JP3858673B2 - 負荷平準化システムおよびこの制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷平準化システムおよびこの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
負荷平準化システムは、蓄電池等に夜間の余剰電力を蓄え、昼間にこれを利用することにより、昼間の発電電力のピークを抑制し、夜間電力の有効利用を行うシステムである。このようなシステムの一例として、従来より揚水発電が知られているが、最近では蓄電池を利用したシステムの実用化が検討されている。これは、余剰電力の蓄積手段として蓄電池を使用することにより、システムを需要家内に設置する事が可能となり、設置面での自由度がきわめて向上するほか、万一の停電時に蓄電池による無停電化が可能になるなど、需要家にとってもメリットが大きいためである。
【０００３】
図３は、このような負荷平準化システムの従来の構成例で、１は蓄電池、２はインバータ、３は負荷、４は系統、２１は蓄電池電圧検出手段、２２は変換電力制御手段である。本構成例では、インバータ２に双方向インバータを用いて蓄電池１の充放電をおこなっている。すなわち、夜間の充電運転時はインバータ２を順変換運転（交流から直流への変換）として動作させ、系統４から電力を受けて蓄電池１を充電する。また、昼間の放電運転時はインバータ２を逆変換運転（直流から交流へ変換）し、蓄電池１を放電して負荷３へ電力を供給する。さらに、放電運転時に蓄電池１の電力が系統４に流出する事を防止するため、受電点の受電電力を監視し、インバータ２内に設定された変換電力制御手段２２にて受電電力が最低受電電力（最大受電電力の数％程度）を下回れば、インバータ２の変換電力を抑制するように制御をおこなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示す従来の負荷平準化システムにおける蓄電池１の放電制御は、変換電力制御手段２２により、負荷３の消費電力に応じた電力が、インバータ２を介して自動的に放電され、蓄電池電圧検出手段２１にて蓄電池１の電圧が放電終止電圧に達したことを検知すると、インバータ２を停止し放電を終了（図４に示すＴ_Ａ）するようにしている。ところが、図４に示す常温、正常時の放電曲線Ａと低温又は劣化時の放電曲線Ｂとを比較してわかるように、特に蓄電池１の温度が低い場合や寿命末期に近い場合は、蓄電池１の内部インピーダンスが上昇し、放電に伴う電圧低下のスピードが速くなるので、蓄電池１を充分に放電できないまま放電終止電圧に達してしまい、その時点で放電を停止（図４に示すＴ_Ｂ）していたので、十分な電気量を取り出すことができていなかった。
【０００５】
本発明の目的は、蓄電池の電気量を多く取り出す負荷平準化システムおよびこのシステムの制御方法を提供すること、さらには蓄電池の温度が低い場合や寿命末期に近い場合であっても蓄電池を充分に放電できる負荷平準化システムおよびこのシステムの制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する、本発明の負荷平準化システムの制御方法は、蓄電池とインバータとを有する負荷平準化システムの制御方法であって、前記蓄電池を放電する場合に、前記蓄電池電圧が所定の電圧に達すれば、この電圧を下回らないように前記インバータの変換電力を低減することを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決する、本発明の負荷平準化システムは、蓄電池とインバータとを有する負荷平準化システムであって、前記蓄電池を放電する場合に、前記蓄電池電圧が所定の電圧に達すれば、この電圧を下回らないように前記インバータの変換電力を低減する制御手段を有することを特徴とする。
【０００８】
上記負荷平準化システムの制御方法および負荷平準化システムによれば、蓄電池の過放電による劣化を招くことなく、蓄電池からの放電電気量を大きくすることができる。特に蓄電池の温度が低い場合や寿命末期に近い場合であっても充分に放電することができ、放電電気量を大きくすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
本発明に係る負荷平準化システムの制御方法は、蓄電池電圧を、例えばインバータ内に設けられた蓄電池電圧検出手段にて検出する。インバータは、インバータの変換電力を制御する変換電力制御手段により制御する。そしてその制御は、前記蓄電池の放電時には、前記蓄電池電圧があらかじめ設定された所定の電圧（以下、変換電力低減電圧と記載する）に達した後、蓄電池電圧が前記所定の電圧を下回らないようなインバータの変換電力を低減する制御である。
【００１０】
図１に本発明の１実施形態を示す負荷平準化システムの構成例を示す。従来の構成例を示す図３における負荷平準化システムと同一の構成を示すものについては、同一の符号を付与している。また蓄電池１としては鉛蓄電池を用いた。
【００１１】
インバータ２としては、双方向インバータを用い、これにより蓄電池１の充放電を行う。すなわち、以下のように行う。
電力消費の少ない夜間に、蓄電池１の充電を行う。これは、インバータ２を順変換運転（交流から直流への変換）として動作させ、系統４から電力を受けて蓄電池１を充電する。
【００１２】
一方、電力消費の多い昼間は、蓄電池１の放電を行って、負荷への電力を供給する。すなわち、インバータ２を逆変換運転（直流から交流へ変換）し、蓄電池１を放電して負荷３へ電力を供給する。このとき、蓄電池１の電力が系統４に流出することを防止するため、受電点の受電電力を監視し、インバータ２内に設定された変換電力制御手段２２にて、受電電力が最低受電電力を下回れば、インバータ２の変換電力を抑制するように制御している。なお、前記最低受電電力は、最大受電電力の数％に設定している。
【００１３】
そして、インバータ２内の蓄電池電圧検出手段２１の出力を変換電力制御手段２２に送出し、蓄電池１の電圧があらかじめ設定された変換電力低減電圧に達したことを検知すると、インバータ２の変換電力を低減するよう変換電力制御手段２２を用いて制御を行う。
【００１４】
図２に、放電経過にともなう蓄電池電圧およびインバータ変換電力の関係を示す。曲線Ｃが示すように、放電とともに端子電圧が低下し、変換電力低減開始Ｔ_Ｃ、すなわち予め設定した変換電力低減電圧に達する。この後、端子電圧が変換電力低減電圧を下回らないように制御される。ここでは、インバータ２の変換電力は、蓄電池１の電圧が変換電力低減電圧を下回らないように自動的に制御される。
【００１５】
本実施形態においては、前記変換電圧低減電圧の値は、図４に示す従来の放電終止電圧と同じ値（１．８Ｖ／セル）とした。そして、劣化のない新しい鉛蓄電池を用い、２５℃と０℃とで放電させた。従来に係る放電終止電圧で放電を終了した場合、０℃の放電容量は２５℃における放電容量の７５％でしかなかった。図２に示すように、本発明によれば、変換電力低減開始以降分の電気量だけより多く取り出すことができ、その電気量は前記２５℃の容量のうち１４％にも達した。このように、本発明によれば、蓄電池からの取り出しうる容量を増大させることができる。
【００１６】
本実施形態では、変換電力低減開始後の放電終了は、所定時間経過後とし、図２に示すＴ_Ｄで終了としたが、取り出す電力値が所定値を下回った際に、終了としても良く、特に限定されるものではない。
【００１７】
このように、インバータ２の変換電力は、蓄電池１の電圧が変換電力低減電圧を下回らないように自動的に制御される。したがって、図２に示すように、従来と比較して変換電力低減開始以降分の電気量だけより多く取り出すことができる。特に、低温時や蓄電池が劣化した場合に、多くの電気量を取り出すことができる。
【００１８】
なお、変換電力低減電圧については、従来、インバータを停止していた放電終止電圧相当の電圧に設定するのがよい。放電終止電圧は、蓄電池に悪影響を及ぼすような過放電とならない電圧が好ましい。このように設定することにより、蓄電池１の電圧は変換電力低減電圧以下にはならないので、インバータ２を安定に運転することができる。また、本発明では、変換電力の低減により不足した電力については、系統から供給されるので、負荷に対する電力の不足は発生しない。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、負荷平準化システムにおいて蓄電池を放電する場合に、蓄電池電圧があらかじめ設定された所定の電圧に達すれば、この電圧を下回らないようにインバータの変換電力を低減するようにしたので、蓄電池の過放電による劣化を招くことなく蓄電池の充電電気量を多く取り出すことができる。さらに、蓄電池の温度が低い場合や寿命末期に近い場合であっても、蓄電池を充分に放電できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における負荷平準化システムの構成例を示す図。
【図２】本発明における蓄電池電圧とインバータ変換電力との関係を示す図。
【図３】従来の負荷平準化システムの構成例を示す図。
【図４】従来の蓄電池電圧とインバータ変換電力との関係を示す図。
【符号の説明】
１ 蓄電池
２ インバータ
３ 負荷
４ 系統
２１ 蓄電池電圧検出手段
２２ 変換電力制御手段

Claims (2)

1. 蓄電池とインバータとを有する負荷平準化システムの制御方法であって、前記蓄電池を放電する場合に、前記蓄電池電圧が所定の電圧に達すれば、この電圧を下回らないように前記インバータの変換電力を低減することを特徴とする負荷平準化システムの制御方法。
2. 蓄電池とインバータとを有する負荷平準化システムであって、前記蓄電池を放電する場合に、前記蓄電池電圧が所定の電圧に達すれば、この電圧を下回らないように前記インバータの変換電力を低減する制御手段を有することを特徴とする負荷平準化システム。

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