergency storage battery can be maintained within a predetermined temperature range by efficiently using the heat generated by the regular storage battery.
請求項4の発明の特徴構成は、前記熱交換器が、前記非常用タンク内に配設された常用電解液用の配管で構成されているところにある。 The characteristic configuration of the invention of claim 4 is that the heat exchanger is constituted by a pipe for a normal electrolyte disposed in the emergency tank.
請求項4の発明の特徴構成によれば、前記熱交換器が、非常用タンク内に配設された常用電解液用の配管で構成されているので、非常用タンク内に常用電解液用の配管を配設するだけの簡単な構造で済み、したがって、蓄電システムの低廉化を図ることができる。 According to the characteristic configuration of the invention of claim 4, since the heat exchanger is constituted by the pipe for the common electrolyte disposed in the emergency tank, the pipe for the common electrolyte is installed in the emergency tank. A simple structure is sufficient in which only the piping is provided. Therefore, the power storage system can be reduced in price.
請求項5の発明の特徴構成は、前記常用電解液と非常用電解液が、前記熱交換器を介して循環する加熱循環状態と、前記熱交換器を迂回して循環する非加熱循環状態とに切り換え自在に構成されているところにある。 The characteristic configuration of the invention of claim 5 is that a heating circulation state in which the normal electrolyte solution and an emergency electrolyte solution are circulated through the heat exchanger, and a non-heating circulation state in which the heat electrolyte is circulated around the heat exchanger. It is in a place that can be switched freely.
請求項5の発明の特徴構成によれば、常用電解液と非常用電解液が、熱交換器を介して循環する加熱循環状態と、熱交換器を迂回して循環する非加熱循環状態とに切り換え自在に構成されているので、加熱循環状態と非加熱循環状態とに切り換えることにより、非常用蓄電池の温度をより一層確実に所定の温度範囲内に維持することができる。 According to the characteristic configuration of the invention of claim 5, the normal electrolyte solution and the emergency electrolyte solution are heated and circulated through the heat exchanger, and are heated and circulated around the heat exchanger. Since it is configured to be switchable, the temperature of the emergency storage battery can be more reliably maintained within a predetermined temperature range by switching between the heating circulation state and the non-heating circulation state.
請求項6の発明の特徴構成は、前記非常用蓄電池が、鉛製の電極板と電解液などを備えた鉛蓄電池であるところにある。 According to a sixth aspect of the present invention, the emergency storage battery is a lead storage battery including a lead electrode plate and an electrolytic solution.
請求項6の発明の特徴構成によれば、非常用蓄電池が、鉛製の電極板と電解液などを備えた鉛蓄電池であるから、例えば、ニッケル水素やリチウムイオンなどを利用した他の蓄電池に比べて安価で、原材料も入手しやすく、しかも、常用蓄電池に接触あるいは隣接させて設置することもできるので、常用蓄電池側の熱を効率良く回収することができて実用的である。
According to the characteristic configuration of the invention of
本発明による蓄電システムの実施の形態を図面に基づいて説明する。
この蓄電システムは、例えば、ビルやマンションの地下などに設置して、昼と夜との電力需要の差や季節による電力需要の差などを平準化するためなどに使用するもので、図1の原理図に示すように、図外の電気供給系C(例えば、電力会社からの供給電力)からの電気を充電して電気需要系D(例えば、各種の電気機器類)に放電する常用蓄電池Aが、電気供給系Cと電気需要系Dとの間に設けられ、さらに、その常用蓄電池Aに加えて、電気供給系Cからの電気を充電しておいて、電気供給系Cからの電気の供給が停止した際に電気需要系Dに放電する非常用蓄電池Bが、電気供給系Cと電気需要系Dとの間に設けられている。
An embodiment of a power storage system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
This power storage system is installed, for example, in the basement of a building or condominium, and is used for leveling the difference in power demand between day and night, the difference in seasonal power demand, etc. As shown in the principle diagram, a regular storage battery A that charges electricity from a power supply system C (for example, power supplied from an electric power company) outside the figure and discharges it to an electricity demand system D (for example, various electric devices). Is provided between the electricity supply system C and the electricity demand system D, and in addition to the regular storage battery A, the electricity from the electricity supply system C is charged and the electricity from the electricity supply system C is charged. An emergency storage battery B that discharges to the electricity demand system D when the supply is stopped is provided between the electricity supply system C and the electricity demand system D.
常用蓄電池Aは、充電と放電を行う常用セル1と、常用電解液を貯蔵する正極用の常用タンク2aおよび負極用の常用タンク2bなどを備えたレドックスフロー電池であって、正極用の常用タンク2aには、常用電解液3aとしてのV5+およびV4+硫酸水溶液が貯蔵され、負極用の常用タンク2bには、常用電解液3bとしてのV2+およびV3+硫酸水溶液が貯蔵される。
常用セル1は、電子の通過を許容し他のイオンの通過を阻止するイオン交換膜からなる隔膜4によって正極セル1aと負極セル1bに区画され、正極セル1aには正極5aが、負極セル1bには負極5bが配置されて、正極5aと負極5bが、交流電気を直流電気に変換したり、逆に、直流電気を交流電気に変換する交直変換装置6を介して、電気供給系Cと電気需要系Dとにそれぞれ接続されている。
The regular storage battery A is a redox flow battery including a
The
正極セル1aと正極用の常用タンク2aは、配管で構成される往路7aと復路8aにより接続され、往路7aには循環ポンプ9aが介装され、復路8aには冷却器10aと熱交換器11aが介装されて、循環ポンプ9aにより常用電解液3aが正極セル1aと正極用の常用タンク2a間で循環されるように構成されている。
同様に、負極セル1bと負極用の常用タンク2bも、配管で構成される往路7bと復路8bにより接続され、往路7bには循環ポンプ9bが介装され、復路8bには冷却器10bと熱交換器11bが介装されて、循環ポンプ9bにより常用電解液3bが負極セル1bと負極用の常用タンク2b間で循環されるように構成されている。
The
Similarly, the
非常用蓄電池Bも、充電と放電を行う非常用セル12と、非常用電解液を貯蔵する正極用の非常用タンク13aおよび負極用の非常用タンク13bなどを備えたレドックスフロー電池であって、正極用の非常用タンク13aには、非常用電解液14aとしてのV5+およびV4+硫酸水溶液が、負極用の非常用タンク13bには、非常用電解液14bとしてのV2+およびV3+硫酸水溶液が貯蔵される。
非常用セル12も、電子の通過を許容し他のイオンの通過を阻止するイオン交換膜からなる隔膜15によって正極セル12aと負極セル12bに区画され、正極セル12aには正極16aが、負極セル12bには負極16bが配置されて、正極16aと負極16bが、交流電気を直流電気に変換したり、逆に、直流電気を交流電気に変換する交直変換装置17を介して、電気供給系Cと電気需要系Dとにそれぞれ接続されている。
The emergency storage battery B is also a redox flow battery including an
The
この非常用蓄電池Bにおいても、正極セル12aと正極用の非常用タンク13aは、配管で構成される往路18aと復路19aにより接続され、往路18aに介装された循環ポンプ20aにより非常用電解液14aが正極セル12aと正極用の非常用タンク13a間で循環されるように構成されるとともに、常用蓄電池Aの熱交換器11aが正極用の非常用タンク13a内に配設されて、常用電解液3aと非常用電解液14aとの間で熱交換するように構成されている。
具体的には、熱交換器11aが、非常用タンク13a内に配設された常用電解液3a用の配管である復路8aにより構成されているが、より熱交換率のよい熱交換器を復路8aに介装して実施することもできる。
Also in this emergency storage battery B, the
Specifically, the
同様に、負極セル12bと負極用の非常用タンク13bも、配管で構成される往路18bと復路19bにより接続され、往路18bに介装の循環ポンプ20bにより非常用電解液14bが負極セル12bと負極用の非常用タンク13b間で循環されるように構成され、かつ、常用蓄電池Aの熱交換器11bが負極用の非常用タンク13b内に配設されて、常用電解液3bと非常用電解液14bとの間で熱交換するように構成されている。
この熱交換器11bに関しても、非常用タンク13b内に配設された常用電解液3b用の配管である復路8bにより構成されているが、熱交換率のよい熱交換器を復路8bに介装して実施することもできる。
Similarly, the
The
以上の構成からなる蓄電システムは、その作動が全て制御装置Eにより制御されるように構成されていて、制御装置Eには、常用電解液3a,3bの温度を検出するために常用タンク2a,2b内に配設された常用温度センサ21a,21bからの検出信号、さらには、非常用電解液14a,14bの温度を検出するために非常用タンク13a,13b内に配設された非常用温度センサ22a,22bからの検出信号などが入力されるように構成されている。
そして、例えば、常用蓄電池Aの充電時や放電時には、循環ポンプ9a,9bが駆動されて常用電解液3a,3bが循環され、必要に応じて、非常用蓄電池Bの循環ポンプ20a,20bも駆動され、充電や放電により発生する常用蓄電池A側の熱が、常用電解液3a,3bおよび熱交換器11a,11bを介して非常用電解液14a,14bに伝えられるとともに、冷却器10a,10bもON、OFFされて、非常用電解液14a,14bが所定の温度範囲内に維持されるのである。
The power storage system configured as described above is configured such that the operation thereof is all controlled by the control device E, and the control device E includes the
For example, when charging or discharging the regular storage battery A, the circulation pumps 9a and 9b are driven to circulate the
〔別実施形態〕
つぎに、別の実施形態について説明するが、重複説明を避けるため、先の実施形態で説明した構成部品や同じ作用を有する構成部品については、同じ符号を付すことにより説明を省略し、主として先の実施形態と異なる構成について説明する。
[Another embodiment]
Next, another embodiment will be described. However, in order to avoid redundant description, the components described in the previous embodiment and the components having the same action are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. A configuration different from the embodiment will be described.
(1)図2に示す蓄電システムにおいては、熱交換器11a,11bを迂回する迂回路23a,23bが、常用蓄電池Aの復路8a,8bに設けられ、かつ、常用電解液3a,3bが、熱交換器11a,11bを通流して非常用電解液14a,14bを加熱しながら循環する加熱循環状態と、迂回路23a,23bを通流して非常用電解液14a,14bを加熱せずに循環する非加熱循環状態とに切り換えるための三方弁24a,24bが設けられていて、両三方弁24a,24bの切り換え作動も制御装置Eにより制御されるように構成されている。
(1) In the power storage system shown in FIG. 2,
なお、図1と図2に示した実施形態では、常用蓄電池Aの復路8a,8bに熱交換器11a,11bを設けて、それを非常用蓄電池Bの非常用タンク13a,13b内に配設した例を示したが、例えば、非常用蓄電池Bの往路18a,18bあるいは復路19a,19bに熱交換器を設けて、それを常用蓄電池Aの常用タンク2a,2b内に配設することもでき、さらに、常用蓄電池Aの復路8a,8bと非常用蓄電池Bの往路18a,18bまたは復路19a,19bとの間に熱交換器を介装して、常用電解液3a,3bと非常用電解液14a,14bとの間で熱交換するように構成することもでき、熱交換器11a,11bの配設箇所や具体的な構造などについては種々の変更が可能である。
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2,
(2)これまでの実施形態では、常用蓄電池Aと非常用蓄電池Bをレドックスフロー電池で構成した例を示したが、両蓄電池A,Bのいずれか一方あるいは両方を鉛製の電極板と電解液などで構成される鉛蓄電池、または、NAS蓄電池(ナトリウム硫黄蓄電池)などの他の蓄電池で構成することもできる。
例えば、鉛蓄電池やNAS蓄電池であれば、レドックスフロー電池とは異なり、電解液が循環しないので、熱交換器としてヒートパイプを使用することになり、特に、鉛蓄電池の場合には、NAS蓄電池とは異なり、常用蓄電池Aに接触させることもできるので、常用蓄電池Aと非常用蓄電池Bとを直接接触させたり、隣接配置して別の熱媒体(例えば、空気)を介して両蓄電池A,B間で熱交換を行うように構成することもできる。
(2) In the embodiments described so far, the example in which the regular storage battery A and the emergency storage battery B are configured by redox flow batteries has been shown. However, either one or both of the storage batteries A and B is electrolyzed with a lead electrode plate. It can also be comprised with other storage batteries, such as a lead storage battery comprised with a liquid etc., or a NAS storage battery (sodium-sulfur storage battery).
For example, in the case of a lead storage battery or a NAS storage battery, unlike a redox flow battery, the electrolyte does not circulate, so a heat pipe is used as a heat exchanger. In particular, in the case of a lead storage battery, a NAS storage battery In contrast, since the battery can be brought into contact with the regular storage battery A, the regular storage battery A and the emergency storage battery B can be brought into direct contact with each other, or the storage batteries A and B can be disposed adjacent to each other via another heat medium (for example, air). It can also be configured to perform heat exchange between them.
1 常用セル
2a,2b 常用タンク
3a,3b 常用電解液
8a,8b 常用電解液用の配管
11a,11b 熱交換器
12 非常用セル
13a,13b 非常用タンク
14a,14b 非常用電解液
A 常用蓄電池
B 非常用蓄電池
C 電気供給系
D 電気需要系
1
Claims (6)
前記電気供給系からの電気を充電して電気供給系からの電気の供給が停止した際に前記電気需要系に放電する非常用蓄電池が設けられ、
前記非常用蓄電池が、その非常用蓄電池と前記常用蓄電池との間に設けられた熱交換器を介して前記常用蓄電池からの発生熱により加熱されるように構成されている蓄電システム。 A regular storage battery that charges electricity from the electricity supply system and discharges it to the electricity demand system is an electricity storage system provided between the electricity supply system and the electricity demand system,
An emergency storage battery is provided that charges the electricity from the electricity supply system and discharges to the electricity demand system when the electricity supply from the electricity supply system stops.
A power storage system configured such that the emergency storage battery is heated by heat generated from the regular storage battery via a heat exchanger provided between the emergency storage battery and the regular storage battery.
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