JP2015012705A - 電力貯蔵システム及びその運用方式 - Google Patents

Abstract

【課題】電力使用量のピークがどの期間に現れたとしても、所望のピークシフトとピークカットを実現して、契約電力料金と使用電力料金とを効果的に低減する。
【解決手段】使用電力量がピーク値を超えないように、リチウムイオン電池１１を放電して使用電力量をピーク値以下に低減させるピークカット制御と、使用電力量が低い時間帯にリチウムイオン電池１１を充電し、使用電力量が高い時間帯にリチウムイオン電池１１を放電して、この使用電力量を平準化させるピークシフト制御とを行なう電力貯蔵システムの運用方式である。この場合、ピークカット制御を優先して行なうピークカット優先モードと、ピークシフト制御を優先して行なうピークシフト優先モードの何れかを、日毎に設定できるようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、ピークカットとピークシフトを行なうことで、契約電力料金と使用電力料金の低減を図る電力貯蔵システム及びその運用方式に関する。

電力貯蔵システムの運用方式として、負荷の使用電力量のピークが夏季の特定期間に現れることを前提に、夏季にのみ電池を充放電させてピークカットを行なう考えが特許文献１に示されている。しかしこれは、夏季以外の期間でシステムの運転を完全停止させて、運用コストの低減を図っており、ピークカットを行なう必要がない期間は、システムを有効活用できていない。

電気料金が安い夜間電力を充電し、これをピークが現れる昼間に放電して、ピークカットを実現する方式が特許文献２，３に示されている。特許文献２では、夜間電力の時間帯に充電時間を設定する一方で、昼間の時間帯に放電時間を設定することで、昼間のピークカットを行って契約電力料金を低減し、かつ夜間電力を活用したピークシフトによって使用電力料金の低減を行っている。また特許文献３では、使用電力量が設定したピーク値を超えた場合に放電を行ってピークを抑え、夜間に消費した電力を蓄電することにより、契約電力料金と使用電力料金の低減を実現している。

しかし、これらの方式では使用電力量のピークが電気代の高い昼間のみに発生することを前提としている。また、蓄電している電池は十分な容量があることを前提としており、電池の容量が放電中になくなる、或いは電池の容量が劣化や温度で変化する、といったことを考慮していない。

事前に設定した時間帯に充電或いは放電を行ない、この事前設定したスケジュール運転の最中に、使用電力量がピーク値を超えたら放電を行なって、ピークシフトとピークカットを実現する方式が特許文献４に示されている。しかしこの方式では、使用電力量のパターンを一定期間に渡って収集し、その分析から必要な運転計画となるスケジュールデータを作成して設定しなければ、所望のスケジュール運転を行なうことができない。また、想定外のピークが発生した場合は放電を行なうが、電池に蓄えた電力は不足しないことが前提となっており、電池の容量がなくなる、或いは電池の容量が劣化や温度で変化する、といったことに対応できない。

特開２００３−１８９４７０号公報 特開２００２−２７１９９４号公報 特開平３−２２６２３３号公報 特許第４６０７５３３号明細書

２４時間営業を行なう小売店舗等の対象施設では、夏季の昼間だけでなく、夕方や夜間の時間帯に電力使用量のピークが現れることがある。このため、単純に夜間料金の時間帯に充電し、蓄電した電力を昼間に放電する方式では、有効なピークカットが行えない課題がある。

また近年では、二次電池としてリチウムイオン電池を用いた電力貯蔵システムが普及し始めている。リチウムイオン電池は鉛蓄電池等と比較すると、依然として価格が高く、必要最小限の容量の電池しか設置できない場合が多い。また、温度により単位時間当たりの充放電できる電力量が大きく変化し、繰り返し利用による劣化によっても電力量が減少するため、実際に充放電できる電力量を把握するのが難しいという課題がある。

さらに、多数の店舗を有する全国展開している対象施設では、電力の利用パターンが気象条件、周辺の住宅やオフィス環境、清掃時間帯等によって店舗毎に異なる。そのため、スケジュール運転の下でピークカットやピークシフトを行なうには、前述のスケジュールデータを店舗毎に作成してシステムに設定しなければならず、多大な作業時間と費用が発生する。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、電力使用量のピークがどの期間に現れたとしても、所望のピークシフトとピークカットを実現して、契約電力料金と使用電力料金とを効果的に低減できる電力貯蔵システム及びその運用方式を提供することを目的とする。

本発明における電力貯蔵システムの運用方式は、負荷の使用電力量が設定したピーク値を超えないように、二次電池を放電して前記使用電力量を前記ピーク値以下に低減させるピークカット制御と、前記使用電力量が低い時間帯に前記二次電池を充電し、前記使用電力量が高い時間帯に前記二次電池を放電して、当該使用電力量を平準化させるピークシフト制御とを行なう電力貯蔵システムの運用方式であって、前記ピークカット制御を優先して行なうピークカット優先モードと、前記ピークシフト制御を優先して行なうピークシフト優先モードの何れかを、日毎に設定することを特徴とする。

また、本発明における電力貯蔵システムは、電力系統からの電力供給を受けて充電し、負荷に放電した電力を供給する二次電池と、前記二次電池の充放電を制御する制御手段とを備え、前記負荷の使用電力量が設定したピーク値を超えないように、前記二次電池を放電して前記使用電力量を前記ピーク値以下に低減させるピークカット制御と、前記使用電力量が低い時間帯に前記二次電池を充電し、前記使用電力量が高い時間帯に前記二次電池を放電して、当該使用電力量を平準化させるピークシフト制御とを前記制御手段により行なわせる構成とした電力貯蔵システムであって、前記ピークカット制御を優先して行なうピークカット優先モードと、前記ピークシフト制御を優先して行なうピークシフト優先モードの何れかを、日毎に設定にする設定手段を備えたことを特徴とする。

請求項１，９の発明によれば、ピークカットが必要とされるのは、夏季等の限られた期間に限定されるので、負荷の使用電力量のピークが現れる期間ではピークカット優先モードを設定して、確実に契約電力料金の低減を実現する一方で、ピークの現れない期間ではピークシフト優先モードを設定して、夜間電力を最大限活用した使用電力量の平準化を図り、確実に使用電力料金の低減を実現する。これにより、例えば夜間料金の時間帯に使用電力量のピークが発生する店舗等のように、電力使用量のピークがどの期間に現れたとしても、所望のピークシフトとピークカットを実現して、契約電力料金と使用電力料金とを効果的に低減することができる。

請求項２，１０の発明によれば、ピークカット優先モードでは、使用電力量がピーク値を超えた場合に、負荷追従制御を行なって二次電池を放電し、使用電力量がピーク値を超えていないピークの合間に、満充電を目指して二次電池を充電する。この充電は昼夜を問わず行われるので、例えば昼間の時間帯であっても、ピークの合間を利用して、二次電池が満充電となるまで効率よく充電を行なうことができる。

請求項３，１１の発明によれば、ピークカット優先モードでは、劣化や温度の影響を受けにくい満充電時の電池電圧の上限値で、ピークの合間に二次電池の上限電圧を目指して充電する。これにより、二次電池の劣化や温度低下に伴う電池容量の減少に関係なく、使用可能な電池容量を最大限に生かしたピークカットを実現できる。

請求項４，１２の発明によれば、ピークシフト優先モードでは、時間毎にデフォルトで設定された充放電量にしたがって、二次電池を充放電させるスケジュール運転が行われ、このスケジュール運転の実行中に、例えば負荷の使用電力量がピーク値を超えた場合に、設定された充放電量を自動的に調整する。これにより、ピークシフト優先モードであっても、使用電力量がピーク値を超えてしまうのを抑制できると共に、充放電量の自動的な調整により、使用電力量のパターンを収集して分析する手間を不要にし、充放電量の設定を大幅に簡素化することが可能になる。つまり、典型的な特定店舗等の運転計画データを用いてスケジュール運転を行ない、ピークを超えたときにはこの運転計画データを自動的に修正する学習機能により、店舗毎のデータ収集や分析の作業を排除することができる。

請求項５，１３の発明によれば、ピークシフト優先モードでは、制御テーブルに登録された一定時間毎の充電量又は放電量に基づいて、二次電池を充電又は放電するピークシフト制御を１日単位で行なうことが可能となる。また、契約電力は一例として３０分間の平均電力の最大値であるが、この一定時間を契約電力の算出基準となる３０分間と一致させることにより、契約電力を低減するためのピークカット制御を正確に行なうことができる。

請求項６，１４の発明によれば、制御テーブルに登録された設定禁止の時間帯に、満充電を目指して二次電池を充電することができ、電池残量の誤差を補正して、二次電池を満充電の状態から放電させることにより、二次電池を無駄なく有効に利用することができる。

請求項７，１５の発明によれば、外部から取得した情報によって、同一日に対して複数登録された制御テーブルの中から、特定の１つの制御テーブルを選択し、その選択した制御テーブルに基づいて、二次電池を充電又は放電することにより、天気や気温といった気象条件、地域の催し物といった突発的なイベント等に応じた適切な制御テーブルを選択し、この制御テーブルに基づいてピークシフト制御を行なうことで、効果的なピークカットを行なうことができる。

請求項８，１６の発明によれば、二次電池の電圧が、キープ電力量に対応する電池電圧値と放電下限電圧値のいずれか大きい電圧値に達すると、ピークカット制御やピークシフト制御による二次電池の放電を防止することにより、停電時に備えた一定の電力量を確実に保持すると同時に、放電下限電圧値を下回ることによる電池の劣化を抑止することができる。

本発明の一実施例を示す電力貯蔵システムのブロック回路図である。 同上、双方向インバータのより詳細な構成を示すブロック回路図である。 同上、制御コントローラの機能構成を示すブロック図である。 同上、制御テーブルの構成を示す説明図である。 同上、（Ａ）は負荷の使用電力と時刻との関係の一例を示した負荷曲線の図であり、（Ｂ）は電池電圧と時刻との関係の一例を示したグラフである。 同上、優先モード設定テーブルの構成を示す説明図である。 同上、（Ａ）は負荷の使用電力と時刻との関係の別な例を示した負荷曲線の図であり、（Ｂ）は（Ａ）の負荷曲線で、ピークカット優先モードでの充放電の状態を示す説明図であり、（Ｃ）は電池電圧と時刻との関係の別な例を示したグラフである。 同上、系統連系モードにおける制御手段の処理手順を示すフローチャートである。 同上、ピークカット優先制御の処理手順を示すフローチャートである。 同上、ピークシフト優先制御の処理手順を示すフローチャートである。 同上、学習機能を適用する前後で、（Ａ）は負荷の使用電力と時刻との関係を示した負荷曲線の図であり、（Ｂ）は電池容量と時刻との関係の例を示したグラフである。 同上、学習機能の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明における電力貯蔵システムとその運用方式について、添付図面を参照しながら、その好ましい一実施例を詳細に説明する。

図１は、電力貯蔵システム１の全体構成を概略的に示している。同図において、２は電力系統、３は電力系統２から受電している対象施設である。ここでいう対象施設３とは、例えば２４時間営業の小売店舗、中小型のビルやマンション、小規模な工場、ガソリンスタンド、学校等の公共施設を含み、対象施設３内には受電点４を介して、負荷である電子機器５や電力貯蔵システム１が並列に接続される。また、受電点４から電子機器５に交流電力を供給する給電路６には、電流検出器としての変流器７が接続される。電子機器５は一般的な負荷でよく、例えば照明設備、空調設備、冷蔵庫、電気ポット、ＰＯＳ端末、放送設備、自動開閉ドア、エレベータ用インバータ、給水ポンプや自動車用リフターの駆動用モータ等である。

電力系統２に連系して運転される電力貯蔵システム１は、電池パック８と双方向インバータ９とを主な構成要素としている。電池パック８は、Ｎ個の直列接続した電池モジュール１１Ａ〜１１Ｎと、各電池モジュール１１Ａ〜１１Ｎに１台ずつ配置されるスレーブＢＭＵ（バッテリ制御ユニット：Battery Management Unit）１２Ａ〜１２Ｎと、各スレーブＢＭＵ１２Ａ〜１２Ｎを統括的に管理する１台のマスターＢＭＵ１３とにより構成される。複数の直列接続された電池セルを内蔵した電池モジュール１１Ａ〜１１Ｎは、これらを纏めて二次電池としてのリチウムイオン電池１１を構成している。電池パック８は例えば１４個の電池モジュール１１Ａ〜１１Ｎを内蔵し、各電池モジュール１１Ａ〜１１Ｎは例えば８個の電池セルを内蔵し、この場合には電池パック８は１１２直列の組電池となる。各電池モジュール１１Ａ〜１１Ｎからの電圧と温度の情報は、対応するスレーブＢＭＵ１２Ａ〜１２Ｎにそれぞれ取り込まれ、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）通信のような通信手段を介して共通のマスターＢＭＵ１３に送出される。またマスターＢＭＵ１３は、各スレーブＢＭＵ１２Ａ〜１２Ｎから受信した電圧や温度の情報に基づいて、各電池モジュール１１Ａ〜１１Ｎの正常または異常を判断すると共に、これらの情報を後述の制御コントローラ１７に送出する構成となっている。なお、電池モジュール１１Ａ〜１１Ｎからの電圧と温度の情報は、内蔵する電池セル毎に測定する。

双方向インバータ９は、インバータとして一乃至複数の半導体スイッチング素子（図示せず）を備えた双方向の電力変換が可能なＤＣ／ＡＣインバータ１６と、ＤＣ／AＣインバータ１６を制御する制御コントローラ１７とにより構成される。ＤＣ／ＡＣインバータ１６は、給電路６とリチウムイオン電池１１との間に接続され、制御コントローラ１７からの充電制御信号を受けて、給電路６からの交流電力を直流電力に変換し、また制御コントローラ１７からの放電制御信号を受けて、リチウムイオン電池１１からの直流電力を交流電力に変換するものである。また制御コントローラ１７は、前述した機能の他に、変流器７で検出される系統電力２から負荷への電流の情報や、双方向インバータ９で計測されるＤＣ／ＡＣインバータ１６の交流側の電流と電圧の情報を取込んで、ＤＣ／ＡＣインバータ１６への充電制御信号や放電制御信号を生成し、後述するピークカットやピークシフト等の制御を行なう機能を備えている。制御コントローラ１７の具体的な構成については、後程説明する。

図２は、双方向インバータ９の内部構成をより詳細に示したものである。同図において、双方向インバータ９は、前述のＤＣ／ＡＣインバータ１６や制御コントローラ１７の他に、開閉器２１，２２と、突入電流防止回路２３と、ノイズフィルタ２４，２５と、制御電源２６とを備えている。開閉器２１，２２は、何れも制御コントローラ１７からのリレー制御信号により開閉動作する開閉手段で、リチウムイオン電池１１とＤＣ／ＡＣインバータ１６との間の直流線路に開閉器２１が挿入接続され、ＤＣ／ＡＣインバータ１６と給電路６との間の交流線路に開閉器２２が挿入接続される。また、突入電流防止回路２３とノイズフィルタ２４は、開閉器２１とＤＣ／ＡＣインバータ１６との間の直流線路に挿入接続され、ＤＣ／ＡＣインバータ１６と開閉器２２との間の交流線路には、別なノイズフィルタ２５が挿入接続される。制御電源２６は、リチウムイオン電池１１からの直流電力或いは電力系統２からの交流電力を受けて、電力系統２の正常時のみならず停電時にも、制御コントローラ１７に適切な動作電圧を供給するものである。

上記構成では、開閉器２１，２２を共に閉じた状態で、制御コントローラ１７からＤＣ／ＡＣインバータ１６に充電制御信号又は放電制御信号が与えられると、リチウムイオン電池１１と電力系統２或いは電子機器５との間で、電力のやり取りが可能になる。このときノイズフィルタ２４，２５は、前述の直流線路と交流線路に生じるノイズ成分をそれぞれ抑制し、突入電流防止回路２３は直流線路に生じる急峻な電流変化を抑制する。また制御コントローラ１７は、例えばマスターＢＭＵ１３が電池モジュール１１Ａ〜１１Ｎの何れかが異常であると判断した場合に、リチウムイオン電池１１を双方向インバータ９から安全に切り離すために、開閉器２１を開状態にするリレー制御信号を送出し、変流器７からの信号によって電力系統２に対して逆潮流すると判断した場合に、開閉器２２を開状態にするリレー制御信号を送出して逆潮流を防止する。

制御コントローラ１７とマスターＢＭＵ１３との間は、双方向通信が可能な外部通信手段２７で接続される。外部通信手段２７は、例えばＣＡＮ通信であり、制御コントローラ１７は電池セルの電圧や温度の情報をマスターＢＭＵ１３から受信し、逆に異常を検出した際にはマスターＢＭＵ１３に対して処理を停止するコマンドを送信する。

図３は、特に制御コントローラ１７の機能構成を示したものである。同図において、制御コントローラ１７は、ＣＰＵや入出力インターフェース等の制御手段３１と、フラッシュメモリやハードディスクドライブ等の書き込み可能な記憶手段３２とにより構成され、制御手段３１は、変流器７からの電流情報と、ＤＣ／ＡＣインバータ１６の交流側の電流と電圧の情報を取得する一方で、ＤＣ／ＡＣインバータ１６に充電制御信号や放電制御信号を出力し、また表示器３３に表示制御信号を出力する機能を有する。さらに制御手段３１は、記憶手段３２に格納したプログラムを読み出し、このプログラムに従って、電力貯蔵システム１の電力制御機能となるピークシフト制御手段３４やピークカット制御手段３５を実行する構成となっている。記憶手段３２には、こうしたプログラムの記憶領域の他に、制御テーブル３７と、電圧・電力設定テーブル３８と、優先モード設定テーブル３９を格納する記憶領域がそれぞれ設けられる。

ピークシフト制御手段３４は、負荷の使用電力量が低く、電気代の安い夜間電力（１８時〜６時）にリチウムイオン電池１１を蓄電し、これを負荷の使用電力量が高く、電気代の高い昼間の時間帯に電子機器５に放電して、使用電力量を平準化させ、その差額分の電気代を節約するようなピークシフト制御を、ＤＣ／ＡＣインバータ１６に行なわせるものである。ここでは、負荷の使用電力量がピークとなる昼間の時間帯でリチウムイオン電池１１を放電することにより、ピークカットの効果も得られる。

ピークシフト制御手段３４によるピークシフト制御では、予め記憶手段３２に設定された制御テーブル３７に基づくスケジュール運転が行われる。具体的には、ピークシフト制御手段３４は制御テーブル３７の情報に基づいて、指定された時間帯に指定された電力量でリチウムイオン電池１１を充電又は放電するように、制御手段３１に備えた充放電機能に指示を行ない、ＤＣ／ＡＣインバータ１６に充電制御信号又は放電制御信号を送出する。

図４は、制御テーブル３７の構成を図示したものである。制御テーブル３７は、１日（０時から２４時）のリチウムイオン電池１１の充電量と放電量を、決められた時間区分毎に設定したものである。一例として、ここでの制御テーブル３７の時間区分は３０分であり、毎時０分から３０分までと、３０分から６０分までの各時間区分で、充電又は放電する電力量が、０〜２．５ｋＷｈの範囲で０．１ｋＷ刻みに設定される。また、制御テーブル３７の中で、ユーザが外部からの操作で設定できない設定禁止の時間帯を例えば３時間設ける。設定禁止のデフォルト値は、例えば２〜５時の時間帯で設定され、その後、図示しない外部操作手段からの操作入力により、必要に応じてその値を可変することができる。この設定禁止の時間帯は、後述する誤差補正手段４１で用いられる。なお、誤差補正を行わない場合には、設定禁止の時間帯を設けなくてもよい。

ピークシフト制御手段３４は、上述したピークシフト制御で、ＤＣ／ＡＣインバータ１６の出力である例えば５ｋＷの入出力でリチウムイオン電池１１の充放電を行ない、ＤＣ／ＡＣインバータ１６の交流側の電流と電圧の情報に基づき、リチウムイオン電池１１が制御テーブル３７に設定された電力量を充電又は放電した時点で入出力を停止させるように、ＤＣ／ＡＣインバータ１６の動作を制御する。なお、制御テーブル３７に設定された放電電力量は、ＤＣ／ＡＣインバータ１６の交流側の出力であり、充電電力量は、ＤＣ／ＡＣインバータ１６の直流側の出力である。

また、ピークシフト制御手段３４によるピークシフト制御では、電圧・電力設定テーブル３８に記憶する各種の電圧設定値から、リチウムイオン電池１１の電池電圧の上限値と下限値を読み込み、電池電圧が上限値に達した場合には、制御テーブル３７に設定された放電電力量が「０．０」以外の放電開始になるまで処理を中断し、電池電圧が下限値に達した場合には、制御テーブル３７に設定された充電電力量が「０．０」以外の充電開始になるまで処理を中断する。

電圧・電力設定テーブル３８は、ピークシフト制御手段３４やピークカット制御手段３５がＤＣ／ＡＣインバータ１６を制御する際に、必要な電力設定値や電圧設定値を格納記憶するものである。本実施例では電力設定値として、ピークカット値Ｗｔ（単位：ｋＷ）やキープ電力量Ｗkp（単位：ｋＷｈ）等が記憶され、電圧設定値として、充電限界電圧Ｖmax（単位：Ｖ）や、放電限界電圧Ｖmin（単位：Ｖ）や、充電上限電圧Ｖhlt（単位：Ｖ）や、放電下限電圧Ｖllt（単位：Ｖ）や、電力キープ電圧Ｖkp（単位：Ｖ）等が記憶される。この中で、ピークカット値Ｗｔとキープ電力量Ｗkpは、ユーザが設定する値で、電力キープ電圧Ｖkpはキープ電力量Ｗkpの値から予め登録された電池特性を表すテーブルを参照することによって取得できる。また、充電限界電圧Ｖmax、放電限界電圧Ｖmin、充電上限電圧Ｖhlt、放電下限電圧Ｖlltは、リチウムイオン電池１１に固有の値として設定される。

充電限界電圧Ｖmaxと放電限界電圧Ｖminは、例えばリチウムイオン電池１１のＳＯＣ（State of Charge）が１００％と０％にそれぞれ対応し、充電上限電圧Ｖhltと放電下限電圧Ｖlltは、例えばＳＯＣが９０％と１０％にそれぞれ対応する。リチウムイオン電池１１の劣化を抑制するため、充電上限電圧Ｖhltと放電下限電圧Ｖlltの間で充放電を行なう。キープ電力量Ｗkpは、災害時に備えてピークカット制御とピークシフト制御で使用しないで保持しておく電力量であり、例えばユーザは停電時の夜間照明等に必要な最低限の電力量をキープ電力量Ｗkpとして設定する。

図５（Ａ）は、負荷の使用電力量と時刻との関係の一例を示したものである。図３に示す制御テーブル３７に基づくスケジュール運転では、夜間電力の時間帯である１８〜２１時の間に、制御手段３１からＤＣ／ＡＣインバータ１６に充電制御信号を送出して、リチウムイオン電池１１を充電し、昼間の時間帯である１１時半〜１５時半の時間帯の間に、制御手段３１からＤＣ／ＡＣインバータ１６に放電制御信号を送出して、リチウムイオン電池１１を放電する。図４と図５（Ａ）の例では、ピークシフト制御によりリチウムイオン電池１１を放電する時間帯が、負荷の使用電力量のピークと合致して設定され、ピークカットとしての効果も得られる。なお、図５（Ａ）に示すｗｔ＋５は、ピークカット値ＷｔにＤＣ／ＡＣインバータ１６の出力（一例として５ｋＷ）を加えた電力ピーク値である。

また図５（Ｂ）は、ピークシフト制御時におけるリチウムイオン電池１１の電圧と時刻との関係の一例を示している。この図に示すように、電池電圧は上限値である充電上限電圧Ｖhltの値と、下限値である電力キープ電圧Ｖkpと放電下限電圧Ｖlltの大きい方の値との間に管理される。

記憶手段３２には、季節（１２か月）や天候（晴れ、曇り、雨）を反映して、例えば１２か月×３種類＝３６パターンの制御テーブル３７を登録できる記憶領域が確保される。また、制御手段３１は日時をカウントする計時手段を内蔵し、この計時手段に基づくカレンダーの各日に対して、特定のパターンの制御テーブル３７を一つずつ割り当てるために、日付と制御テーブル３７のパターンとを関連付けた制御テーブル割り当て情報を、優先モード設定テーブル３９に予め設定記憶している。カレンダーの各日に対して、複数の制御テーブル３７を割り当てることもでき、この場合には例えば図示していない制御手段３１と外部との通信手段（例えばイーサネット（登録商標）通信）を用いて天気予報情報を取得し、天気によって適当な制御テーブル３１を自動選択する。これによりピークシフト制御手段３４は、計時手段による日時のカウントが特定の時刻である例えば６時に達すると、優先モード設定テーブル３９からの、その日に割り当てられた特定のパターンの制御テーブル３７を選択してピークシフト制御を開始する。

優先モード設定テーブル３９はその他に、カレンダーの各日に対して、ピークシフト制御手段３４によるピークシフト制御と、後述するピークカット制御手段３５によるピークカット制御の何れを優先して行わせるのかという優先モードを設定可能にする設定手段として設けられる。この場合、計時手段による日時のカウントが特定の時刻に達し、その日にピークシフトの優先モードが優先モード設定テーブル３９に設定されている場合は、ピークシフト制御手段３４によるピークシフト制御が、ピークカット制御手段３５によるピークカット制御に優先して行われ、逆にその日にピークカットの優先モードが優先モード設定テーブル３９に設定されている場合は、ピークカット制御手段３５によるピークカット制御が、ピークシフト制御手段３４によるピークシフト制御に優先して行われる。

なお、日毎に特定のパターンの制御テーブル３７を設定するのは、例えばピークが出やすい夏場の猛暑日やお盆休み中にのみピークカットを行ない、その他の日はピークシフトを行なうといったニーズに応えるためである。これにより、ピークカットを行なう必要がある日はピークカット制御を行って確実に契約電力料金を低減し、その他の日にはピークシフト制御を行なって安価な夜間電力を利用することにより、電気代を大幅に削減することができる。

図６は、優先モード設定テーブル３９の構成を図示したものである。優先モード設定テーブル３９では、月日と、優先モードと、各天候に対応した制御テーブル３７のパターン番号の各フィールドとを関連付けた優先モード設定情報が、日付毎にそれぞれ設けられている。この図６に示す例では、１月１日はピークシフト優先モードで、晴天の場合は番号１のパターンの制御テーブル３７が設定され、雨天の場合は番号２のパターンの制御テーブル３７が設定され、くもりの場合は番号３のパターンの制御テーブル３７が設定されている。また、３月３日はピークシフト優先モードで、晴天の場合は番号７のパターンの制御テーブル３７が設定され、雨天の場合は番号８のパターンの制御テーブル３７が設定され、くもりの場合は番号９のパターンの制御テーブル３７が設定されている。ピークカット優先モードが設定される場合には、制御テーブル３７のパターンは設定されない。図６に示す優先モード設定テーブル３９はあくまでも一例であり、例えば記憶手段３２の記憶容量を極力減少させるために、優先モードのフィールドを省略し、制御テーブル３７のパターン番号のフィールドに値が書き込まれているか否かによって、ピークシフト優先モードとピークカット優先モードの何れが設定されているのかを制御手段３１に認識させてもよい。

ピークカット制御手段３５は、負荷の最大使用電力量（３０分毎の平均需用電力の最大値）を減らして、電力会社との契約料金を低減するようなピークシフト制御を、ＤＣ／ＡＣインバータ１６に行なわせるものである。前述のピークシフト制御では、リチウムイオン電池１１の放電時間が、負荷の使用電力量のピークに合致して設定されていれば、ピークカット制御を行なう必要はないが、想定外の電力使用がなされた場合に、ピークカット制御手段３５は負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えないように、リチウムイオン電池１１を放電して、負荷追従制御により負荷の使用電力量をピークカット値Ｗｔ以下にカットするピークカット制御を行なう。

図７（Ａ）は、負荷の使用電力量と時刻との関係の別な例を示している。ここでは、ピークシフト制御の場合にリチウムイオン電池１１を放電する昼間の時間帯の他に、リチウムイオン電池１１を充電する夜間の時間帯にも、負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを超える時間帯が存在する。一方、ピークカット制御が優先して行なわれるピークカット優先モードでは、負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを超える時間帯に、ピークカット値Ｗｔを超えた積算電力値分だけリチウムイオン電池１１を放電し、負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えない時間帯に、電池電圧の上限値に達するまで、満充電を目指してリチウムイオン電池１１を定電圧充電するように、ピークカット制御手段３５が制御手段３１に備えた充放電機能に指示を行ない、ＤＣ／ＡＣインバータ１６に充電制御信号又は放電制御信号を送出する。

図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示すような負荷の使用電力量と時刻との関係で、リチウムイオン電池１１の充放電の状態を示している。また図７（Ｃ）は、図７（Ａ），（Ｂ）に対応した電池電圧と時刻との関係を示している。ここでの電池電圧の上限値は例えば４００Ｖであり、リチウムイオン電池１１の充電上限電圧Ｖhltに対応した値となっている。なお、負荷の使用電力量が電力ピーク値Ｗｔ＋５を超えると、ＤＣ／ＡＣインバータ１６の出力が不足し、負荷の使用電力量をピークカット値Ｗｔ以下にすることができない。このときピークカット制御手段３５は、負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを下回った後も、ピークカットできなかった積算電力値分だけ、負荷追従制御でリチウムイオン電池１１の放電を継続させる。

再度図３に戻り、ピークシフト制御手段３４は、誤差補正手段４１と学習機能手段４２とを備えている。誤差補正手段４１は、電圧・電流や電池温度の計測誤差、ＤＣ／ＡＣインバータ１６の効率の変動等の要因で、ピークシフト制御に従ってリチウムイオン電池１１の充放電を行なっても、夜中のうちに満充電にならない場合があることを考慮して、前述の制御テーブル３７におけるピークシフトの設定禁止の時間帯に、ＤＣ／ＡＣインバータ１６に充電制御信号を送出して、毎日リチウムイオン電池１１を充電上限電圧Ｖhltまで充電させるものである。これにより、ピークシフト制御手段３４によるピークシフト制御で、電気料金の高い昼間の時間帯に、リチウムイオン電池１１を満充電の状態から十分な容量で放電させることができる。また、ピークシフトの設定禁止の時間帯では、誤差補正手段４１がＤＣ／ＡＣコンバータ１６の出力に相当する５ｋＷの入力でリチウムイオン電池１１を充電させ、電池電圧が電圧・電力設定テーブル３８に格納する充電上限電圧Ｖhltに達したら、その充電を停止させる構成となっている。

学習機能手段４２は、ピークカット制御の実行を減らし、ピークシフト制御のみでピークカットを実現できる制御テーブル３７を自動チューニングする機能で、具体的には、同一の時間区分で所定の例えば３日連続して、負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えてピークカットが行われた場合に、ピークカット値Ｗｔを超えた積算電力量を、制御テーブル３７の対応する時間帯の放電電力量に加算して調整するものである。この放電電力量の加算調整により、１日の放電電力量の合計値がリチウムイオン電池１１の有効蓄電容量（充電上限電圧Ｖhltから電力キープ電圧Ｖkpになるまでの容量）を超過する場合には、表示器３３に蓄電容量が不足していることを表示し、キープ電力量Ｗkpの値を不足した電力量だけ自動的に削減する。削減した結果がマイナスとなった場合には、表示器３３にピークシフトエラーを表示し、放電下限電圧Ｖlltに達した時点で放電を中止する。

次に、上記構成についてその作用を説明する。電力貯蔵システム１に電源を投入し、制御電源２６から制御コントローラ１７に動作電圧を供給して待機状態に遷移した後、図示しない始動ボタンを操作すると、稼働状態である系統連系モードに移行する。

図８は、系統連系モードにおける制御手段３１の処理手順を示している。同図において、制御手段３１は、計時手段から読込んだ日時のカウントが特定の時刻の一例である６時に達すると、計時手段に基づくカレンダーに一致する日付を含む特定の優先モード設定情報を、優先モード設定テーブル３９から読込む（ステップＳ１）。そして、制御手段３１はステップＳ２に移行し、特定の優先モード設定情報に含まれる優先モードがピークカット優先モードであれば、ステップＳ３に移行して、ピークカット制御手段３５によるピークカットを優先した制御を行わせ、ピークカット優先モードではなくピークシフト優先モードであれば、ステップＳ４に移行して、ピークシフト制御手段３４によるピークシフトを優先した制御を行わせる。この一連の手順は、系統連系モードが継続する限り、毎日特定の時刻に行なわれる。

ここで系統連系モードとは、電力系統２からの電力が供給され、電力貯蔵システム１が充放電を行なえる状態である。自立運転モードは、停電によって電力系統２から電力が供給されていない状態であり、変流器７からの信号によって電力系統２から電力が供給されているか否かを判断し、系統連系モードと自立運転モードを自動的に切り替える。自立運転モードでは、ピークカット制御とピークシフト制御は行なわず、双方向インバータ９は給電路６の定電圧制御を行なうことによって電子機器５に対して必要な電力を供給する。

電力貯蔵システム１は、ピークシフト制御とピークカット制御を同時に実行することができない。そのため本実施例では、ピークカット優先モードとピークシフト優先モードの何れかをユーザが選択でき、且つその優先モードを日毎に設定できるような優先モード設定テーブル３９を備えることで、電力貯蔵システム１による異なる電力制御が可能になる。

ステップＳ３のピークカットを優先した制御では、ピークカット制御のみを行ない、ピークシフト制御は行わない。また、誤差補正手段４１による誤差補正機能や、学習機能手段４２による学習機能も実行しない。ピークカット制御手段３５は電圧・電力設定テーブル３８から充電上限電圧Ｖhltやピークカット値Ｗｔを読込み、対象施設３内の負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えたら、リチウムイオン電池１１を放電させるピークカット制御を実行する。また、ピークカット制御を行なわず、且つ使用電力量がピークカット値Ｗｔを下回っている場合は、常に充電上限電圧Ｖhltに達するまで、満充電を目指してリチウムイオン電池１１を充電させ、充電上限電圧Ｖhltに達したらリチウムイオン電池１１の充電を停止する。但し、ピークカット制御手段３５はリチウムイオン電池１１を充電上限電圧Ｖhltまで充電する際に、充電によって使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えないように、ＤＣ／ＡＣインバータ１６の動作を制御する。また、ピークカット制御の最中に放電下限電圧Ｖllt（図５（Ｂ）に示すＳＯＣ＝１０％）に達した場合は、リチウムイオン電池１１の放電を中止し、ピークカットが未達であることを表示器３３に表示警告させる。

図９は、ピークカット優先制御の処理手順を示している。先ずステップＳ１１では、計時手段による日時のカウントが、更新時刻である朝６時になったか否かを制御手段３１で判断し、朝６時でなければステップＳ１２により、変流器７からの電流情報と、ＤＣ／ＡＣインバータ１６の交流側の電圧情報とにより得られる負荷の使用電力量が、ピークカット値Ｗｔを超えたか否かをピークカット制御手段３５で判断する。ここで、負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えていると判断すると、ステップＳ１３に移行して、ピークカット値Ｗｔを超えた電力量をリチウムイオン電池１１から放電させ、ＤＣ／ＡＣインバータ１６で交流に変換された電力を給電路６から電子機器５に供給する。そして、次のステップＳ１４で、このときの超過した電力量がＤＣ／ＡＣインバータ１６の最大出力である例えば５ｋＷを超えていれば、ステップＳ１５に移行して、表示器３３にエラー出力を行なわせる。一方、前記ステップＳ１２で、負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えていなければ、ステップＳ１１に戻る。

ピークカット制御手段３５は、ステップＳ１４，１５に引き続いて、負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを下回ったか否かを判断する（ステップＳ１６）。ここで負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを下回っていなければ、ステップＳ１３に戻ってリチウムイオン電池１１の放電を継続させるが、負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを下回っていれば、ステップＳ１７に移行して、負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えないように、電池電圧が目標電圧である充電上限電圧Ｖhltになるまで、電力系統２からの交流電力をＤＣ／ＡＣインバータ１６で直流電力に変換して、リチウムイオン電池１１を一定時間充電する。次に、ピークカット制御手段３５はステップＳ１８に移行して、前記ステップＳ１２と同様に、負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えたか否かを判断し、負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えていれば、ステップＳ１３に戻ってリチウムイオン電池１１を放電させる一方で、負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えていなければ、ステップＳ１９に移行して、電池電圧が目標電圧に達したか否かが判断され、電池電圧が目標電圧に達していれば、ステップＳ１１に戻る一方で、電池電圧が目標電圧に達していなければ、ステップＳ１６に戻る。そしてステップＳ１１で、計時手段による日時のカウントが朝６時になると、一日のピークカット優先制御が終了し、図８で説明した制御手段３１の処理手順に戻る。

再度図８に戻り、ステップＳ４のピークシフトを優先した制御では、特定の優先モード設定情報に含まれるパターン番号と同じ制御テーブル３７を記憶手段３２から読込んで、その制御テーブル３７に基づく充放電のスケジュールでピークシフト制御を行なう。さらに、このピークシフト優先制御では、誤差補正手段４１による誤差補正機能と、学習機能手段４２による学習機能も行われる。

図１０は、上述したピークシフト優先制御の処理手順を示している。先ずステップＳ２１では、制御手段３１により計時手段による日時のカウントが朝６時になったか否かが判断され、朝６時でなければ、ステップＳ２１が繰り返される一方で、朝６時であれば、優先モード設定テーブルから読込んだ特定の優先モード設定情報に基づいて、複数のパターンの制御テーブル３７の中から、日時と天気が一致する一つのパターンの制御テーブル３７が読込まれる（ステップＳ２２）。次に、ピークシフト制御手段３４はステップＳ２３で、この読込んだ制御テーブル３７に基づき、計時手段による日時のカウントに従って、リチウムイオン電池１１を充電又は放電させる。

ピークシフト制御手段３４は次のステップＳ２４で、負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えたか否かを判断し、負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えていれば、ステップＳ２５に移行して、ピークカット値Ｗｔを超過した電力量を計測し、これを記憶手段３２に記憶させる。そして、次のステップＳ２６で、ピークシフト制御手段３４により１日のスケジュールが完了したか否かが判断され、完了していなければステップＳ２３に戻る一方で、完了していればステップＳ２７で学習機能手段４２による学習機能を実行し、一日のピークシフト優先制御を終了させて、図８で説明した制御手段３１の処理手順に戻る。

図１１（Ａ）は、上述の学習機能を適用する前後で、負荷の使用電力と時刻との関係を示した負荷曲線の図である。この例では、学習機能手段４２による学習機能を適用する前に、昼間の１２時半〜１４時半だけでなく、夜間電力が提供される１８時〜２０時にも、負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを超える時間帯が存在している。

図１１（Ｂ）は、学習機能を適用する前後の電池容量（ＳＯＣ）と時刻との関係を示している。この例では、ピークシフト制御手段３４によって、主に夜間電力の時間帯にリチウムイオン電池１１を充電し、昼間の時間帯にリチウムイオン電池１１を放電するピークシフト制御が行われている。学習機能の適用前は、１８時に電池容量がほぼ下限値に達しており、その時点で負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えても、そこからさらにリチウムイオン電池１１を放電させることができなかった。つまりここでは、夜間に充電した電力を昼間の時間帯に放電した方が電気代を節約できるため、夜間電力の時間帯となる前に充電された電力を放電するよう設定されている。

しかし学習機能の適用後は、図１１（Ｂ）の破線部分で示すように、１８時〜２０時の時間帯でも、ある程度の電池容量を残すように制御パターン３７の設定充電量を更新したので、この時間帯で負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えないようなピークシフトを実現できる。

図１２は、学習機能手段４２が行なう学習機能の処理手順を示している。同図において、ｉは制御テーブル３７で充放電量を個々に設定できる各時間区分に対応し、Ｐ_ｉはｉ番目の時間区分で、ピークカット値Ｗｔを超えた負荷の超過電力量を示す。時間区分は３０分で区切られているため、ｉ＝１〜４８である。また、ＳＵＭ_ｊは負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えているｊ番目の超過部分での積算電力量を示し、Ｎ_ｊはそのｊ番目の超過部分での最初の区分番号を示す。さらに、Ｓ_ｍはｍ番目の時間区分で、制御テーブル３７に設定される放電電力量を示している。ここでいう超過部分とは、例えば図１１（Ａ）の１８〜２０時の間に見られる負荷の使用電力がピークカット値Ｗｔを超えており、かつピークシフト制御ではピークカットできなかった部分を示す。

ここでは先ず、ステップＳ３１でｉとｊの初期値がそれぞれ１にセットされ、続くステップ３２でｉが４８に達したか否かが判断される。ｉが４８に達するまでは、ステップＳ３３に移行して、記憶手段３２に記憶された計測後の超過電力量を読込み、ｉ番目の時間区分での超過電力量Ｐ_ｉが０であるか否かが判断される。ここでもし超過電力量Ｐ_ｉが０であれば、ステップＳ３９でｉの数を一つずつ増やして、再びステップＳ３２に戻る。

一方、ステップＳ３３で超過電力量Ｐ_ｉが０以外であれば、ステップＳ３４に移行して、ｊ番目の超過部分での最初の区分番号Ｎ_ｊがｉであるとしてセットされ、次のステップＳ３５で、ｊ番目の超過部分での積算電力量ＳＵＭ_ｊが、ＳＵＭ_ｊ＝ＳＵＭ_ｊ＋Ｐ_ｉとして算出される。この積算電力量ＳＵＭ_ｊの計算は、次のステップ３６でｉの数を一つずつ増やし、さらに次のステップ３７でｉ番目の時間区分の超過電力量Ｐ_ｉが０になるまで繰り返される。ステップＳ３７で、ｉ番目の時間区分の超過電力量Ｐ_ｉが０になると、積算電力量ＳＵＭ_ｊの計算が終了し、ステップＳ３８でｊの数を一つ増やした後、ステップＳ３９でｉの数を一つ増やし、ステップＳ３２に戻って、次に超過電力量Ｐ_ｉが０を超えるｉ番目の時間区分を探し出す。こうして、ステップＳ３１〜Ｓ３９の処理ルーチンでは、制御テーブル３７で規定されたｉ個（図４の例では４８個）の時間区分で、何番目の時間区分からどの程度の積算電力量が超過しているのかを、それぞれの超過部分毎に算出する。

ステップＳ３２でｉが４８に達すると、ステップＳ３１〜Ｓ３９の処理ルーチンを抜け出して、ステップＳ４１でｋの初期値を０にし、続くステップＳ４２で、ｊ−１番目の超過部分における積算電力量ＳＵＭ_ｊ−１と、Ｎ_ｊ−１−ｋ番目の時間区分における制御テーブル３７の放電電力量Ｓ_{Ｎｊ−１―ｋ}との比較が行われる。ここで、積算電力量ＳＵＭ_ｊ−１が放電電力量Ｓ_{Ｎｊ−１―ｋ}よりも大きければ、ステップＳ４３に移行して、Ｎ_ｊ−１番目の時間区分における制御テーブル３７の放電電力量Ｓ_Ｎｊ−１を０に調整し、その時間区分ではリチウムイオン電池１１を放電させないようにする。そして、次のステップＳ４４でｋの値を一つ増やし、再びステップＳ４２に戻る。

また前述のステップＳ４２で、積算電力量ＳＵＭ_ｊ−１が放電電力量Ｓ_{Ｎｊ−１―ｋ}以下であれば、ステップＳ４５に移行して、Ｎ_ｊ−１−ｋ番目の時間区分における制御テーブル３７の放電電力量Ｓ_{Ｎｊ−１―ｋ}を０に調整し、その時間区分ではリチウムイオン電池１１を放電させないようにする。そして、次のステップＳ４６でｊの値を一つ減らし、ステップＳ４７でｊが０でなければ再びステップＳ４１に戻り、ｊが０であれば制御テーブル３７の放電電力量が全て調整完了したものとして、学習機能の処理を終了する。

以上のように、本実施例の電力貯蔵システム１は、電力系統２からの電力供給を受けて充電し、負荷である電子機器５に放電した電力を供給する二次電池としてのリチウムイオン電池１１と、リチウムイオン電池１１の充放電を制御する制御手段３１とを備え、負荷の使用電力量が設定したピーク値であるピークカット値Ｗｔを超えないように、リチウムイオン電池１１を放電して使用電力量をピークカット値Ｗｔ以下に低減させるピークカット制御と、使用電力量が低い時間帯にリチウムイオン電池１１を充電し、使用電力量が高い時間帯にリチウムイオン電池１１を放電して、この使用電力量を平準化させるピークシフト制御とを、制御手段３１のピークカット制御手段３５とピークシフト制御手段３４とによりそれぞれ行なわせる構成を有し、特にピークカット制御をピークシフト制御よりも優先して行なうピークカット優先モードと、ピークシフト制御をピークカット制御よりも優先して行なうピークシフト優先モードの何れかを、日毎に設定可能にする設定手段として、記憶手段３２に優先モード設定テーブル３９を備えている。

この場合、ピークカットが必要とされるのは、夏季等の限られた期間に限定されるので、優先モード設定テーブル３９を利用して、負荷の使用電力量のピークが現れる期間ではピークカット優先モードを設定して、確実に契約電力料金の低減を実現する一方で、ピークの現れない期間ではピークシフト優先モードを設定して、夜間電力を最大限活用した使用電力量の平準化を図り、確実に使用電力料金の低減を実現する。これにより、例えば夜間料金の時間帯に使用電力量のピークが発生する店舗等のように、電力使用量のピークがどの期間に現れたとしても、所望のピークシフトとピークカットを実現して、契約電力料金と使用電力料金とを効果的に低減することができる。

そしてこれは、使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えないように、リチウムイオン電池１１を放電して使用電力量をピークカット値Ｗｔ以下に低減させるピークカット制御と、使用電力量が低い時間帯にリチウムイオン電池１１を充電し、使用電力量が高い時間帯にリチウムイオン電池１１を放電して、この使用電力量を平準化させるピークシフト制御とを行なう電力貯蔵システム１の運用方式で、ピークカット制御を優先して行なうピークカット優先モードと、ピークシフト制御を優先して行なうピークシフト優先モードの何れかを、日毎に設定可能にすることでも達成される。

また、本実施例の電力貯蔵システム１は、ピークカット優先モードでは、使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えた場合に、リチウムイオン電池１１の放電を行なわせ、使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えない場合に、満充電を目指してリチウムイオン電池１１の充電を行なわせるように、制御手段３１のピークカット制御手段３５を構成している。

この場合、ピークカット優先モードでは、使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えた場合に、負荷追従制御を行なってリチウムイオン電池１１を放電し、使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えていないピークの合間に、満充電を目指してリチウムイオン電池１１を充電する。この充電は昼夜を問わず行われるので、例えば昼間の時間帯であっても、ピークの合間を利用して、リチウムイオン電池１１が満充電となるまで効率よく充電を行なうことができる。

そしてこれは、ピークカット優先モードでは、使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えた場合に、リチウムイオン電池１１の放電を行ない、使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えない場合に、満充電を目指してリチウムイオン電池１１の充電を行なう電力貯蔵システム１の運用方式でも達成される。

また、本実施例の電力貯蔵システム１は、前述の満充電を目指したリチウムイオン電池１１の充電では、電池電圧の上限値である充電上限電圧Ｖhltでリチウムイオン電池１１の定電圧充電を行なわせるように、制御手段３１を構成している。

この場合、ピークカット優先モードでは、劣化や温度の影響を受けにくい満充電時の充電上限電圧Ｖhltで、ピークの合間にリチウムイオン電池１１の上限電圧を目指して充電する。これにより、リチウムイオン電池１１の劣化や温度低下に伴う電池容量の減少に関係なく、使用可能な電池容量を最大限に生かしたピークカットを実現できる。

そしてこれは、満充電を目指したリチウムイオン電池１１の充電では、充電上限電圧Ｖhltでリチウムイオン電池１１の定電圧充電を行なう電力貯蔵システムの運用方式でも達成される。

また、本実施例の電力貯蔵システム１は、ピークシフト優先モードでは、負荷の使用電力量に応じてリチウムイオン電池１１の時間毎の充放電量を調整する学習機能手段４２を、制御手段３１に備えている。

この場合、ピークシフト優先モードでは、時間区分毎にデフォルトで設定された充放電量にしたがって、リチウムイオン電池１１を充放電させるスケジュール運転が行われ、このスケジュール運転の実行中に、例えば負荷の使用電力量がピークカット値Ｗｔを超えた場合に、設定された充放電量を自動的に調整する。これにより、ピークシフト優先モードであっても、使用電力量がピーク値を超えてしまうのを抑制できると共に、充放電量の自動的な調整により、使用電力量のパターンを収集して分析する手間を不要にし、充放電量の設定を大幅に簡素化することが可能になる。つまり、典型的な特定店舗などの運転計画データを用いてスケジュール運転を行い、ピークを超えたときにはこの運転計画データを自動的に修正する学習機能により、店舗毎のデータ収集や分析の作業を排除することができる。

そしてこれは、ピークシフト優先モードでは、使用電力量に応じてリチウムイオン電池１１の時間毎の充放電量を調整する学習機能を備えた電力貯蔵システム１の運用方式でも達成される。

また、本実施例の電力貯蔵システム１は、ピークシフト優先モードでは、一定時間である例えば３０分毎の充電量と放電量を設定できる１日のピークシフト制御を行なうための制御テーブル３７を備えており、ピークシフト制御では制御テーブル３７に登録された充電量又は放電量に基づいて、リチウムイオン電池１１を充電又は放電する構成を有している。

この場合、ピークシフト優先モードでは、制御テーブル３７に登録された一定時間毎の充電量又は放電量に基づいて、リチウムイオン電池１１を充電又は放電するピークシフト制御を、１日単位で行なうことが可能となる。また、一定時間を契約電力の算出基準である３０分間と一致させることにより、契約電力を低減するためのピークカット制御を正確に行うことができる。

そしてこれは、同様にリチウムイオン二次電池１１を充電又は放電する電力貯蔵システム１の運用方式でも達成される。

また、本実施例の電力貯蔵システム１は、ピークシフト優先モードで用いる制御テーブル３７では、充電量又は放電量を設定できない設定禁止の時間帯を備えており、この設定禁止の時間帯において、満充電を目指してリチウムイオン電池１１を充電することにより、電池残量の誤差を補正する構成として、誤差補正手段４１を備えている。

この場合、制御テーブル３７に登録された設定禁止の時間帯に、満充電を目指して二次電池を充電することができ、電池残量の誤差を補正して、リチウムイオン電池１１を満充電の状態から放電させることにより、リチウムイオン電池１１を無駄なく有効に利用することができる。

そしてこれは、同様に電池残量の誤差を補正する電力貯蔵システム１の運用方式でも達成される。

また、本実施例の電力貯蔵システム１は、ピークシフト優先モードでは、同一の日に対して複数の制御テーブル３７を記憶手段３１に登録することができ、例えば天気予報情報などの外部から取得した情報に基づいて、複数の制御テーブル３７の中から１つの制御テーブル３７を自動的に選択し、その制御テーブル３７に基づいてピークシフト制御手段３４がピークシフト制御を実行する構成となっている。

この場合、外部から取得した情報によって、記憶手段３１に同一日に対して複数登録された制御テーブル３７の中から、特定の１つの制御テーブル３７を選択し、その選択した制御テーブル３７に基づいて、リチウムイオン電池１１を充電又は放電することにより、気象条件や地域イベント等に応じた適切な制御テーブル３７を選択し、この制御テーブル３７に基づいてピークシフト制御を行なうことにより、効果的なピークカットを実現できることが可能になる。

そしてこれは、同様にピークシフト制御を実行する電力貯蔵システム１の運用方式でも達成される。

さらに、本実施例の電力貯蔵システム１は、停電時に備えて一定の電力量を保持するキープ電力量Ｗkpをユーザが設定し、このキープ電力量Ｗkpに対応する電池電圧値である電力キープ電圧Ｖkpに変換し、この電力キープ電圧Ｖkpと電池の劣化を考慮した電池の通常使用範囲における放電下限電圧値Ｖlltとを比較し、リチウムイオン電池１１の電池電圧が、電力キープ電圧Ｖkpと放電下限電圧値Ｖlltのいずれかの大きい電圧値に達した場合には、ピークカット制御とピークシフト制御の放電を停止する構成を有している。

この場合、リチウムイオン電池１１の電池電圧が、キープ電力量Ｗkpに対応する電力キープ電圧Ｖkpと放電下限電圧値Ｖlltのいずれか大きい電圧値に達すると、ピークカット制御やピークシフト制御によるリチウムイオン電池１１の放電を停止することにより、停電時に備えた一定の電力量を確実に保持すると同時に、放電下限電圧値Ｖlltを下回ることによる電池の劣化を抑止することができる。

そしてこれは、同様にピークカット制御とピークシフト制御の放電を停止する電力貯蔵システム１の運用方式でも達成される。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更、修正及び改良が可能である。例えば本実施例で示した数字はあくまでも一例にすぎず、電力貯蔵システム１の仕様に応じて適宜変更可能である。また、二次電池としてリチウムイオン電池１１以外のものを利用してもよく、学習機能手段４２により制御テーブル３７の放電量だけでなく充電量も増減調整できる構成としてもよい。

１ 電力貯蔵システム（負荷）
２ 電力系統
５ 電子機器（負荷）
１１ リチウムイオン電池（二次電池）
３１ 制御手段
３２ 記憶手段（記憶装置）
３７ 制御テーブル
３９ 優先モード設定テーブル（設定手段）
４２ 学習機能手段

Claims (16)

1. 負荷の使用電力量が設定したピーク値を超えないように、二次電池を放電して前記使用電力量を前記ピーク値以下に低減させるピークカット制御と、
   前記使用電力量が低い時間帯に前記二次電池を充電し、前記使用電力量が高い時間帯に前記二次電池を放電して、当該使用電力量を平準化させるピークシフト制御とを行なう電力貯蔵システムの運用方式であって、
   前記ピークカット制御を優先して行なうピークカット優先モードと、前記ピークシフト制御を優先して行なうピークシフト優先モードの何れかを、日毎に設定することを特徴とする電力貯蔵システムの運用方式。
2. 前記ピークカット優先モードでは、前記使用電力量が前記ピーク値を超えた場合に前記二次電池の放電を行ない、前記使用電力量が前記ピーク値を超えない場合に満充電を目指して前記二次電池の充電を行なうことを特徴とする請求項１記載の電力貯蔵システムの運用方式。
3. 前記満充電を目指した前記二次電池の充電では、電池電圧の上限値で前記二次電池の定電圧充電を行なうことを特徴とする請求項２記載の電力貯蔵システムの運用方式。
4. 前記ピークシフト優先モードでは、前記使用電力量に応じて前記二次電池の時間毎の充放電量を調整する学習機能を備えたことを特徴とする請求項１記載の電力貯蔵システムの運用方式。
5. 前記ピークシフト優先モードでは、一定時間毎の充電量と放電量を設定できる１日のピークシフト制御を行なうための制御テーブルを備え、ピークシフト制御では前記制御テーブルに登録された充電量又は放電量に基づいて、前記二次電池を充電又は放電することを特徴とする請求項１記載の電力貯蔵システムの運用方式。
6. 前記ピークシフト優先モードで用いる前記制御テーブルでは、充電量又は放電量を設定できない設定禁止の時間帯を備え、前記設定禁止の時間帯において、満充電を目指して前記二次電池を充電することにより、電池残量の誤差を補正することを特徴とする請求項５記載の電力貯蔵システムの運用方式。
7. 前記ピークシフト優先モードでは、同一の日に対して複数の前記制御テーブルを登録することができ、天気予報情報などの外部から取得した情報に基づいて複数の前記制御テーブルの中から１つを自動的に選択し、ピークシフト制御を実行することを特徴とする請求項５記載の電力貯蔵システムの運用方式。
8. 負荷の使用電力量が設定したピーク値を超えないように、二次電池を放電して前記使用電力量を前記ピーク値以下に低減させるピークカット制御と、
   前記使用電力量が低い時間帯に前記二次電池を充電し、前記使用電力量が高い時間帯に前記二次電池を放電して、当該使用電力量を平準化させるピークシフト制御とを行なう電力貯蔵システムの運用方式であって、
   停電時に備えて一定の電力量を保持するキープ電力量をユーザが設定し、当該キープ電力量に対応する電池電圧値に変換し、この電池電圧値と電池の劣化を考慮した電池の通常使用範囲における放電下限電圧値とを比較し、前記二次電池の電圧がいずれかの大きい電圧値に達した場合には、前記ピークカット制御と前記ピークシフト制御の放電を停止することを特徴とする電力貯蔵システムの運用方式。
9. 電力系統からの電力供給を受けて充電し、負荷に放電した電力を供給する二次電池と、
   前記二次電池の充放電を制御する制御手段とを備え、
   前記負荷の使用電力量が設定したピーク値を超えないように、前記二次電池を放電して前記使用電力量を前記ピーク値以下に低減させるピークカット制御と、
   前記使用電力量が低い時間帯に前記二次電池を充電し、前記使用電力量が高い時間帯に前記二次電池を放電して、当該使用電力量を平準化させるピークシフト制御とを前記制御手段により行なわせる構成とした電力貯蔵システムであって、
   前記ピークカット制御を優先して行なうピークカット優先モードと、前記ピークシフト制御を優先して行なうピークシフト優先モードの何れかを、日毎に設定にする設定手段を備えたことを特徴とする電力貯蔵システム。
10. 前記ピークカット優先モードでは、前記使用電力量が前記ピーク値を超えた場合に前記二次電池の放電を行なわせ、前記使用電力量が前記ピーク値を超えない場合に満充電を目指して前記二次電池の充電を行なわせるように、前記制御手段を構成したことを特徴とする請求項９記載の電力貯蔵システム。
11. 前記満充電を目指した前記二次電池の充電では、電池電圧の上限値で前記二次電池の定電圧充電を行なわせるように、前記制御手段を構成したことを特徴とする請求項１０記載の電力貯蔵システム。
12. 前記ピークシフト優先モードでは、前記使用電力量に応じて前記二次電池の時間毎の充放電量を調整する学習機能手段を、前記制御手段に備えたことを特徴とする請求項９記載の電力貯蔵システム。
13. 前記ピークシフト優先モードでは、一定時間毎の充電量と放電量を設定できる１日のピークシフト制御を行なうための制御テーブルを備え、ピークシフト制御では前記制御テーブルに登録された充電量又は放電量に基づいて、前記二次電池を充電又は放電する構成としたことを特徴とする請求項９記載の電力貯蔵システム。
14. 前記ピークシフト優先モードで用いる前記制御テーブルでは、充電量又は放電量を設定できない設定禁止の時間帯を備え、前記設定禁止の時間帯において、満充電を目指して前記二次電池を充電することにより、電池残量の誤差を補正する構成としたことを特徴とする請求項１３記載の電力貯蔵システム。
15. 前記ピークシフト優先モードでは、同一の日に対して複数の前記制御テーブルを登録することができ、天気予報情報などの外部から取得した情報に基づいて複数の前記制御テーブルの中から１つを自動的に選択し、ピークシフト制御を実行する構成としたことを特徴とする請求項１３記載の電力貯蔵システム。
16. 負荷の使用電力量が設定したピーク値を超えないように、二次電池を放電して前記使用電力量を前記ピーク値以下に低減させるピークカット制御と、
    前記使用電力量が低い時間帯に前記二次電池を充電し、前記使用電力量が高い時間帯に前記二次電池を放電して、当該使用電力量を平準化させるピークシフト制御とを行なわせる構成とした電力貯蔵システムであって、
    停電時に備えて一定の電力量を保持するキープ電力量をユーザが設定し、当該キープ電力量に対応する電池電圧値に変換し、この電池電圧値と電池の劣化を考慮した電池の通常使用範囲における放電下限電圧値とを比較し、前記二次電池の電圧がいずれかの大きい電圧値に達した場合には、前記ピークカット制御と前記ピークシフト制御の放電を停止する構成としたことを特徴とする電力貯蔵システム。

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