JP2006100000A

JP2006100000A - 蓄電設備の保守方法

Info

Publication number: JP2006100000A
Application number: JP2004281550A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Shintani; 昌弘新谷; Atsushi Hongo; 篤本郷
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2006-04-13

Abstract

【課題】総コストが低減されかつ容量不足の可能性が低減された蓄電設備の保守方法を提供する。
【解決手段】発電所で用いられる複数の蓄電池を含む蓄電設備において、短時間放電により全数の蓄電池の容量チェックを行なう。そして、容量不足となった蓄電池のみを取替える。１回の取替え費用が安く済み、また、廃棄する蓄電池が少なくてすみ資源が有効に活用される。容量不足と判明した蓄電池の取替えが終了すると、次の定期点検を待つ。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の蓄電池を含む蓄電設備の保守方法に関する。

蓄電池は、繰り返し充放電が可能で非常用の予備電源、無停電システム、車載用、太陽光発電システム等に広く用いられている。ただし、蓄電池には寿命があり、寿命が尽きる前に新しい蓄電池に交換する必要がある。

しかし、蓄電池の寿命は、使用条件や蓄電池そのものの製造ばらつき等により一様ではない。そこで、使用可能な蓄電池を交換してしまうという不経済をなくし、適切な交換時期を検出するため、特許文献１〜３には蓄電池の寿命を検知する方法が提案されている。
特開平８−３１３６０４号公報特開２００２−３５０５２１号公報特許第３２１３９１０号公報

各種の発電所には、蓄電設備がある。この蓄電設備は、電力の需給調整や点検等のために発電機を停止させた場合に発電機を再起動するための復電操作用電源や、停電時の保安用電源として用いられる。

一般に、発電所は人家から離れた僻地に設けられる場合が多く、発電所内で使用する制御用の電力を他の発電所から供給を受けるために送電線を敷設するのはコストが大きい。したがって、発電所には蓄電設備が設けられ、発電時にはこれに電力を蓄えておく。そして発電機が停止している場合には、復電操作用の電力として蓄電設備に蓄えた電力を用いる。

発電所で用いられる蓄電設備は、高電圧を得るためにたとえば５２個の蓄電池が直列接続されて用いられる。従来は、この５２個の蓄電池のうち１または２個の蓄電池をサンプルとして抜き取り、蓄電容量が十分であるか否かを容量検査で判断していた。そして、容量検査において抜き取った蓄電池が容量不足であったときには、５２個の蓄電池をすべて新品に取替えていた。

容量検査は、模擬負荷を用いて実際に０．１Ｃの負荷電流を実使用時間に近い所定時間だけ放電させた後に電解液の比重を測定することで行なわれていた。測定された比重と蓄電池の容量とは相関関係があるため、放電後の比重を測定すれば容量に余裕があるかどうかを求めることができる。

しかしながら、抜き取りサンプルについてのみ容量検査を行なうのでは、サンプル以外の蓄電池が容量低下を起こしていても交換できない。そのため、全体としての容量が必要分より不足してしまう可能性がある。またその逆に、サンプル以外の蓄電池にまだ使用可能なものがあっても、全数交換するので不経済である。全数検査をすればよいが、上記の検査方法を用いるのでは１つの蓄電池について容量不足か否かを判断するために、時間とコストがかかりすぎるという問題があり、全数検査は現実的ではなかった。また、上記検査方法では全数検査すると全部の蓄電池に負担がかかってしまう。

本発明は、複数の蓄電池を含む蓄電設備において、総コストが低減されかつ容量不足の可能性が低減された蓄電設備の保守方法を提供することを目的とする。

この発明は、要約すると、複数の蓄電池を含む蓄電設備の保守方法であって、複数の蓄電池に均等充電を行ない、複数の蓄電池の各々に対して外観、電圧、比重を観測するステップと、複数の蓄電池の各々に対して設置期間が所定期間を超えたか否かを判断するステップと、観測するステップにおいて異常があると認められた蓄電池および判断するステップにおいて設置期間が所定期間を超えたと認められた蓄電池に対して、蓄電設備の電力供給予定時間よりも短時間の放電をさせ電圧降下特性を測定し蓄電容量を測定するステップと、測定するステップにおいて蓄電容量が基準値に満たないと判断される蓄電池に対して取替を行なうステップとを備える。

この発明の他の局面に従うと、複数の蓄電池を含む蓄電設備の保守方法であって、複数の蓄電池に均等充電を行ない、複数の蓄電池の各々に対して外観、電圧、比重を観測するステップと、複数の蓄電池の各々に対して設置期間が所定期間を超えたか否かを判断するステップと、観測するステップにおいて異常があると認められた蓄電池および判断するステップにおいて設置期間が所定期間を超えたと認められた蓄電池に対して、蓄電設備の電力供給予定時間よりも短時間の放電をさせ電圧降下特性を測定し蓄電容量を測定するステップと、測定するステップにおいて蓄電容量が基準値に満たないと判断される蓄電池に対して蓄電池の再生処理を行なうステップと、再生処理を行なった蓄電池の蓄電容量を再測定するステップと、再測定するステップにおいて蓄電容量が基準値に満たないと判断される蓄電池に対して取替を行なうステップとを備える。

本発明によれば、蓄電池のすべてを一括して交換するのではなくて、容量低下を引き起こしたものに限って交換するので、蓄電池を有効利用でき運用コストの低減を図ることができるとともに、廃棄物を少なくすることができる。

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は、同一または相当部分を示す。

図１は、本発明の実施の形態の蓄電設備の保守方法を説明するためのフローチャートである。

図２は、発電所に設置される蓄電設備２を説明するための図である。

図１を参照して、まずステップＳ１において蓄電設備が新規に設置される。この設置時点から本発明の保守方法の運用が開始される。

蓄電設備２は、図２に示すように、たとえば５２個の蓄電池１０．１〜１０．５２を含むものである。蓄電池１０．１〜１０．５２の各々は、たとえば公称電圧が２Ｖの鉛蓄電池である。蓄電池１０．１〜１０．５２が直列に接続されることにより、発電所の諸設備を起動するのに十分な高電圧を得ることができる。大電流を確保するために、直列接続された組電池を複数並列接続して用いられる場合もある。

再び図１を参照して、ステップＳ２において定期点検時期になったか否かが判断される。新規設置時点を起点として、たとえば、半年毎に１年に２回定期点検時期を定めておく。点検時期は、発電所の稼動スケジュールに合わせて繁忙期をさけるように定めてもよい。

ステップＳ２において所定の定期点検時期に該当した場合には、ステップＳ３において均等充電が行なわれる。均等充電とは、通常充電によって回復しなかった作用物質を十分に回復し、かつ、各単電池の充電状態を均等にするために行なう充電である。

続いて、ステップＳ４において蓄電池１０．１〜１０．５２の各々において外観、端子間電圧、電解液の比重が正常か否かが判断される。

ステップＳ４で正常と判断された蓄電池に対しては、ステップＳ５において設置後所定の期間が経過したか否かが判断される。所定の期間は、蓄電池メーカが公表する期待寿命や、発電所における使用実績等に基づき、たとえば１５年に定められる。ステップＳ５において設置後の所定期間が経過していない蓄電池については、ステップＳ２に戻り次の定期点検を待つことになる。

ステップＳ４で正常でないと判断された蓄電池や、ステップＳ５において設置後所定の期間が経過したと判断された蓄電池に対しては、ステップＳ６において容量試験が行なわれる。

ステップＳ６の容量試験は、従来の保守方法とは異なり短時間放電を行ない、その後の電圧を測定することにより行なわれる。

図３は、短時間放電による容量試験を説明するための図である。

図３を参照して、個々の蓄電池１０に対して蓄電池検査装置１２を接続して短時間放電を行ない、端子間電圧を測定する。放電はたとえば、蓄電池の定格容量が６００ＡＨの場合には電流は３００Ａである。この場合、放電時間は４５０ｍｓと短時間である。

蓄電池検査装置１２は、電流計１４と、電流計１４に直列に接続された可変負荷１８と、可変負荷１８の抵抗値を電流計１４の観測する電流値に応じて制御する主制御部２０と、蓄電池１０の端子間電圧を測定する電圧計１６とを含む。蓄電池検査装置１２は、全蓄電池各々毎に測定が可能であり、１人で持ち運びができ、試験時間も短時間で済み、蓄電設備運用状態で容量不足の蓄電池の判断が可能である。

主制御部２０は、放電により蓄電池１０の端子間電圧が低下することによって電流値が減ると、定電流を流しつづけるように可変負荷１８の抵抗値を小さくする。

なお、このような蓄電池検査装置１２としては、たとえば特許文献３に開示される装置を用いることができる。

図４は、蓄電池の放電特性を示した図である。

図４では、実際に放電電流３００Ａで型式ＣＳ−６００の蓄電池５２個の容量試験を行なった際に代表的なデータ３個についてプロットしている。プロットは、参考のため、５０ｍｓ毎に初期から４５０ｍｓ経過時点まで行なっている。容量が不足している蓄電池は十分な容量を確保できる蓄電池と比べ、４５０ｍｓ程度観測すれば端子間電圧がある程度まで（たとえば１．７５Ｖ程度）低下する。したがって、実際の使用予定時間の放電をしなくても容量が不足している蓄電池を検出することができる。

なお、図４に示した例では、すべての蓄電池が十分な容量が確保できていた。

図５は、５２個の蓄電池の放電初期と４５０ｍｓ後の端子間電圧を示した図である。なお、図では１０４セル分の測定点があるが、これは直列に接続された３００ＡＨのセル２セルが１個の６００ＡＨの蓄電池に含まれており、測定はセルごとに行なったためである。

図５に示したように、４５０ｍｓ放電後においても、５２個の蓄電池の端子間電圧はすべて１．８４Ｖ以上であり、これは、容量が８０％確保できている状態を示す。蓄電設備の必要容量に鑑み、この測定をした定期点検においては、１．８４Ｖ以上つまり満充電時の容量の８０％以上であれば取替え不要であると判断した。図１において、ステップＳ６における容量試験が終了し、ステップＳ７において４５０ｍｓ後の端子間電圧を判断することにより容量不足の蓄電池が無いと判断されたので、再びステップＳ２に戻り次の定期点検を待つ。

一方、ステップＳ７において４５０ｍｓ後の端子間電圧が１．８４Ｖを下回っていた蓄電池があった場合には、ステップＳ８においてその蓄電池のみを新品に取替える。従来と異なり、容量不足となった蓄電池のみを取替えるので、１回の取替え費用が安く済む。また、廃棄する蓄電池が少なくてすみ、資源が有効に活用される。容量不足と判明した蓄電池の取替えが終了すると、ステップＳ２に戻り次の定期点検を待つ。

［変形例］
蓄電池が鉛蓄電池である場合、極板の表面に付着したサルフェーション（結晶化した硫酸鉛）を除去し、蓄電池の容量を回復させる再生技術がいくつか提案されている。この技術は、容量１２ＡＨ程度の自動車等のバッテリの再生に近年用いられている。

この再生技術を発電所の蓄電設備にも適用する。

図６は、図１の蓄電設備の保守方法の変形例を説明するためのフローチャートである。

図６を参照して、この変形例では、図１のフローチャートにおいて、ステップＳ８に代えてステップＳ１０〜Ｓ１３を含む。ステップＳ１〜Ｓ７については、図１で説明しているので、説明は繰り返さない。

ステップＳ７で容量不足であると判断された場合には、ステップＳ１０に進み蓄電池の再生を行なう。蓄電池の再生は、全数行なってもよいが、容量不足と判断された蓄電池に対してのみ行なうと全数行なうよりも再生コストが少なくてすむ。

蓄電池の再生には、好ましくは、直流パルス電流を車載用鉛バッテリへ通電させることにより電極表面の蓄積したサルフェーションを電気分解させる処理方法を用いるとよい。この方法であれば、繰り返し再生が可能で、発電所の蓄電設備のように容量が大きなものにも適用が可能で、蓄電設備の現場で再生が可能である。また、添加剤を使用しないので安全性も高い。なお、この処理方法によって、長期間放置された太陽光発電用の蓄電池の再生が可能であることが本願発明者により確認されている。

ステップＳ１０で再生処理を施した蓄電池に対して、ステップＳ１１において容量再試験を行なう。そして、ステップＳ１２において容量不足か否かの判断を行なう。

ステップＳ１２において容量が不足していなければ、そのままステップＳ２に戻り、次の定期点検を待つ。一方容量不足と判断された蓄電池に対しては、ステップＳ１３において新品の蓄電池と取替え、そしてステップＳ２に戻り次の定期点検を待つ。

図６に示した変形例では、図１に示した保守方法に比べて、取替えが必要な蓄電池を購入するコストがさらに低減できることに加えて、再生によりさらに産業廃棄物の排出が少なくなる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態の蓄電設備の保守方法を説明するためのフローチャートである。発電所に設置される蓄電設備２を説明するための図である。短時間放電による容量試験を説明するための図である。蓄電池の放電特性を示した図である。５２個の蓄電池の放電初期と４５０ｍｓ後の端子間電圧を示した図である。図１の蓄電設備の保守方法の変形例を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

２蓄電設備、１０．１〜１０．５２蓄電池、１２蓄電池検査装置、１４電流計、１６電圧計、１８可変負荷、２０主制御部。

Claims

複数の蓄電池を含む蓄電設備の保守方法であって、
前記複数の蓄電池に均等充電を行ない、前記複数の蓄電池の各々に対して外観、電圧、比重を観測するステップと、
前記複数の蓄電池の各々に対して設置期間が所定期間を超えたか否かを判断するステップと、
前記観測するステップにおいて異常があると認められた蓄電池および前記判断するステップにおいて前記設置期間が前記所定期間を超えたと認められた蓄電池に対して、前記蓄電設備の電力供給予定時間よりも短時間の放電をさせ電圧降下特性を測定し蓄電容量を測定するステップと、
前記測定するステップにおいて蓄電容量が基準値に満たないと判断される蓄電池に対して取替を行なうステップとを備える、蓄電設備の保守方法。
複数の蓄電池を含む蓄電設備の保守方法であって、
前記複数の蓄電池に均等充電を行ない、前記複数の蓄電池の各々に対して外観、電圧、比重を観測するステップと、
前記複数の蓄電池の各々に対して設置期間が所定期間を超えたか否かを判断するステップと、
前記観測するステップにおいて異常があると認められた蓄電池および前記判断するステップにおいて前記設置期間が前記所定期間を超えたと認められた蓄電池に対して、前記蓄電設備の電力供給予定時間よりも短時間の放電をさせ電圧降下特性を測定し蓄電容量を測定するステップと、
前記測定するステップにおいて蓄電容量が基準値に満たないと判断される蓄電池に対して蓄電池の再生処理を行なうステップと、
前記再生処理を行なった蓄電池の蓄電容量を再測定するステップと、
前記再測定するステップにおいて蓄電容量が基準値に満たないと判断される蓄電池に対して取替を行なうステップとを備える、蓄電設備の保守方法。