JP4607533B2 - 電力貯蔵システムの運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池等で構成される電力貯蔵システムの運転方法、及びそのような電力貯蔵システムの充電乃至放電を制御するためのプログラムに関する。

一般的な工場は昼間に稼働し、夜間は停止するか操業率を低下させる。又、一般的な事務所ビルで人が働く時間も昼間である。従って、昼夜間の電力負荷の格差は大きくなる。更に、冷暖房なしに過ごし易い春秋に比べて、夏冬には猛暑乃至厳寒のため冷房や暖房の需要が増加することから、電力負荷は季節によっても格差を生じ得る。

近年、これらの格差は益々拡大してきており、電力供給設備の稼働率を表す負荷率は年々低下してきている。一方で、産業競争力を向上させる目的等により電力コストを低減する要望は高まってきており、負荷の平準化は大変重要な課題と考えられている。そして、その対策の１つとして、高効率で大容量な二次電池の開発が進められ、負荷状態によって充放電を行い、電力供給設備側からみた負荷変動を抑え得る電力貯蔵システムとして実用化されている。

しかし、電力負荷の格差は、電力需要家によって大きく異なる場合が多く、電力会社等の電力供給者が提供する電気料金制度が複雑であることも相まって、電力コスト（電気料金）を最小とすべく、電力貯蔵システムの運転を適正化することは容易ではない。

電力需要家のうち、例えば、一般的な事務所ビルや工場においては、上記した特徴の他に、更に、土日、祝日や年末年始等には事務所は殆ど無人になることから、終日、電力使用量が平日の夜間並に少ないという特徴がある。

ところが、例えば、水道供給事業所においては、主たる電力負荷は水道需要家に直接水を供給する送水ポンプ場のポンプ動力であるため、午前中の炊事、洗濯の時間帯や、夕刻の炊事時間帯、夜の風呂の時間帯には水の使用量が増加し、ポンプ動力が必要になり電力量が増加する。又、水使用量が少ない午後の時間帯は比較的電力使用量が少なく、深夜時間帯は殆ど電力を使用していない。更に、この電力使用量の季節変化を見ると、夏は相対的に電力使用量が大きく、冬は電力使用量が少ない。尚更に、電力使用量には季節変動があるものの、同一季節内では平日と土日、祝日では大きな変化はない、という特徴があり、これは、一般的な事務所ビルや工場とは大きく異なっている。

一方、電力会社の料金制度は、需要家に供給される電圧（低圧、高圧、特別高圧等）と主要電力負荷（事務所等の業務用電力、工場等の動力負荷が主の産業用電力）等により、細かく設定されている。電気料金は、通常、電力として使用可能な契約電力（最大受電電力閾値）に基づく基本料金［ｋＷ当たりの単価］と、月々に使用した電力量に基づく使用料金［ｋＷｈ分］の総和から構成される。

そして、電力会社では、負荷平準化に寄与するように、電気料金が割安になる各種制度を用意している。例えば、季節別、時間帯別に使用料金の格差を付け、電力使用量が多く電力供給設備負荷の大きな時間帯には高い電力使用料金単価を設定し、逆に電力供給設備負荷の少ない夜間時間帯には低い電力使用料金単価を設定することにより、電力需要家側の工夫を促し、負荷平準化を図っている。

従って、電力需要家に電力貯蔵システムを設置する場合には、商用電源の使用状況（受電電力曲線）に応じて、トータルとしての電気料金が最も低くなるように、電力貯蔵システムを如何にして運転するか、ということは大変重要である（特許文献１参照）。
特開２００２−２４７７６１号公報

本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、例えば契約電力を引き下げる（ピークカット）あるいは単価の高い昼間電力使用量を低減すること（ピークシフト）等によりトータルな電気料金を最も低くすることが容易に可能になるように、電力負荷状況に応じて適切に、電力貯蔵システムを運転するための手段を提供することにある。検討が重ねられた結果、以下に示す手段により、上記目的を達成出来ることが見出された。

先ず、本発明によれば、電力需要家に設置され、充電と放電の制御により電力需要家の受電電力を調節制御することが可能な、電力貯蔵システムの運転方法であって、予め時間帯毎に可変的に負荷追従閾値（ｋＷ）の設定をして、電力需要家の受電電力（ｋＷ）の、負荷追従閾値からの電力偏差を求め、その電力偏差に基づいて充電乃至放電の制御を行う電力貯蔵システムの運転方法が提供される。

（現在の）電力需要家の受電電力（ｋＷ）の負荷追従閾値からの電力偏差は、電力需要家の受電電力と負荷追従閾値との差として、［受電電力−負荷追従閾値］（ｋＷ）で求められ、受電電力が大きい場合に電力偏差は＋の値で求められる。その電力偏差に基づいて充電乃至放電の制御を行うとは、その電力偏差が０になるように充電乃至放電を行うことを意味する。受電電力が負荷追従閾値より大きい場合には（電力偏差が＋）、電力貯蔵システムが放電を行って受電電力、即ち電力会社から購入する電力を抑制し、受電電力が負荷追従閾値より小さい場合には（電力偏差が−）、その余っている（と考えられる）電力によって電力貯蔵システムが充電を行う。

本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法においては、予め充電開始時刻及び充電終了時刻、並びに複数に区分可能な放電開始時刻及び放電終了時刻、の設定をして、それらの間の充電時間帯又は複数に区分可能な放電時間帯において充電又は放電を行うことが好ましい。

この場合、即ち、充電時間帯及び放電時間帯を決める場合には、予め設定をする充電開始時刻及び充電終了時刻を、複数の組み合わせパターンで用意しておき、そのパターンを、季節毎の通常の平日、通常の休日、年間の特例期間内の日、年間の特例日、毎に割り当て、該当日によって割り当てられた充電開始時刻及び充電終了時刻により自動的に運転を行うことが好ましい。ここで自動的に運転を行うとは、充電時間帯において充電を行い放電時間帯において放電を行うことを予め設定したスケジュールに従い自動的に行うことである。

又、予め時間帯毎に可変的に放電基礎電力の設定をするとともに、上記複数に区分可能な放電時間帯において、電力偏差が放電基礎電力より小さいときに、放電基礎電力だけ強制的に放電を行うことが好ましい。このことは、放電時には、少なくとも、予め時間帯毎に可変的に設定した放電基礎電力分の電力が、電力貯蔵システム側から放電されることを意味する。この放電基礎電力は、時間帯内において一定でもよいが、変化させることも好ましい。例えば、時間帯の開始時刻と終了時刻とでそれぞれ異なる放電基礎電力の設定をして、その間を一定時間間隔で（例えば１分間毎に）急激な変化を避け、リニアに変化させた電力で放電させることが好ましい。

更に、この場合、即ち、予め上記負荷追従閾値及び放電基礎電力を設定する場合には、予め時間帯毎に可変的に設定をする負荷追従閾値及び放電基礎電力を、複数の組み合わせパターンで用意しておき、そのパターンを、季節毎の通常の平日、通常の休日、年間の特例期間内の日、年間の特例日、毎に割り当て、該当日によって割り当てられた負荷追従閾値及び放電基礎電力により自動的に運転を行うことが好ましい。ここで自動的に運転を行うとは、設定された負荷追従閾値と受電電力の電力偏差に基づいて充電乃至放電の制御を行い、放電時には、少なくとも設定された放電基礎電力分の電力だけは電力貯蔵システム側から放電を予め設定したスケジュールに従い自動的に行うことである。

上記組み合わせパターンは、例えば１０程度用意しておくことが好ましい。より具体的には、電力需要家における商用電源の使用状況（受電電力曲線（ｋＷ及びｋＷｈ））の状況を分析した上で、負荷追従閾値及び放電基礎電力の各設定値の組み合わせパターンを、例えば、春季の通常の平日、夏季の通常の平日、秋季の通常の平日、冬季の通常の平日、春季から夏季への過渡期の通常の平日（以上、季節毎の通常の平日に相当）、通常の休日、お盆休みの期間内の日、ゴールデンウイーク休み期間内の日、年末年始休み期間内の日（以上、年間の特例期間内の日に相当）、会社創立記念日（年間の特例日に相当）、に割り当て、それらの該当日には、割り当てられた各設定値に基づいて運転を行うようにすることが出来る。又、季節毎や特例期間の種類も上記した例以外に複数の期間の設定を可能にすることが好ましく、特例日も他にメーデー等の複数の日の設定を行えるようにすることが好ましい。尚、先述した充電開始時刻及び充電終了時刻の組み合わせパターンについても同様であり、後述する充電基準電力もこれに準じる。

本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法において、充電時間帯及び放電時間帯を決める場合には、更に、予め充電に使用する充電基準電力（ｋＷ）の設定をして、充電時間帯において、設定された充電基準電力に基づいて充電を行うとともに、電力需要家の受電電力を監視し、その受電電力が増大したときに、契約電力（ｋＷ、最大受電電力を指す電力値）を越えないように、設定した充電基準電力にかかわらず、電力を小さくして充電を行うことが好ましい。

上記した電力を小さくして充電を行うことをしても、受電電力の増大が抑制できない場合には、放電まで移行して受電電力の抑制を行うことが好ましい。

予め充電基準電力を設定する場合には、その予め設定をする充電基準電力を、複数用意しておき、その複数の充電基準電力を、季節毎の通常の平日、通常の休日、年間の特例期間内の日、年間の特例日、毎に割り当て、該当日によって割り当てられた充電基準電力により自動的に運転を行うことが好ましい。

本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法は、電力需要家に設置され充電と放電の制御により電力需要家の受電電力を調節制御することが可能な電力貯蔵システムである限りにおいて運転対象である電力貯蔵システムを限定するものではない。例えば電力貯蔵源として、亜鉛ハロゲン電池、レドックスフロー電池等の二次電池を用いた電力貯蔵システムに好適に用いられる。特に、当該電力貯蔵システムが自己放電のないナトリウム−硫黄電池を用いたシステムである場合に好適である。

次に、本発明によれば、電力需要家に設置された電力貯蔵システムの充電と放電の制御をするために、コンピュータを、電力需要家の受電電力を入力する手段、予め計算式を記録しておく計算式記録手段、予め時間帯毎に設定された負荷追従閾値を記録しておく負荷追従閾値記録手段、予め放電時間帯毎に設定された放電基礎電力を記録しておく放電基礎電力記録手段、予め設定された充電開始時刻及び充電終了時刻並びに充電基準電力を記録しておく充電基準電力記録手段、現在時刻にあたる（受電電力を調節制御すべき）時間帯の負荷追従閾値を負荷追従閾値記録手段から読み出し、入力された受電電力の、その負荷追従閾値からの電力偏差に基づいて、計算式記録手段から読み出した計算式により計算して第１の制御電力基準量を得る手段、現在時刻にあたる（放電）時間帯の放電基礎電力を放電基礎電力記録手段から読み出し、その放電基礎電力と第１の制御電力基準量とを比較し大きい方を選択して第２の制御電力基準量を得る手段、充電データ記録手段から充電基準電力を読み出し、その充電基準電力×（−１）と第１の制御電力基準量とを比較し大きい方を選択して第３の制御電力基準量を得る手段、充電データ記録手段から充電開始時刻及び充電終了時刻を読み出し、現在時刻が充電開始時刻から充電終了時刻までの範囲内か範囲外かを判断し、範囲内の場合には第３の制御電力基準量を選択し範囲外の場合には第２の制御電力基準量を選択して第４の制御電力基準量を得る手段、得られた第４の制御電力基準量を出力する手段、として、機能させるための電力貯蔵システムの充放電制御プログラムが提供される。

本発明に係る電力貯蔵システムの充放電制御プログラムは、電力需要家に設置され充電と放電の制御を要する電力貯蔵システムである限りにおいて制御対象である電力貯蔵システムを限定するものではない。例えば電力貯蔵源として亜鉛ハロゲン電池、レドックスフロー電池等の二次電池を用いた電力貯蔵システムに好適に用いられる。特に、当該電力貯蔵システムが自己放電のないナトリウム−硫黄電池を用いたシステムである場合に好適である。

本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法は、予め時間帯毎に可変的に設定した負荷追従閾値に基づいて充電乃至放電の制御を行うので、電力需要家の負荷増大に追随して電力貯蔵システムを放電させ、受電電力を負荷追従閾値に確実に抑制するピークカットを実現出来る。又、時間帯別に負荷追従閾値を変更することで、昼間電力の消費量を計画的に夜間にシフトするピークシフトを実現出来る。

本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法は、好ましくは、放電時において、少なくとも予め時間帯毎に可変的に設定した放電基礎電力分の電力が電力貯蔵システム側から放電されるため、負荷追従閾値を設定したときに想定した負荷よりも実際の負荷が小さい場合にも一定電力量の放電が確保され、昼間電力の消費量を定量的に夜間にシフトするピークシフトを確実に実現出来る。

本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法は、好ましくは、充電時間帯において、予め設定された充電基準電力に基づいて充電を行う際にも、電力需要家の受電電力を監視し、契約電力（最大受電電力閾値）を越えないように、充電に使用する電力を小さくする。充電時間帯は負荷が小さい時間帯に設定されるので、充電時に受電電力が契約電力を越えるという現象は、通常は生じ難いが、非定常に起きた場合に、電力料金の増加を防止出来る。

従って、本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法は、契約電力をより引き下げることが出来、単価の高い昼間電力使用量を低減出来、トータルな電気料金を最も低くすることが可能である。

本発明に係る電力貯蔵システムの充放電制御プログラムは、好ましい態様を含んだ本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法を実現するために好適なプログラムであるから、上記した本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法のもたらす効果は、本発明に係る電力貯蔵システムの充放電制御プログラムによっても導出されるものである。

加えて、本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法は、好ましくは、負荷追従閾値及び放電基礎電力等の組み合わせパターンを複数用意しておき、それを、季節毎の通常の平日、通常の休日、年間の特例期間内の日、年間の特例日、毎に割り当て、該当日によって割り当てられた負荷追従閾値及び放電基礎電力等により自動的に運転を行うため、電力需要家における負荷変動（商用電源の使用状況）の態様が稼働日の変更等で変わったときに、それに合わせた電力貯蔵システムの運転方案を再構築することが容易である。

以下、本発明の実施の形態について、適宜、図面を参酌しながら説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。例えば、図面は、本発明の好適な実施の形態を表すものであるが、本発明は図面に表される態様や図面に示される情報により制限されない。本発明を実施し又は検証する上では、本明細書中に記述されたものと同様の手段若しくは均等な手段が適用され得るが、好適な手段は以下に記述される手段である。

先ず、本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法について説明する。図１は、需要家が工場である場合に、そこに設置された電力貯蔵システムを示す構成図であって、本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法が、その運転対象とする電力貯蔵システムの一例を表している。図１に示される電力貯蔵システム１は、電力を貯蔵する二次電池としてナトリウム−硫黄電池３（ＮａＳ電池とも記す）が用いられたシステムであり、需要家において商用電源８から電力の供給を受ける複数の負荷２と同系列に組み込まれて、需要家内の配電系統に存在し、自らの放電によって負荷２に対し（ＮａＳ電池３が）放電（給電）するとともに、商用電源８から電力の供給を受けて（ＮａＳ電池３を）充電するシステムである。

電力貯蔵システム１は、負荷２と同系列に、変圧器９及び交直変換装置５を介してＮａＳ電池３が接続されたものである。放電時にＮａＳ電池３から放電（出力）される直流電力は、交直変換装置５により交流に変換され、需要家内の電力系統を介して負荷２へ供給される。又、商用電源８から供給される交流電力は、交直変換装置５により直流に変換され、ＮａＳ電池３へ供給され充電（入力）される。

図１における矢印は情報（信号）の流れを示している。電力貯蔵システム１において、個々の負荷２の変動に伴って変動する受電電力７（負荷２全体の使用電力）の情報（電気信号）は、インターフェイス４を介してコントローラ６にリアルタイムに入力される。一方、負荷追従閾値（ｋＷ）等の充電乃至放電の制御にかかる情報は、操作端末１１により予めコントローラ６に入力され、コントローラ６内に記録され設定される。そして、コントローラ６内に設定されたそれらの情報に基づいて、コントローラ６において制御電力基準量１０（伝送信号）が求められる。求められた制御電力基準量１０（の伝送信号（情報））は、コントローラ６からインターフェイス４を経由して交直変換装置５へ出力され、交直変換装置５は、入力された制御電力基準量１０に従って、電力の流れ方向、及びその電力の大きさを調節し、ＮａＳ電池３を充電し、乃至は放電させる。

本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法にいう充電乃至放電の制御とは、上記電力貯蔵システム１における制御電力基準量１０の調節に相当し、その制御の主体はコントローラ６である。調節とは、制御電力基準量１０の値（伝送信号の値）をいくつにするか、＋か−か等を決めることを意味し、制御電力基準量１０は、受電電力７（の情報（電気信号））と、予めコントローラ６内に設定された充電乃至放電の制御にかかる情報により、自動的に求められ調節制御される。尚、コントローラ６と、コントローラ６への入出力用のインターフェース４と、操作端末１１等とをセットにした制御機器として例えばシーケンサを使用した制御システムが知られ、電力貯蔵システム１において採用出来る。

図２は、本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法の一実施形態を示すブロック線図であり、図１に示される電力貯蔵システム１において、受電電力７（の情報（電気信号））と充電乃至放電の制御にかかる情報とにより、制御電力基準量１０を求める過程の一例を表したものである。操作端末１１により予めコントローラ６に入力され、コントローラ６内に記録され設定される充電乃至放電の制御にかかる情報は、時間帯毎に設定された負荷追従閾値（ｋＷ）及び放電基礎電力（ｋＷ）、パターン毎に設定された充電開始時刻、充電終了時刻、及び充電基準電力（ｋＷ）である。

但し、工場では、負荷が季節や特定の期間等によって異なるので、電力貯蔵システム１では、時間帯毎に設定された負荷追従閾値（ｋＷ）及び放電基礎電力（ｋＷ）、パターン毎に設定された充電開始時刻、充電終了時刻、及び充電基準電力（ｋＷ）は、コントローラ６において、１０パターンで記録され設定されている。その１０パターンは、工場の稼働パターンを考慮し、春季の通常の平日、夏季の通常の平日、秋季の通常の平日、冬季の通常の平日、春季から夏季への過渡期の通常の平日、通常の休日、お盆休みの期間内の日、ゴールデンウイーク休み期間内の日、年末年始休み期間内の日、会社創立記念日のそれぞれの該当日における工場の電力の負荷状況に合わせて設定され、１パターン毎に、時間帯毎に設定された負荷追従閾値（ｋＷ）及び放電基礎電力（ｋＷ）、パターン毎に設定された充電開始時刻、充電終了時刻、及び充電基準電力（ｋＷ）の各値が、予め割り当てられる。

図２を参照して、制御電力基準量１０を求める過程の一例について説明する。制御電力基準量１０を求めるにあたっては、先ず現在の日時が認識される。そして、該当日の上記パターンより求められる該当時間帯の負荷追従閾値を基準として、それからの（現在の）受電電力の電力偏差ｅが求められる。次いで、その電力偏差ｅより、第１の制御電力基準量ｄｅｍａ＿ＭＶが、計算式ｄｅｍａ＿ＭＶ＝Ｋ×ｅ＋ＭＶ（ｎ−１）により求められる。ここで、Ｋは制御ゲイン、ＭＶ（ｎ−１）は前回出力した制御電力基準量を意味する。又、負荷追従閾値のディフォルトは契約電力（最大受電電力（ｋＷ）閾値）とし、負荷追従閾値が設定されていない時間帯（入力されていない場合）にはその値で計算する。通常、充電開始時刻から充電終了時刻までの充電時間帯においては負荷追従閾値は設定せず、このディフォルトが電力偏差ｅを求めるために用いられる。

求められた第１の制御電力基準量ｄｅｍａ＿ＭＶは、該当日の上記パターンより求められる該当時間帯の放電基礎電力と比較され、より大きい場合には、この第１の制御電力基準量ｄｅｍａ＿ＭＶが出力すべき制御電力基準量（第２の制御電力基準量相当）になり、更に、該当日の上記パターンより求められる充電開始時刻及び充電終了時刻から（現在時刻が）充電時間帯か否かが判断され、そうではない場合（放電時間帯の場合）には、この第２の制御電力基準量（第１の制御電力基準量ｄｅｍａ＿ＭＶ相当）が、更に制御電力基準量１０（第４の制御電力基準量相当）として、交直変換装置５へ出力され、それに基づいて放電が行われる。

第１の制御電力基準量ｄｅｍａ＿ＭＶが、該当日の上記パターンより求められる該当時間帯の放電基礎電力より小さいか等しい場合には、その放電基礎電力が出力すべき制御電力基準量（第２の制御電力基準量相当）になり、更に、該当日の上記パターンより求められる充電開始時刻及び充電終了時刻から（現在時刻が）充電時間帯か否かが判断され、そうではない場合（放電時間帯の場合）には、この第２の制御電力基準量（放電基礎電力相当）が、制御電力基準量１０（第４の制御電力基準量相当）として、交直変換装置５へ出力され、それに基づいて放電が行われる。

又、第１の制御電力基準量ｄｅｍａ＿ＭＶは、該当日の上記パターンより求められる充電基準電力Ｃｈａｒｇｅ＿ＳＶ×（−１）と比較され、より大きい場合には、第１の制御電力基準量ｄｅｍａ＿ＭＶが出力すべき制御電力基準量（第３の制御電力基準量相当）になり、更に、該当日の上記パターンより求められる充電開始時刻及び充電終了時刻から（現在時刻が）充電時間帯か否かが判断され、その場合（充電時間帯の場合）には、この第３の制御電力基準量（第１の制御電力基準量ｄｅｍａ＿ＭＶ相当）が、制御電力基準量１０（第４の制御電力基準量相当）として、交直変換装置５へ出力され、それに基づいて充電が行われる。

第１の制御電力基準量ｄｅｍａ＿ＭＶが、該当日の上記パターンより求められる充電基準電力Ｃｈａｒｇｅ＿ＳＶ×（−１）と比較され、等しいか又は小さい場合には、充電基準電力Ｃｈａｒｇｅ＿ＳＶ×（−１）が出力すべき制御電力基準量（第３の制御電力基準量相当）になり、更に、該当日の上記パターンより求められる充電開始時刻及び充電終了時刻から（現在時刻が）充電時間帯か否かが判断され、その場合（充電時間帯の場合）には、この第３の制御電力基準量（充電基準電力Ｃｈａｒｇｅ＿ＳＶ×（−１）相当）が、制御電力基準量１０（第４の制御電力基準量相当）として、交直変換装置５へ出力され、それに基づいて充電が行われる。

尚、第１の制御電力基準量ｄｅｍａ＿ＭＶと充電基準電力Ｃｈａｒｇｅ＿ＳＶ×（−１）とを比較するのは、充電基準電力Ｃｈａｒｇｅ＿ＳＶの値は正の値として設定されるが、電力偏差ｅが＋の場合（受電電力が負荷追従閾値より大きい場合）に制御電力基準量１０が＋（正）になり、この場合に放電することとして、これに対し充電する場合の制御電力基準量は−（負）で表されるからである。

又、既に説明したように、充電時間帯においては負荷追従閾値は特別に設定（入力）せず、ディフォルトである契約電力（最大受電電力閾値）を採用出来る。そうすると、通常、充電時間帯は負荷が小さい時間帯が選ばれ、受電電力も小さいから、第１の制御電力基準量ｄｅｍａ＿ＭＶは−の値であって、負荷の大きな放電時間帯に比べて、絶対値もより大きくなる。従って、通常は充電時間帯において第１の制御電力基準量ｄｅｍａ＿ＭＶの方が充電基準電力Ｃｈａｒｇｅ＿ＳＶ×（−１）より小さくなるので、充電基準電力Ｃｈａｒｇｅ＿ＳＶ×（−１）が交直変換装置５へ出力され、それに基づいて充電が行われる。

一方、充電時間帯において、非定常に、負荷が大きくなり、受電電力が増加したときは、受電電力が契約電力を越えるまでは第１の制御電力基準量ｄｅｍａ＿ＭＶは−の値であるが、負荷が大きくなる前に比較して絶対値が小さくなり、第１の制御電力基準量ｄｅｍａ＿ＭＶの方が充電基準電力Ｃｈａｒｇｅ＿ＳＶ×（−１）より大きくなる。この場合には、第１の制御電力基準量ｄｅｍａ＿ＭＶ（−の値）が交直変換装置５へ出力され、それに基づいて充電が行われる。

充電時間帯における負荷追従閾値を契約電力（ディフォルト）の値としておけば、第１の制御電力基準量ｄｅｍａ＿ＭＶを求めるための電力偏差ｅは［受電電力−負荷追従閾値（契約電力）］であるから、第１の制御電力基準量ｄｅｍａ＿ＭＶは、いわば契約電力までの余裕分にあたり、その余裕分の範囲で充電が行われることになる。受電電力が契約電力に近づくに従って第１の制御電力基準量ｄｅｍａ＿ＭＶ（−の値）は小さくなり、充電に用いられる電力は抑制される。負荷追従閾値が契約電力である充電時間帯において、負荷の増大により受電電力が契約電力を越える場合には、第１の制御電力基準量ｄｅｍａ＿ＭＶは＋の値になり、充電時間帯であっても、電力貯蔵システム１は放電に移行する。

尚、電力貯蔵システム１において、充電時間帯における充電のための電力は、ＮａＳ電池３の深度管理と連系しており、ＮａＳ電池３が所定の充電深度になったら、上記条件で求められた制御電力基準量１０（第４の制御電力基準量相当、第１の制御電力基準量ｄｅｍａ＿ＭＶ又は充電基準電力Ｃｈａｒｇｅ＿ＳＶ×（−１））によらず、電力貯蔵システム１は補充電に移行し、充電する電力が段階的に絞り込まれ、更に満充電になったら充電は停止される。

図３及び図４は、本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法の一実施例を示すグラフである。図３は、夏季の通常の平日モデルにおける本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法を適用する前の受電電力３１（ｋＷ）、並びに電力貯蔵システム１において時間帯毎に設定した負荷追従閾値３２（ｋＷ）及び時間帯毎に設定した放電基礎電力３３（ｋＷ）を１日の時系列として示しており、図４は、本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法を適用した後の受電電力４１（ｋＷ）、及び電力貯蔵システム１におけるＮａＳ電池３の電力４２（ｋＷ）を１日の時系列として表している。負荷追従閾値３２の時間帯毎の設定値を表１に示し、放電基礎電力３３の時間帯毎の設定値を表２に示し、充電基準電力（ｋＷ）並びに充電開始時刻及び充電終了時刻を表３に示す。尚、契約電力は１０００（ｋＷ）であり、負荷追従閾値が設定されていない（表１参照）時間帯の負荷追従閾値（ディフォルト）になっている（図３参照）。

図３及び図４に示されるように、受電電力３１（図３参照）は、本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法を適用することによって、受電電力４１（図４参照）になり、受電電力がピークシフトされていることが確認出来る。

次に、本発明に係る電力貯蔵システムの充放電制御プログラムについて説明する。本発明に係る電力貯蔵システムの充放電制御プログラム（単に充放電制御プログラムともいう）は、電力需要家に設置された電力貯蔵システムの充電と放電の制御をするために、コンピュータを、所定の手段として機能させるためのプログラムである。図１に示される電力貯蔵システム１は、本発明に係る電力貯蔵システムの充放電制御プログラムが、充電と放電の制御をする対象である電力貯蔵システムの一例に相当する。コンピュータの一例がコントローラ６であり、充放電制御プログラムがコントローラ６において動作し、制御電力基準量を求め、それを直接的にはインターフェース４へ出力する。それが最終的には交直変換装置５へ入力され、電力貯蔵システム１の充電乃至放電が制御される。既に述べたように、コントローラ６、インターフェース４、及び操作端末１１等をセットにした制御機器としてシーケンサを使用した制御システムが知られ、電力貯蔵システム１において採用出来る。即ち、本発明に係る電力貯蔵システムの充放電制御プログラムの一態様は、例えばシーケンサを使用した制御システム用プログラムである。

本発明に係る電力貯蔵システムの充放電制御プログラムが組み込まれるコントローラ６は、具体的には、主に、中央処理装置（ＣＰＵ）、記憶装置（メインメモリ）、外部インターフェースとの伝送装置等で構成される（図示しない）。充放電制御プログラムは、記憶装置に格納され、このプログラムに基づいて中央処理装置が、記録装置へのデータの格納、伝送装置を介しインターフェース４への指令出力等を行う。

先ず、コントローラ６の中央処理装置が記憶装置中の充放電制御プログラムの指令によりインターフェース４を介して電力需要家の受電電力を入力する。又、中央処理装置は充放電制御プログラムの指令により、記録装置の負荷追従閾値ファイルから現在時刻にあたる時間帯の負荷追従閾値を読み出し、記録装置の計算式ファイルから計算式を読み出し、入力された上記受電電力の、読み出した負荷追従閾値からの電力偏差ｅに基づいて、読み出した計算式ｄｅｍａ＿ＭＶ＝Ｋ×ｅ＋ＭＶ（ｎ−１）により、第１の制御電力基準量（ｄｅｍａ＿ＭＶ）を求める（Ｋは制御ゲイン、ＭＶ（ｎ−１）は前回制御サイクルで出力した制御電力基準量）。

次いで、中央処理装置は充放電制御プログラムの指令により、現在時刻にあたる（放電）時間帯の放電基礎電力を、記録装置の放電基礎電力ファイルから読み出し、読み出した放電基礎電力と、先に計算により求めた第１の制御電力基準量と、を比較して大きい方を選択し、第２の制御電力基準量を得る。

次に、中央処理装置は充放電制御プログラムの指令により、充電データファイルから充電基準電力を読み出し、その充電基準電力に（−１）を掛けた値を求め、その値と、先に計算により求めた第１の制御電力基準量と、を比較して大きい方を選択し、第３の制御電力基準量を得る。

次いで、中央処理装置は充放電制御プログラムの指令により、充電データファイルから充電開始時刻及び充電終了時刻を読み出し、現在時刻が充電開始時刻から充電終了時刻までの範囲内か範囲外かを判断し、範囲内の場合には先に選択した第３の制御電力基準量を再び選択し、範囲外の場合には先に選択した第２の制御電力基準量を再び選択して、第４の制御電力基準量を得る。そして、コントローラ６の中央処理装置が記憶装置中の充放電制御プログラムの指令により、インターフェース４を介して交直変換装置５へ、最終的に選択された第４の制御電力基準量を出力する。

尚、上記計算式は、例示したものに留まらず別式を採用することも可能である。又、式中の制御ゲイン等の係数は予め充放電制御プログラムに組み込んでおく（固定しておく）ことも出来る。計算式の他、それぞれのファイルに記録された負荷追従閾値、放電基礎電力、充電開始時刻、充電終了時刻、充電基準電力は、操作端末１１に備わるキーボード等から、予め入力され記録される。更に、最終的に求められた制御電力基準量（第４の制御電力基準量）は、充放電制御プログラムの指令によって、コントローラ６に接続される操作端末１１に備わるＣＲＴ（画面）等へ表示し現在の制御量の確認をすることが可能である。

本発明の電力貯蔵システムの運転方法、及び電力貯蔵システムの充放電制御プログラムは、昼夜間の負荷電力格差や一過性の負荷増大による電力ピーク等を生じ得る工場、研究所、事業所、事務所ビル等の各種電力需要家に設置される電力貯蔵システムを、電力コスト（電気料金）を最小とするという観点から、適正に稼働させるための手段として、好適に利用され得る。

本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法が、その運転対象とする電力貯蔵システムの一例を表した構成図である。 本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法の一実施形態を示すブロック線図である。 本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法の一実施例を示すグラフである。 本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法の一実施例を示すグラフである。

符号の説明

１…電力貯蔵システム、２…負荷、３…ナトリウム−硫黄電池、４…インターフェース、５…交直変換装置、６…コントローラ、７…受電電力（電気信号）、８…商用電源、９…変圧器、１０…制御電力基準量（伝送信号）、１１…操作端末、３１…（本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法を適用する前の）受電電力、３２…負荷追従閾値、３３…放電基礎電力、４１…（本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法を適用した後の）受電電力、４２…（本発明に係る電力貯蔵システムの運転方法を適用した後の）ＮａＳ電池の電力。

Claims (5)

1. 電力需要家に設置され、充電と放電の制御により前記電力需要家の受電電力を調節制御することが可能な、電力貯蔵システムの運転方法であって、
   予め充電開始時刻及び充電終了時刻、並びに複数に区分した放電開始時刻及び放電終了時刻、の設定をして、それらの間の充電時間帯及び複数に区分した放電時間帯において充電又は放電を行うとともに、
   予め前記充電時間帯及び複数に区分した放電時間帯に対して可変的に負荷追従閾値の設定をして、前記電力需要家の受電電力の、前記負荷追従閾値からの電力偏差を求め、その電力偏差に基づいて前記充電乃至放電の制御を行い、
   予め充電に使用する充電基準電力の設定をして、前記充電時間帯において、前記充電基準電力に基づいて充電を行い、電力需要家の受電電力を監視し、その受電電力が増大したときに、契約電力を越えないように、前記充電基準電力にかかわらず、電力を小さくして充電を行い、電力を小さくして充電を行うことをしても、受電電力の増大が抑制できない場合には、放電まで移行して受電電力の抑制を行い、
   予め前記充電時間帯及び複数に区分した放電時間帯に対して可変的に放電基礎電力の設定をするとともに、前記の複数に区分した放電時間帯において、電力偏差が前記放電基礎電力より小さいときに、前記放電基礎電力だけ強制的に放電を行う電力貯蔵システムの運転方法。
2. 予め設定をする前記充電開始時刻及び充電終了時刻を、複数の組み合わせパターンで用意しておき、そのパターンを、季節毎の通常の平日、通常の休日、年間の特例期間内の日、年間の特例日、毎に割り当て、該当日によって割り当てられた前記充電開始時刻及び充電終了時刻により自動的に運転を行う請求項１に記載の電力貯蔵システムの運転方法。
3. 予め前記充電時間帯及び複数に区分した放電時間帯に対して可変的に設定をする前記負荷追従閾値及び前記放電基礎電力を、複数の組み合わせパターンで用意しておき、そのパターンを、季節毎の通常の平日、通常の休日、年間の特例期間内の日、年間の特例日、毎に割り当て、該当日によって割り当てられた前記負荷追従閾値及び前記放電基礎電力により自動的に運転を行う請求項１に記載の電力貯蔵システムの運転方法。
4. 予め設定をする前記充電基準電力を、複数用意しておき、その複数の充電基準電力を、季節毎の通常の平日、通常の休日、年間の特例期間内の日、年間の特例日、毎に割り当て、該当日によって割り当てられた前記充電基準電力により自動的に運転を行う請求項１〜３の何れか一項に記載の電力貯蔵システムの運転方法。
5. 当該電力貯蔵システムが、ナトリウム−硫黄電池を用いたシステムである請求項１〜４の何れか一項に記載の電力貯蔵システムの運転方法。

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