JP2007282371A

JP2007282371A - 移動型電力貯蔵二次電池を用いた広域電力供給方法ならびに広域電力供給システム

Info

Publication number: JP2007282371A
Application number: JP2006105028A
Authority: JP
Inventors: Tomotaka Marui; 丸井智敬; Kinmai Shu; 周金妹
Original assignee: IPB KK
Current assignee: IPB KK
Priority date: 2006-04-06
Filing date: 2006-04-06
Publication date: 2007-10-25

Abstract

【課題】
ディーゼル牽引軌道車の利用ができる中程度のインフラを有する地域において広域電力供給方法とシステムを提供する。広域での電力需給アンバランスの解消、非常電源の確保にも利用できる電力システムを提供する。
【解決手段】
充電中に電池が放電可能になる時刻を推定する工程、放電可能となった電池が移動して潜在的電力不足地域に到着する時刻を推定する工程、前記到着推定時刻が移動先の潜在的電力不足地域にて電力不足が顕在化する時間帯であるか否かを判定する工程、電池が放電可能になり次第、前記顕在化の判定がなされた潜在的電力不足地域に放電可能電池を移動する工程を有する広域電力供給方法とシステム。放電についても充電同様の方法とシステム。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力余剰が顕在化する時間帯がある潜在的電力余剰地域と電力不足が顕在化する時間帯がある潜在的電力不足地域とが混在する広域にて列車に搭載して移動できる移動型電力貯蔵二次電池を電力余剰顕在化地域に移動して充電、電力不足顕在化地域に移動して放電することを繰り返して広域の電力供給をより好適に実施する方法とシステムである。

電力供給システムにおいて電力蓄積は重要であり、揚水発電、圧力電力蓄積、回転力電力蓄積（フライホイール）といった技術もあるが、大容量二次電池が有効かつ現実的な電力蓄積装置である。図９は非特許文献１の「Table 3.1 Comparison of Different Battery Energy Storage Systems」であって、図８が図９のデータによる電池エネルギー密度と電力密度データの対応図（いわゆるラゴンチャート）である。ここでＺｅｂｒａの項については、電池開発企業である「Beta R&D社(UK Derby)」が公表しているトップデータを用いた（電池エネルギー密度＝140Wh/kg、電力密度＝250W/kg）。これを含む電池エネルギー密度と電力密度データの図９のデータを連結した矩形を図示した。ゆえに矩形内一部の電池エネルギー密度と電力密度データを実現する電池は実現できていないものもある。

図８、図９で見る限り、ＮＡＳ（ナトリウム硫黄）とＺｅｂｒａと呼ばれる大容量二次電池が理想的な電力貯蔵デバイスに最も近いものであり、これらについて電力供給システムにおける電力蓄積デバイスとして利用すべく開発が進行中である。（ＮＡＳ（ナトリウム硫黄）電池については特許文献８など、Ｚｅｂｒａ電池に関しては特許文献１０、１１など参照のこと。）

ＮＡＳ電池などの大容量電池を、自動車・列車に搭載し、移動電源として、工事電源など短期電源・非常電源を要する場所に移動させ利用することは公知である（特許文献１（図６）、特許文献２、特許文献３（図７）、特許文献９参照、）。同様に、船舶・航空機で大容量電池の移動して短期電源・非常電源とすることも公知である（特許文献１２、１３など参照）。さらに類似の概念として、電気自動車を自宅で充電するシステムにて、非常時に自宅非常電源として利用することも公知である（特許文献１３参照）。

一方、ディーゼル機関車にて電池電源をエンジンパワ源として利用する技術は公知である。すなわち電池電源を利用してディーゼル機関車自体のエンジン効率の最適化（特許文献４参照）、あるいは電池電源を利用してディーゼル排ガスを削減するものである（特許文献５参照）。また、列車の運行に関するシステムとして駅舎近辺に電池電源を配設した構成も公知である。例としては列車の衝突防止のシステムなどである（特許文献６、７など参照）。

特開2003-77522「移動型電力貯蔵用二次電池システム及びその利用方法」株式会社日立製作所特開2001-35503「移動電源車」山洋電気株式会社特開平7-231579「電源車」株式会社明電舎米国特許出願公開 US 20050045058「Method for monitoring and controlling locomotives」Donnelly,et.al 米国特許 US 6725134「Control strategy for diesel engine auxiliary loads to reduce emissions during engine power level changes」General Electric Company 米国特許出願公開 US 20050251337「Anti-collision device for trains and the like」KONKAN RAIL WAY CORPORATION LTD 米国特許出願公開 US 20040138814「Anti-collision device」KONKAN RAIL WAY CORPORATION LTD 特開平11-260399「高温ナトリウム二次電池システム」株式会社日立製作所特開2003-242211「移動型電力貯蔵二次電池」株式会社日立製作所特開平4-94065「二次電池」日立製作所、東京電力特開平7-272753「ナトリウム/金属塩化物電池）」日本ガイシ再公表特許00-59062「地域分散型発電方法及びその発電装置」川崎重工業特開平11−178241「停電時電力供給装置」三菱電機「REVIEW OF ELECTRICAL ENERGY STORAGE TECHNOLOGIES AND SYSTEMS AND OF THEIR POTENTIAL FOR THE UK」The DTI(UK) report, First published 2004, CONTRACT NUMBER DG/DTI/00055/00/00, URN NUMBER 04/1876, Contractor EA Technology

電力は瞬時移動可能なエネルギー物資である。しかし瞬時移動には電力線というインフラが必要であるので、未開拓地域を開発している時期には電力線というインフラが未整備の状態もありうる。当然ながら、その状態では瞬時移動は不可能である。

電力インフラがまったく整備されていない地域（インフラが極低レベルの地域）の場合、発電機や大容量電池を自動車や列車で搬送し仮設して電力需要に対応せねばならない。一方、中程度にインフラ整備が進行し、鉄道敷設を完了、鉄道が電化される前のインフラ状況の地域を想定すれば、電池電源を「ディーゼル牽引軌道車」を利用して移動することは可能である。本発明はディーゼル牽引軌道車の利用ができる中程度のインフラを有する地域への電力供給方法とシステムを提供を第一の課題とする。

一方、電力インフラが完備した地域であっても、電力システムで想定外の夏場の冷房電力ピークが予想される際、既存の電力線送電容量以上の電力供給を必要とする場合もありうる。この場合には、電力線以外の電力移動のニーズがある。さらに災害時などで電力線にダメージを受けた際も同様に、電力線以外の電力移動のニーズがある。

上述のように電力インフラが完備した地域で非常時にて電力線による瞬時電力移動ができない、または電力線による瞬時電力移動のみでは大きな電力需要に供給対応できない場合に問題解決する電力供給方法とシステムの提案を本発明第二の課題とする。

第一と第二の課題に対し、大容量電池を列車に搭載し、移動型電源として電力需要地域に移動して電力需要に供給する公知の手法を利用した解決策を提案する。本発明は、電力供給に関する問題がある「ひとつの地域」の電力供給を「その他の地域」の電力を利用した解決策を提案するので、「広域」の電力供給方法とシステムである。

本発明は、鉄道で結ばれた地域間の電力余剰時間帯、電力不足時間帯の地域でのずれ、と、大容量電池を鉄道移送するためのタイムラグとがうまくフィットするケースを発見する、という考え方がポイントである。大容量電池を自動車、列車、船舶に搭載し移動電源となし、工事電源など短期電源・非常電源に利用することは公知であるが、電力が不足する地域の時間帯と移動時間を考慮して充電電池で電力を持ち運んで利用するという論理的な「仕組み」を記載した公知技術はない。その部分では新規である。ただし、自動車での電源移動ではニーズに合わせた物品輸送することから新規性が乏しいので鉄道利用に限定する。なお自動車でも同様であるが、列車ごと船舶に搭載して大河を隔てた地域間での最適電力供給系も構築できる。

本発明は、以下の要素からなる。すなわち、ハードウェアとしては、Ａ：大容量電池を搭載した鉄道移動する軌道車、Ｂ：駅舎などに配設されたインバータ、電池充電端・電池からの放電端を要する。ソフトウェアとしては、１電力の余剰時間帯、電力不足時間帯を予測する工程（手段）、２余剰時間帯での充電完了時刻を予想する工程（手段）、３充電完了時刻から鉄道移動して他の電力消費地に到達する時刻を予想する工程（手段）、４前記到達時刻が、到達した他の電力消費地の予測電力不足時間帯にあるか否かを判定する工程（手段）、５軌道車の運行指令を出力する手段を要する。

地域間に太い電力線が敷設されておらず、鉄道網については、「電車」が走行する鉄道電化以前で、ディーゼル軌道車が走行している広域を想定している。余剰電力があっても、太い電力線が敷設されていないため無駄になっている電力を大容量電池で鉄道移送してその余剰電力を有効活用する。充電地域の発電電力能力は過剰であることを想定している。そうでない場合は、軌道車は動かず当地で放電するので公知の電池による電力平準化に対する新規性が乏しい。

本発明の放電方法は（請求項１）、電力余剰地域と電力不足が顕在化する時間帯がある潜在的電力不足地域とが混在する広域にて電力余剰地域で充電した列車搭載移動型電力貯蔵二次電池を電力不足顕在化地域に移動して放電することで広域電力供給する方法であって、列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が電力余剰地域で充電中に、充電中電池が放電可能になる時刻を推定する工程と、放電が可能となった電池が移動して潜在的電力不足地域に到着する時刻を前記放電可能推定時刻に電力余剰地域から潜在的電力不足地域への移動所要時間を加えて推定する工程と、前記到着推定時刻が移動先の潜在的電力不足地域にて電力不足が顕在化する時間帯であるか否かを判定する工程と、充電中の列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が放電可能になり次第、前記顕在化の判定がなされた潜在的電力不足地域に放電可能電池を移動する工程を有する広域電力供給方法である（図１４参照）。

本発明の充電方法は（請求項２）、列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が電力不足地域で放電中に、放電中電池の充電が必要になる時刻を推定する工程と、充電が必要となった電池が移動して潜在的電力余剰地域に到着する時刻を前記充電必要推定時刻に電力不足地域から潜在的電力余剰地域への移動所要時間を加えて推定する工程と、前記到着推定時刻が移動先の潜在的電力余剰地域にて電力余剰が顕在化する時間帯であるか否かを判定する工程と、放電中の列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が充電必要になり次第、前記顕在化の判定がなされた潜在的電力余剰地域に充電必要電池を移動する工程を有する広域電力供給方法である（図１５参照）。

図１４で「ｉ」は充電中電池の充電地域から鉄道移動できる地域のすべて、図１５で「ｊ」は放電中電池の放電地域からから鉄道移動できる地域のすべてのナンバリングしたもので、図ではこれらすべての地域への移動に関して繰り返し推定するフローを示している。また、図１４図１５中の電池充放電データベースは、図１０に示すような電池の充放電データを記憶したもので、充放電中に充放電の状態をモニターする量を何点か計測し、その変化から充放電の完了時刻が推定できる。放電可能時刻や充電必要時刻は必ずしも充放電の完了時刻に一致させなくともよい。

図１４図１５中の顕在化時間帯データベースは、図１３に例示するような月別の（month欄）勤務・休日別（holiday/weekday）の顕在化時間帯の表であればよい。季節や勤務によって電力デマンド（電力需要）が変化するので、それを統計的に整理して顕在化時間帯の平均的な開始・終了時刻を数値表として引用できるものである。充放電の有意性を判定する際に判定日の顕在化時間帯はこういった表を記憶したデータベースを引用すればよい。

電力デマンド（電力需要）を瞬時変化を無視して大きな変化としてとらえると、図１１（ａ）のような周期一日の周期変化となる。電力供給能がこの局所時間平均化電力デマンドの山よりも低い場合、図１１（ｂ）のように電力不足時間帯と余剰時間帯が交互に訪れることになる。しかしながら、電力供給で問題になるのは電力デマンドの瞬時変化である。瞬時変化を踏まえた電力デマンドは模式的に図１２（ｃ）のようになる。

局所時間平均化電力デマンドの周期に対して、瞬時的に現れるデマンドピークの最大電力アップ幅を平均化電力デマンドのピークに加えたものが最大瞬時デマンドピークと考える。瞬時的に現れるデマンドピークの最大電力アップ幅を図１２（ｄ）の「平均電力デマンドピークと瞬時ピークの重なりによる電力デマンド上昇」で示す。図１２（ｄ）の点線に瞬時ピークの重なりによる最大瞬時電力デマンドを示す。電力供給能はこの点線を上回らねばならない。

一方、電力余剰について、図１２（ｄ）の点線以下であれば単純に電力余剰であるとはせず、一定の余裕をもって電力余剰とするのがよい。この余裕を図１２（ｄ）の「供給余剰に対する余裕」に示す。実績電力消費の瞬時変化を月別、勤務・休日別に観測し、統計的に電力不足時間帯と余剰時間帯を図１２（ｄ）示すような考え方で決定すればよい。その決定値（顕在化時間帯の平均的な開始・終了時刻）を前記顕在化時間帯データベースに記憶させればよい。なお、簡単のため電力供給能について図１２では一定値としたが、この電力供給能については変化する。これを図１９に例示する（図１９の簡単な説明参照）。このような電力供給能の変化を加味した顕在化時間帯の開始・終了時刻をデータベースに記憶させればよい。

図１が本発明の上記方法の説明図であって、電力余剰地域Ｓで充電した１を電力不足地域Ｃ１に移動して放電することを示す。放電中電池の充電が必要になる時刻の推定、および充電中電池が放電可能になる時刻の推定については、電池充放電の特性をデータベースとして予め準備し、そのデータを利用する。具体的には、図１０に記載されたように、充放電の状態をモニターする量を複数のサンプリング時刻に計測しその変化傾向と前記データベースの変化曲線とから推定すればよい。図１０（ａ）が、電池の充電時間を充電条件と対応して記憶した電池充電データベースによる放電が可能となる時刻推定の説明図で、図１０（ｂ）が電池の放電時間を放電条件と対応して記憶した電池放電データベースによる充電が必要となる時刻推定の説明図である。

充放電は繰り返し行なえばよい。すなわち（請求項３）、列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が電力余剰地域で充電中に、充電中電池が放電可能になる時刻を推定する工程と、放電が可能となった電池が移動して潜在的電力不足地域に到着する時刻を前記放電可能推定時刻に電力余剰地域から潜在的電力不足地域への移動所要時間を加えて推定する工程と、前記到着推定時刻が移動先の潜在的電力不足地域にて電力不足が顕在化する時間帯であるか否かを判定する工程と、充電中の列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が放電可能になり次第、前記顕在化の判定がなされた潜在的電力不足地域に放電可能電池を移動して該顕在化地域で放電する工程と、列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が電力不足地域で放電中に、放電中電池の充電が必要になる時刻を推定する工程と、充電が必要となった電池が移動して潜在的電力余剰地域に到着する時刻を前記充電必要推定時刻に電力不足地域から潜在的電力余剰地域への移動所要時間を加えて推定する工程と、前記到着推定時刻が移動先の潜在的電力余剰地域にて電力余剰が顕在化する時間帯であるか否かを判定する工程と、放電中の列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が充電必要になり次第、前記顕在化の判定がなされた潜在的電力余剰地域に充電必要電池を移動して該顕在化地域で充電する工程を繰り返せばよい。

電力不足地域の放電設備は（請求項７）、電力不足地域の駅舎の列車軌道近傍に配設され、かつ、該駅舎に該駅舎を含む地域の電力供給ステーションとしての電力インフラ設備が配備されていると好適である。同様に（請求項８）、電力余剰地域の充電設備が、駅舎の列車軌道近傍に配設され、かつ、該駅舎に該駅舎を含む地域の電力供給ステーションとしての電力インフラ設備が配備されていると好適である。

図３は、電力余剰地域Ｓの駅舎ＳＳにある移動型電池充放電接続デバイスＣＤに電池を接続して充電した複数の移動型２次電池１をそれぞれ複数の電力不足地域Ｃ１、Ｃ２にに移動して放電することを示す。

また（請求項９）、電力不足地域の放電設備が、電力不足地域と電力余剰地域間の列車軌道近傍に配設され、かつ、該放電設備から電力不足地域の駅舎へ電力線が配設されている構成でもよい。これは、駅舎からエクステンドされた電化軌道の距離の分だけ移動距離が短くなるので好適である。同様に（請求項１０）、電力余剰地域の充電設備が、電力余剰地域と電力不足地域間の列車軌道近傍に配設され、かつ、該充電設備から電力余剰地域の駅舎へ電力線が配設されている構成でもよい。

図２、図４が駅舎ＳＳからエクステンドされた充放電設備ＳＸを配設した場合の構成、図５が潜在的電力不足地域の数がさらに増えた場合の構成例図である。すなわち、図２は、ＳＳからエクステンドされた電化軌道の末端の地域に配設されたＳＸで充電した１を電力不足地域Ｃ１に移動して放電することを示す。図４は、同様にエクステンドされた電化軌道の末端の地域に配設されたＳＸで充電した複数の移動型２次電池１をそれぞれ複数の電力不足地域Ｃ１、Ｃ２に移動して放電することを示す。図５は、図４の広域電力供給システムにさらに新たな電力不足地域Ｃ３、Ｃ４が加わり、より広域の電力供給システムとなった例である。ここで、Ｃ３、Ｃ４は時期的にあとで開発が開始された新規開発地域である。

静値型２次電池による効果と同様、２次電池の電力蓄積による電力供給能の向上効果が得られる（図１８参照）。静値型に対して移動型を利用した本発明では、遠隔地での蓄積電力も有効利用するので、広域において同様の効果が得られる。具体的には、中程度にインフラ整備が進行し、鉄道敷設を完了、鉄道が電化される前のインフラ状況の地域にて、電池電源を「ディーゼル牽引軌道車」を利用して移動することで有効な広域電力供給システムが構築できる。また、電力インフラが完備した地域であっても、電力システムで想定外の夏場の冷房電力ピークが予想される際、既存の電力線送電容量以上の電力供給を必要とする場合、災害時などで電力線にダメージを受けた場合に、有効な広域電力供給システムが構築できる。

発明を実施するための最良の形態である本発明のシステムを説明する。すなわち（請求項４）、電力余剰が顕在化する時間帯がある潜在的電力余剰地域と電力不足が顕在化する時間帯がある潜在的電力不足地域とが混在する広域にて電力余剰顕在化および電力不足顕在化時間帯の日変化を日付と対応して記憶した顕在化時間帯データベース（図１３参照）と、列車搭載移動型電力貯蔵二次電池を搭載し軌道を移動する列車と、該電池の充電端子に脱着できる端子が配備された潜在的電力余剰地域の充電設備と、該電池の放電端子に脱着できる端子が配備された潜在的電力不足地域の放電設備と、前記充放電設備での該電池の充放電時間を充放電条件と対応して記憶した電池充放電データベース（図１０参照）を有し、列車搭載移動型電力貯蔵二次電池を電力余剰顕在化地域に移動して充電、電力不足顕在化地域に移動して放電、を繰り返して広域電力供給するシステムであって、列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が電力余剰地域の受電設備で充電中に、前記電池充放電データベースのデータに基づいて充電中電池が放電可能になる時刻を推定する手段と、放電が可能となった電池が移動して潜在的電力不足地域の放電設備に到着する時刻を前記放電可能推定時刻に電力余剰地域から潜在的電力不足地域の放電設備への移動所要時間を加えて推定する手段と、前記到着推定時刻が移動先の潜在的電力不足地域にて電力不足が顕在化する時間帯であるか否かを前記顕在化時間帯データベースのデータに基づいて判定する手段と、充電中列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が放電可能になり次第、前記顕在化の判定がなされた潜在的電力不足地域に放電可能電池を移動する移動指令を出す手段と、列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が電力不足地域の放電設備で放電中に、前記電池充放電データベースのデータに基づいて該電池の充電が必要になる時刻を推定する工程と、充電が必要となった電池が移動して潜在的電力余剰地域に到着する時刻を前記充電必要推定時刻に電力不足地域から潜在的電力余剰地域への移動所要時間を加えて推定する工程と、前記到着推定時刻が移動先の潜在的電力余剰地域にて電力余剰が顕在化する時間帯であるか否かを前記顕在化時間帯データベースのデータに基づいて判定する工程と、放電中の列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が充電必要になり次第、前記顕在化の判定がなされた潜在的電力余剰地域に充電必要電池を移動する移動指令を出す手段を有する広域電力供給システムである。

またより詳しくは、本発明の放電は（請求項５、図１６参照）、列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が電力余剰地域の受電設備で充電中に、前記電池充放電データベースのデータに基づいて充電中電池が放電可能になる時刻を推定する手段と、放電が可能となった電池が移動して複数の潜在的電力不足地域の放電設備に到着する複数の時刻を前記放電可能推定時刻に電力余剰地域から複数の潜在的電力不足地域の放電設備への移動所要時間を加えて推定する手段と、前記複数の到着推定時刻が該潜在的電力不足地域にて電力不足が顕在化する時間帯であって放電が有意であるか否かを前記顕在化時間帯データベースのデータに基づいて判定する放電有意性判定手段と、前記放電有意性判定手段で有意と判定された潜在的電力不足地域にて充電中の電池電力を放電して得られる広域電力メリットを、前記電池充放電データベースのデータに基づいて求められる充電中の電池の放電可能電力量および電力需要の日変化を日付と対応して記憶した電力デマンドデータベースに基づいて推定する広域電力メリット推定手段と、前記広域電力メリット推定手段の推定結果に基づいて充電中の電池電力放電先として適切な潜在的電力不足地域を判定する電池放電先判定手段と、充電中の列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が放電可能になり次第、前記電池放電先判定手段の判定結果に基づいてひとつの潜在的電力不足地域に放電可能電池を移動する移動指令を出す手段を有する広域電力供給システムである。

またより詳しくは、本発明の充電は（請求項６、図１７参照）、列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が電力不足地域の放電設備で放電中に、前記電池充放電データベースのデータに基づいて放電中電池の充電が必要になる時刻を推定する手段と、充電が必要になった電池が移動して複数の潜在的電力余剰地域の充電設備に到着する複数の時刻を前記充電必要推定時刻に電力不足地域から複数の潜在的電力余剰地域の充電設備への移動所要時間を加えて推定する手段と、前記複数の到着推定時刻が該潜在的電力余剰地域にて電力余剰が顕在化する時間帯であって充電余裕があるか否かを前記顕在化時間帯データベースのデータに基づいて判定する充電余裕判定手段と、前記充電余裕判定手段で充電余裕があると判定された潜在的電力余剰地域にて放電中の電池を充電して得られる広域電力メリットを、前記電池充放電データベースのデータに基づいて求められる放電中の電池の充電必要電力量および電力需要の日変化を日付と対応して記憶した電力デマンドデータベースに基づいて推定する広域電力メリット推定手段と、前記広域電力メリット推定手段の推定結果に基づいて放電中の電池の充電先として適切な潜在的電力余剰地域を判定する電池充電先判定手段と、放電中の列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が充電必要になり次第、前記電池充電先判定手段の判定結果に基づいてひとつの潜在的電力余剰地域に充電必要電池を移動する移動指令を出す手段を有する広域電力供給システムである。

より好適には、本発明の電力貯蔵二次電池はＮＡＳまたはＺｅｂｒａ電池である。これら電池の特徴である固体電解質（ベータアルミナ）の状況が放電可能電力量・充電必要電力量に影響する。したがって（請求項１１、請求項１２）、充放電の電池充放電データベースにＮＡＳまたはＺｅｂｒａ電池の固体電解質の状態による充放電電力データが記憶されていて、充電中の電池の放電可能電力量または放電中の電池の充電必要電力量を電池充放電データベースの電池の固体電解質の状態条件を加味して求めるのが好ましい。

本発明の方法の説明図であって、電力余剰地域Ｓで充電した１を電力不足地域Ｃ１に移動して放電することを示す。本発明の他の方法説明図であって、Ｓからエクステンドされた電化軌道の末端の地域に配設されたＳＸで充電した１を電力不足地域Ｃ１に移動して放電することを示す。電力余剰地域Ｓで充電した複数の１をそれぞれ複数の電力不足地域Ｃ１、Ｃ２にに移動して放電することを示す。Ｓからエクステンドされた電化軌道の末端の地域に配設されたＳＸで充電した複数の１をそれぞれ複数の電力不足地域Ｃ１、Ｃ２に移動して放電することを示す。図４の広域電力供給システムにさらに新たな電力不足地域Ｃ３、Ｃ４が加わり、より広域の電力供給システムとなった例。ここで、Ｃ３、Ｃ４は時期的にあとで開発が開始された新規開発地域。特許文献１による自動車搭載移動型電力貯蔵二次電池の説明図。特許文献３による列車搭載移動型電力貯蔵二次電池の説明図。図９のデータによる電池エネルギー密度と電力密度データの対応図（いわゆるラゴンチャート）。ただしZebraの項については、電池開発企業である「Beta R&D社(UK Derby)」が公表しているトップデータを用いた（電池エネルギー密度＝140Wh/kg、電力密度＝250W/kg）。これを含む電池エネルギー密度と電力密度データの図９のデータを連結した矩形を図示した。ゆえに矩形内一部の電池エネルギー密度と電力密度データを実現する電池は実現できていないものもある。非特許文献１の「Table 3.1 Comparison of Different Battery Energy Storage Systems」（ａ）電池の充電時間を充電条件と対応して記憶した電池充電データベースによる放電が可能となる時刻推定の説明図、（ｂ）電池の放電時間を放電条件と対応して記憶した電池放電データベースによる充電が必要となる時刻推定の説明図電力デマンド（電力需要）の変化の説明図（局所時間平均化した電力デマンド曲線を示す）電力デマンド（電力需要）の変化の説明図（瞬時ピークを含むリアルタイム電力デマンド曲線を示す）電力余剰顕在化および電力不足顕在化時間帯の日変化を日付と対応して記憶した顕在化時間帯データベースの説明図本発明の充電中の移動型電池を放電する方法のフローチャート本発明の放電中の移動型電池を充電する方法のフローチャート本発明のシステムの例であって充電中の移動型電池を放電するシステムの構成例図本発明のシステムの例であって放電中の移動型電池を充電するシステムの構成例図静値型２次電池による効果と同様の２次電池の電力蓄積による電力供給能の向上の説明図。静値型に対して移動型を利用した本発明では遠隔地での蓄積電力も有効利用して電力供給能が向上する効果が得られる。図１２同様に電力デマンド（電力需要）の変化から電力余剰と電力不足が顕在化する時間帯を求めるものである。（ａ）はたとえば水力発電を用いる地域であれば増水時期、風力発電を用いる地域であれば強風時期で電力余剰時間帯は長く、電力不足時間帯はない。（ｂ）はその逆に水力発電を用いる地域であれば渇水時期、風力発電を用いる地域であれば弱風時期で電力余剰時間帯は短く、電力不足時間帯は長い。

符号の説明

１移動型２次電池
２非電化軌道であり該軌道上をＤが１を牽引駆動して走行する。
３電化軌道であり電力送電線が布設されている。
Ｄディーゼル牽引車両。非電化軌道でも移動牽引が可能である。
Ｎ地域の電力配線網（電力ネットワーク）
ＮＣ地域の電力消費先
Ｓ潜在的電力余剰地域。電力余剰が顕在化する時間帯がある。
ＳＰＳの発電施設
ＳＳＳの地域にある駅舎
ＳＸＳからエクステンドされた電化軌道の末端の地域に配設された移動型２次電池充電施設。すなわち、潜在的電力不足地域と潜在的電力余剰地域間の列車軌道近傍に配設され、かつ、潜在的電力不電力余剰地域の駅舎へ電力線が配設されている受電設備。
ＣＤ移動型二次電池へ充電、または移動型２次電池からの放電電力を受ける接続デバイス
Ｃ１第１潜在的電力不足地域。電力不足が顕在化する時間帯がある。
Ｃ２第２潜在的電力不足地域。電力不足が顕在化する時間帯がある。
Ｃ３第３潜在的電力不足地域。電力不足が顕在化する時間帯がある。
Ｃ４第４電力不足地域であって発電施設に余力がない。
ＣＰ潜在的電力不足地域Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４いずれかの発電施設。
ＣＳＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４いずれかの地域の駅舎であって、受電配電送電設備および電力送電線などの地域の電力供給ステーションとしてのインフラ設備が駅舎に配備されている駅舎。

Claims

電力余剰地域と
電力不足が顕在化する時間帯がある潜在的電力不足地域とが混在する広域にて
電力余剰地域で充電した列車搭載移動型電力貯蔵二次電池を
電力不足顕在化地域に移動して放電することで広域電力供給する方法であって、
列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が電力余剰地域で充電中に、
充電中電池が放電可能になる時刻を推定する工程と、
放電が可能となった電池が移動して潜在的電力不足地域に到着する時刻を
前記放電可能推定時刻に電力余剰地域から潜在的電力不足地域への移動所要時間を加えて推定する工程と、
前記到着推定時刻が移動先の潜在的電力不足地域にて電力不足が顕在化する時間帯であるか否かを判定する工程と、
充電中の列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が放電可能になり次第、
前記顕在化の判定がなされた潜在的電力不足地域に放電可能電池を移動する工程を有する広域電力供給方法。
電力不足地域と
電力余剰が顕在化する時間帯がある潜在的電力余剰地域とが混在する広域にて
電力不足地域で放電した列車搭載移動型電力貯蔵二次電池を
電力余剰顕在化地域に移動して充電することで広域電力供給する方法であって、
列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が電力不足地域で放電中に、
放電中電池の充電が必要になる時刻を推定する工程と、
充電が必要となった電池が移動して潜在的電力余剰地域に到着する時刻を
前記充電必要推定時刻に電力不足地域から潜在的電力余剰地域への移動所要時間を加えて推定する工程と、
前記到着推定時刻が移動先の潜在的電力余剰地域にて電力余剰が顕在化する時間帯であるか否かを判定する工程と、
放電中の列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が充電必要になり次第、
前記顕在化の判定がなされた潜在的電力余剰地域に充電必要電池を移動する工程を有する広域電力供給方法。
電力余剰が顕在化する時間帯がある潜在的電力余剰地域と
電力不足が顕在化する時間帯がある潜在的電力不足地域とが混在する広域にて
列車搭載移動型電力貯蔵二次電池を電力余剰顕在化地域に移動して充電する工程と、
電力不足顕在化地域に移動して放電する工程とを繰り返して広域電力供給する方法であって、
列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が電力余剰地域で充電中に、
充電中電池が放電可能になる時刻を推定する工程と、
放電が可能となった電池が移動して潜在的電力不足地域に到着する時刻を
前記放電可能推定時刻に電力余剰地域から潜在的電力不足地域への移動所要時間を加えて推定する工程と、
前記到着推定時刻が移動先の潜在的電力不足地域にて電力不足が顕在化する時間帯であるか否かを判定する工程と、
充電中の列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が放電可能になり次第、
前記顕在化の判定がなされた潜在的電力不足地域に放電可能電池を移動して該顕在化地域で放電する工程と、
列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が電力不足地域で放電中に、
放電中電池の充電が必要になる時刻を推定する工程と、
充電が必要となった電池が移動して潜在的電力余剰地域に到着する時刻を
前記充電必要推定時刻に電力不足地域から潜在的電力余剰地域への移動所要時間を加えて推定する工程と、
前記到着推定時刻が移動先の潜在的電力余剰地域にて電力余剰が顕在化する時間帯であるか否かを判定する工程と、
放電中の列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が充電必要になり次第、
前記顕在化の判定がなされた潜在的電力余剰地域に充電必要電池を移動して該顕在化地域で充電する工程
を繰り返す広域電力供給方法。
電力余剰が顕在化する時間帯がある潜在的電力余剰地域と
電力不足が顕在化する時間帯がある潜在的電力不足地域とが混在する広域にて
電力余剰顕在化および電力不足顕在化時間帯の日変化を日付と対応して記憶した顕在化時間帯データベースと、
列車搭載移動型電力貯蔵二次電池を搭載し軌道を移動する列車と、
該電池の充電端子に脱着できる端子が配備された潜在的電力余剰地域の充電設備と、
該電池の放電端子に脱着できる端子が配備された潜在的電力不足地域の放電設備と、
前記充放電設備での該電池の充放電時間を充放電条件と対応して記憶した電池充放電データベースを有し、
列車搭載移動型電力貯蔵二次電池を電力余剰顕在化地域に移動して充電、
電力不足顕在化地域に移動して放電、を繰り返して広域電力供給するシステムであって、
列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が電力余剰地域の受電設備で充電中に、
前記電池充放電データベースのデータに基づいて充電中電池が放電可能になる時刻を推定する手段と、
放電が可能となった電池が移動して潜在的電力不足地域の放電設備に到着する時刻を
前記放電可能推定時刻に電力余剰地域から潜在的電力不足地域の放電設備への移動所要時間を加えて推定する手段と、
前記到着推定時刻が移動先の潜在的電力不足地域にて電力不足が顕在化する時間帯であるか否かを
前記顕在化時間帯データベースのデータに基づいて判定する手段と、
充電中列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が放電可能になり次第、
前記顕在化の判定がなされた潜在的電力不足地域に放電可能電池を移動する移動指令を出す手段と、
列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が電力不足地域の放電設備で放電中に、
前記電池充放電データベースのデータに基づいて該電池の充電が必要になる時刻を推定する工程と、
充電が必要となった電池が移動して潜在的電力余剰地域に到着する時刻を
前記充電必要推定時刻に電力不足地域から潜在的電力余剰地域への移動所要時間を加えて推定する工程と、
前記到着推定時刻が移動先の潜在的電力余剰地域にて電力余剰が顕在化する時間帯であるか否かを
前記顕在化時間帯データベースのデータに基づいて判定する工程と、
放電中の列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が充電必要になり次第、
前記顕在化の判定がなされた潜在的電力余剰地域に充電必要電池を移動する移動指令を出す手段を有する
広域電力供給システム。
電力余剰地域と
電力不足が顕在化する時間帯がある複数の潜在的電力不足地域とが混在する広域にて
潜在的電力不足地域の電力不足顕在化時間帯の日変化を日付と対応して記憶した顕在化時間帯データベースと、
潜在的電力不足地域の電力需要の日変化を日付と対応して記憶した電力デマンドデータベースと、
列車搭載移動型電力貯蔵二次電池を搭載し軌道を移動する列車と、
該電池の充電端子に脱着できる端子が配備された電力余剰地域の充電設備と、
該電池の放電端子に脱着できる端子が配備された潜在的電力不足地域の放電設備と、
前記充放電設備での該電池の充放電時間を充放電条件と対応して記憶した電池充放電データベースを有し、
列車搭載移動型電力貯蔵二次電池を電力余剰地域に移動して充電、
電力不足顕在化地域に移動して放電、を繰り返して広域電力供給するシステムであって、
列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が電力余剰地域の受電設備で充電中に、
前記電池充放電データベースのデータに基づいて充電中電池が放電可能になる時刻を推定する手段と、
放電が可能となった電池が移動して複数の潜在的電力不足地域の放電設備に到着する複数の時刻を
前記放電可能推定時刻に電力余剰地域から複数の潜在的電力不足地域の放電設備への移動所要時間を加えて推定する手段と、
前記複数の到着推定時刻が該潜在的電力不足地域にて電力不足が顕在化する時間帯であって放電が有意であるか否かを
前記顕在化時間帯データベースのデータに基づいて判定する放電有意性判定手段と、
前記放電有意性判定手段で有意と判定された潜在的電力不足地域にて充電中の電池電力を放電して得られる広域電力メリットを、
前記電池充放電データベースのデータに基づいて求められる充電中の電池の放電可能電力量および
電力需要の日変化を日付と対応して記憶した電力デマンドデータベースに基づいて推定する広域電力メリット推定手段と、
前記広域電力メリット推定手段の推定結果に基づいて充電中の電池電力放電先として適切な潜在的電力不足地域を判定する電池放電先判定手段と、
充電中の列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が放電可能になり次第、
前記電池放電先判定手段の判定結果に基づいてひとつの潜在的電力不足地域に放電可能電池を移動する移動指令を出す手段を有する広域電力供給システム。
電力不足地域と
電力余剰が顕在化する時間帯がある複数の潜在的電力余剰地域とが混在する広域にて
潜在的電力余剰地域の電力余剰顕在化の日変化を日付と対応して記憶した顕在化時間帯データベースと、
潜在的電力余剰地域の電力需要の日変化を日付と対応して記憶した電力デマンドデータベースと、
列車搭載移動型電力貯蔵二次電池を搭載し軌道を移動する列車と、
該電池の放電端子に脱着できる端子が配備された電力不足地域の放電設備と、
該電池の充電端子に脱着できる端子が配備された潜在的電力余剰地域の充電設備と、
前記充放電設備での該電池の充放電時間を充放電条件と対応して記憶した電池充放電データベースを有し、
列車搭載移動型電力貯蔵二次電池を電力不足地域に移動して放電、
電力余剰顕在化地域に移動して充電、を繰り返して広域電力供給するシステムであって、
列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が電力不足地域の放電設備で放電中に、
前記電池充放電データベースのデータに基づいて放電中電池の充電が必要になる時刻を推定する手段と、
充電が必要になった電池が移動して複数の潜在的電力余剰地域の充電設備に到着する複数の時刻を
前記充電必要推定時刻に電力不足地域から複数の潜在的電力余剰地域の充電設備への移動所要時間を加えて推定する手段と、
前記複数の到着推定時刻が該潜在的電力余剰地域にて電力余剰が顕在化する時間帯であって充電余裕があるか否かを
前記顕在化時間帯データベースのデータに基づいて判定する充電余裕判定手段と、
前記充電余裕判定手段で充電余裕があると判定された潜在的電力余剰地域にて放電中の電池を充電して得られる広域電力メリットを、
前記電池充放電データベースのデータに基づいて求められる放電中の電池の充電必要電力量および
電力需要の日変化を日付と対応して記憶した電力デマンドデータベースに基づいて推定する広域電力メリット推定手段と、
前記広域電力メリット推定手段の推定結果に基づいて放電中の電池の充電先として適切な潜在的電力余剰地域を判定する電池充電先判定手段と、
放電中の列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が充電必要になり次第、
前記電池充電先判定手段の判定結果に基づいてひとつの潜在的電力余剰地域に充電必要電池を移動する移動指令を出す手段を有する広域電力供給システム。
電力不足地域の放電設備が、駅舎の列車軌道近傍に配設され、かつ、
該駅舎に該駅舎を含む地域の電力供給ステーションとしての電力インフラ設備が配備されている
請求項４または請求項５または請求項６の広域電力供給システム。
電力余剰地域の充電設備が、駅舎の列車軌道近傍に配設され、かつ、
該駅舎に該駅舎を含む地域の電力供給ステーションとしての電力インフラ設備が配備されている
請求項４または請求項５または請求項６の広域電力供給システム。
電力不足地域の放電設備が、
電力不足地域と電力余剰地域間の列車軌道近傍に配設され、かつ、
該放電設備から電力不足地域の駅舎へ電力線が配設され、かつ、
該駅舎に該駅舎を含む地域の電力供給ステーションとしての電力インフラ設備が配備されている
請求項４または請求項５または請求項６の広域電力供給システム。
電力余剰地域の充電設備が、
電力余剰地域と電力不足地域間の列車軌道近傍に配設され、かつ、
該充電設備から電力余剰地域の駅舎へ電力線が配設され、かつ、
該駅舎に該駅舎を含む地域の電力供給ステーションとしての電力インフラ設備が配備されている
請求項４または請求項５または請求項６の広域電力供給システム。
列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が、ＮＡＳまたはＺｅｂｒａ電池であって、
電池充放電データベースにＮＡＳまたはＺｅｂｒａ電池の固体電解質の状態による充放電電力データが記憶されていて、
充電中の電池の放電可能電力量を前記電池充放電データベースの電池の固体電解質の状態条件を加味して求めるものである
請求項４又は請求項５の広域電力供給システム。
列車搭載移動型電力貯蔵二次電池が、ＮＡＳまたはＺｅｂｒａ電池であって、
電池充放電データベースにＮＡＳまたはＺｅｂｒａ電池の固体電解質の状態による充放電電力データが記憶されていて、
放電中の電池の充電必要電力量を前記電池充放電データベースの電池の固体電解質の状態条件を加味して求めるものである
請求項４又は請求項６の広域電力供給システム。