JP6961808B2 - エネルギー貯蔵システム - Google Patents

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Description

本発明は、無停電電力供給が可能なエネルギー貯蔵システムに関する。
エネルギー貯蔵システム（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）は、生産した電力を発電所、変電所及び送電線等を含む各々の連携システムに貯蔵した後、電力を要する時期に選択的且つ効率よく使用して、エネルギー効率を高めるシステムである。
エネルギー貯蔵システムは、時間帯及び季節別の変動の大きい電気負荷を平準化して、全般的な負荷率を向上させる場合、発電単価を低くすることができ、電力設備の増設に要する投資費と運転費等を節減することができて、電気料を引き下げてエネルギーを節約することができる。
かかるエネルギー貯蔵システムは、電力系統における発電、送配電、需用家に設置して利用されており、周波数調整（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ）、新再生エネルギーを利用した発電機の出力安定化、尖頭負荷の低減（Ｐｅａｋ Ｓｈａｖｉｎｇ）、負荷平準化（Ｌｏａｄ Ｌｅｖｅｌｉｎｇ）、非常電源等の機能として使用されている。
また、エネルギー貯蔵システムは、貯蔵方式によって大きく物理的エネルギー貯蔵と化学的エネルギー貯蔵とに区分される。物理的エネルギー貯蔵としては、揚水発電、圧縮空気貯蔵、弾み車等を利用した方法があり、化学的エネルギー貯蔵としては、リチウムイオンバッテリ、鉛蓄電池、Ｎａｓ電池等を利用した方法がある。
ただし、従来には、エネルギー貯蔵システムのうち系統側コンバータ（すなわち、系統のＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換してＤＣ配電網に提供するコンバータ）に問題が発生したとき、系統事故の有無を感知しにくいだけでなく、ＤＣ配電網の電圧制御も難しくなるという問題があった。
また、従来には、エネルギー貯蔵システムのあらゆる構成要素が共通した上位制御機によって制御されるところ、一部の構成要素を分離して、他社の設備と混用しにくいという問題があった。
本発明は、非常運転の対応が可能であり、他社の設備との互換性が改善したエネルギー貯蔵システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明のエネルギー貯蔵システムは、系統及び系統に連携したＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）配電網の電力を管理するエネルギー貯蔵システムにおいて、系統とＤＣ配電網との間に連結されて、ＤＣ配電網の電圧を制御する第１のコンバータ、ＤＣ配電網に連結されて、ＤＣ配電網の電圧を感知する第２のコンバータ、第２のコンバータに連結され、第２のコンバータによって充放電が制御されるバッテリ、第１のコンバータに並列に連結される整流器、及び第１及び第２のコンバータと整流器を制御し、第１のコンバータの状態に基づいて、整流器の駆動有無とＤＣ配電網の限界電圧を決定する第１の上位制御機とを含む。
前記ＤＣ配電網の限界電圧は、第１の限界電圧と、第１の限界電圧より電圧レベルの高い第２の限界電圧とを含む。
前記第１の上位制御機は、第１のコンバータに問題が発生した場合、第１のコンバータの駆動を中断し、整流器の駆動を開始して、ＤＣ配電網の限界電圧を第１の限界電圧と決定する。
前記第１の上位制御機は、第１のコンバータの問題が解決された場合、第１のコンバータの駆動を開始し、整流器の駆動を中断して、ＤＣ配電網の限界電圧を第２の限界電圧と決定する。
前記第１のコンバータが故障して、ＤＣ配電網の電圧が第２の限界電圧より低い場合、第２のコンバータは、バッテリを放電させて、第１の上位制御機は、系統の故障有無を判断し、判断結果に基づいて、第２のコンバータと整流器を制御する。
前記系統が故障した場合、第１の上位制御機は、第２のコンバータの動作モードに対する指令を生成して第２のコンバータに提供し、第２のコンバータは、第１の上位制御機から提供された指令に基づいて、バッテリを放電させる作業を続ける。
前記系統の状態が正常である場合、第１の上位制御機は、第２のコンバータの動作モードに対する第１指令及び整流器の動作モードに対する第２指令を生成し、第１指令を第２のコンバータに提供して、第２指令を整流器に提供し、第２のコンバータは、第１指令に基づいて、バッテリを放電させる作業を中断し、整流器は、第２指令に基づいて、系統から提供されたＡＣ電圧をＤＣ電圧に整流してＤＣ配電網に提供する。
前記第１のコンバータにメンテナンス作業が必要である場合、第１の上位制御機は、第１のコンバータの駆動を中断して、整流器の駆動を開始する。
前記整流器が故障して、ＤＣ配電網の電圧が第１の限界電圧より低い場合、第２のコンバータは、バッテリを放電させて、第１の上位制御機は、系統の故障有無を判断し、判断結果に基づいて、第２のコンバータと第１のコンバータを制御する。
前記系統が故障した場合、第１の上位制御機は、第２のコンバータの動作モードに対する指令を生成して、第２のコンバータに提供し、第２のコンバータは、第１の上位制御機から提供された指令に基づいて、バッテリを放電させる作業を続ける。
前記系統の状態が正常である場合、第１の上位制御機は、第２のコンバータの動作モードに対する第１指令及び第１のコンバータの動作モードに対する第２指令を生成し、第１指令を第２のコンバータに提供して、第２指令を第１のコンバータに提供し、第２のコンバータは、第１指令に基づいて、バッテリを放電させる作業を中断し、第１のコンバータは、第２指令に基づいて、系統から提供されたＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換してＤＣ配電網に提供する。
前記第２のコンバータは、ＤＣ配電網の電圧とＤＣ配電網の限界電圧とを比較し、比較結果に基づいて、バッテリの充放電を制御する。
前記ＤＣ配電網に連結された第３のコンバータ、第３のコンバータに連結され、第３のコンバータによって電圧が制御される第１負荷、及び第３のコンバータを制御する第２の上位制御機をさらに含む。
前記ＤＣ配電網に連結された第４のコンバータ、第４のコンバータに連結され、第４のコンバータによって電圧が制御される第２負荷、第４のコンバータを制御する第３の上位制御機、ＤＣ配電網に連結された第５のコンバータ、第５のコンバータによって制御され、第１負荷、第２負荷、系統及びバッテリのうち少なくとも一つに供給する電力を生成する分散電源システム、及び第５のコンバータと分散電源システムを制御する第４の上位制御機とをさらに含む。
前記第１〜第４の上位制御機は、相互間の通信を介して制御情報を共有する。
前記第１のコンバータは、系統から提供されたＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換してＤＣ配電網に提供するか、ＤＣ配電網から提供されたＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換して系統に提供し、第２のコンバータは、ＤＣ配電網から提供されたＤＣ電圧をＤＣ電圧に変換してバッテリに提供するか、バッテリから提供されたＤＣ電圧をＤＣ電圧に変換してＤＣ配電網に提供し、第３のコンバータは、ＤＣ配電網から提供されたＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換して第１負荷に提供し、第４のコンバータは、ＤＣ配電網から提供されたＤＣ電圧をＤＣ電圧に変換して第２負荷に提供し、第５のコンバータは、分散電源システムから提供されたＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換してＤＣ配電網に提供する。
前述したように、本発明によれば、系統側コンバータに問題が発生したとき、整流器を介して非常運転の対応が可能であり、構成要素別の分離制御が可能な構造により他社の設備との互換性の改善が可能であるという長所がある。
上述した効果と本発明の具体的な効果は、以下の発明を実施するための具体的な事項を説明すると共に記述する。
本発明の実施形態によるエネルギー貯蔵システムを説明するための概略図。 図１のエネルギー貯蔵システムの制御流れを説明するための手順図。 図１のエネルギー貯蔵システムの制御流れを説明するための手順図。 図１のエネルギー貯蔵システムの制御流れを説明するための手順図。 図１のバッテリの充電方式を説明するためのグラフ。 図１の第１のコンバータ及び整流器の選択的駆動によるＤＣ配電網の電圧変化を説明するためのグラフ。 図１の第１のコンバータ及び整流器の選択的駆動によるＤＣ配電網の電圧変化を説明するためのグラフ。 図１の第１のコンバータ及び整流器の選択的駆動によるＤＣ配電網の電圧変化を説明するためのグラフ。
前述した目的、特徴及び長所は、添付の図面を参照して詳細に後述され、これにより、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を容易に実施することができる。本発明の説明において、本発明に係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすると判断される場合には詳細な説明を省略する。以下では、添付の図面を参照して、本発明による好ましい実施形態を詳説する。図面における同じ参照符号は、同一又は類似の構成要素を示すものに使われる。
以下では、図１を参照して、本発明の実施形態によるエネルギー貯蔵システムを説明する。
図１は、本発明の実施形態によるエネルギー貯蔵システムを説明する概略図である。
先ず、図１を参照すれば、本発明の実施形態によるエネルギー貯蔵システムは、系統１０及び系統１０に連携したＤＣ配電網２０（すなわち、ＤＣ系統）の電力を管理することができる。
参考に、系統１０は例えば、発電所、変電所、送電線等を含んでいてもよい。また、図面に示していないが、ＤＣ配電網２０は、バッテリ１８０と第２のコンバータ１５０との間の領域も含んでいてもよい。
具体的には、本発明の実施形態によるエネルギー貯蔵システムは、第１のコンバータ１００、整流器１１０、第２のコンバータ１５０、バッテリ１８０、第３のコンバータ２００、第１負荷２３０、第４のコンバータ２５０、第２負荷２８０、第５のコンバータ３００、分散電源システム３３０、第１の上位制御機３５０、第２の上位制御機３６０、第３の上位制御機３７０、第４の上位制御機３８０とを含んでいてもよい。
参考に、エネルギー貯蔵システムは、第１負荷２３０及び第２負荷２８０のほか、追加負荷をさらに含むか、第１負荷２３０及び第２負荷２８０のうちいずれか負荷のみを含んでいてもよい。
ただし、説明の便宜のため本発明では、エネルギー貯蔵システムが第１負荷２３０及び第２負荷２８０を含むことを例に挙げて説明する。
第１のコンバータ１００は、系統１０とＤＣ配電網２０との間に連結され、系統１０のＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電圧をＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電圧に変換して、ＤＣ配電網２０に伝達することができる。もちろん、第１のコンバータ１００は、ＤＣ配電網２０のＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換して、系統１０に伝達することもできる。
これにより、第１のコンバータ１００は、ＡＣ−ＤＣコンバータであってもよい。
また、第１のコンバータ１００は、系統１０が正常運転であるとき、ＤＣ配電網２０の電圧を制御するためにＤＣ電圧制御モードで駆動されてもよい。
参考に、系統１０に事故が発生した場合（すなわち、系統１０が停電するか分離された場合）、第１のコンバータ１００は、ゲート信号をターンオフ（ｔｕｒｎ−ｏｆｆ）して駆動を中断することで、系統１０を遮断することができる。
もちろん、系統１０が復電した場合には、第１のコンバータ１００がさらに駆動を開始することができる。
また、第１のコンバータ１００は、系統１０事故の発生を感知し、感知結果を第１の上位制御機３５０へ提供することができる。
ここで、第１のコンバータ１００は、系統１０の電圧／周波数の異常、過電流の異常等に基づいて、系統１０事故の発生有無及び事故の種類を感知することができる。
第２のコンバータ１５０は、ＤＣ配電網２０に連結されて、バッテリ１８０の充放電を制御することができる。
具体的には、第２のコンバータ１５０は、ＤＣ配電網２０から提供されたＤＣ電圧をＤＣ電圧に変換してバッテリ１８０に提供するか、バッテリ１８０から提供されたＤＣ電圧をＤＣ電圧に変換してＤＣ配電網２０に提供することができる。
これにより、第２のコンバータ１５０は、ＤＣ−ＤＣコンバータであってもよい。
ここで、ＤＣ電圧をＤＣ電圧に変換するという意味は、ＤＣ電圧を他のレベルのＤＣ電圧に昇圧するか減圧することを意味し得る。
また、第２のコンバータ１５０は、例えば、系統１０に事故が発生するか、ＤＣ配電網２０の電圧流れに問題が発生した場合、非常運転モードで駆動され、系統１０に事故が発生していない状態（すなわち、系統１０が正常駆動されて、ＤＣ配電網２０の電圧流れに問題がない場合）、ピーク低減モードで駆動されてもよい。
具体的には、第２のコンバータ１５０は、系統１０が正常運転であるとき、バッテリ１８０の電力を制御するために電力制御モードで駆動されてもよい。
特に、第２のコンバータ１５０は、系統１０が正常運転であるとき、電力制御モードのうちピーク低減モードで駆動されてもよい。
これにより、第２のコンバータ１５０は、第１及び第２負荷２３０、２８０の消費電力と、系統１０及び分散電源システム３３０の供給電力に基づいて、バッテリ１８０の充電又は放電を決定し、前記決定に基づいて、バッテリ１８０を予め設定された正常ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）範囲内で充電又は放電させることができる。
すなわち、例えば、第２のコンバータ１５０は、最大負荷時間（負荷の電力消費量が最大であるとき）には、バッテリ１８０を予め設定された正常なＳＯＣ範囲内で放電させ、最小負荷時間（負荷の電力消費量が最小であるとき）には、バッテリ１８０を予め設定された正常なＳＯＣ範囲内で充電させることで、ピーク低減機能を行うことができる。
第２のコンバータ１５０のバッテリ充放電方法に対する具体的な内容は、後述する。
参考に、正常なＳＯＣ範囲は、バッテリ１８０が過度に充電又は放電されることを防ぐるために、設定された範囲で使用者によって流動的に変更することができる。
すなわち、第２のコンバータ１５０は、前述した方法によりバッテリ１８０の電圧及び電流を制御することで、バッテリ１８０のＳＯＣを管理及び監視することができ、バッテリ１８０に電圧の異常又は過電流の異常が発生しないようにすることで、バッテリ１８０を保護することができる。
また、第２のコンバータ１５０は、ＤＣ配電網２０の電圧をリアルタイムで感知することで、系統１０事故時、非常運転モードで直ちにモードを切り替えるようにスタンバイ（Ｓｔａｎｄ−ｂｙ）することができる。
例えば、第２のコンバータ１５０は、ＤＣ配電網２０の電圧変化率（すなわち、時間によるＤＣ電圧変化率）を感知するか、ＤＣ配電網２０の現在電圧が予め設定されたＤＣ配電網２０の限界電圧の以下に下がるか否かを感知することができる。
ここで、限界電圧は、ＵＰＳモードの駆動開始の基準電圧になり得る。よって、ＤＣ配電網２０の現在電圧がＤＣ配電網２０の限界電圧より低い場合、第２のコンバータ１５０は、系統１０に問題が発生するか、ＤＣ配電網２０の電圧流れに問題が発生したと判断して、バッテリ１８０を放電させることができる。一方、ＤＣ配電網２０の現在電圧がＤＣ配電網２０の限界電圧より高い場合、第２のコンバータ１５０は、ＤＣ配電網２０に余裕電圧があると判断して、バッテリ１８０を充電させることができる。
一方、系統１０に事故が発生した場合、第１のコンバータ１００は、駆動が中断するところ、第２のコンバータ１５０がＤＣ配電網２０の電圧を制御することができる。
具体的には、第２のコンバータ１５０は、系統１０に事故が発生した場合、第１の上位制御機３５０から系統事故の感知結果を提供されるか、ＤＣ配電網２０の電圧を感知することで、系統１０に事故が発生したか否かを把握することができる。また、第２のコンバータ１５０は、系統事故の感知結果に基づいて、ＤＣ配電網２０の電圧を制御することができる。
そして、第２のコンバータ１５０は、前述したように、系統１０に事故が発生するか、ＤＣ配電網２０の電力流れに問題が発生した場合、電力制御モードのうち非常運転モードで駆動されてもよい。
第２のコンバータ１５０は、非常運転モードで駆動される場合、バッテリ１８０のＳＯＣを感知し、感知されたバッテリ１８０のＳＯＣに基づいて、ＳＯＣが最小状態（後述する最小ＳＯＣ）になるまで、バッテリ１８０を放電させて、第１及び第２負荷２３０、２８０に電力を供給することができる。
参考に、第２のコンバータ１５０は、バッテリ１８０の状態情報及びＤＣ配電網２０の電圧情報等を感知して、第１の上位制御機３５０へ提供することができる。
整流器１１０は、第１のコンバータ１００に並列に連結されてもよい。
具体的には、整流器１１０は、系統１０とＤＣ配電網２０との間に連結され、第１のコンバータ１００に問題が発生した場合、第１の上位制御機３５０によって駆動されてもよい。
すなわち、第１のコンバータ１００に問題が発生した場合、第１のコンバータ１００は、駆動を中断し、整流器１１０は、駆動を開始することができる。
一方、第１のコンバータ１００が正常状態である場合、第１のコンバータ１００は、正常に駆動され、整流器１１０は、駆動が中断してもよい。
ここで、第１のコンバータ１００に問題が発生した場合、例えば、第１のコンバータ１００にメンテナンスが必要である場合（例えば、定期点検次元のメンテナンス）と、第１のコンバータ１００が故障した場合とを含んでいてもよい。
また、整流器１１０は、系統１０のＡＣ電圧をＤＣ電圧に整流して、ＤＣ配電網２０に伝達することができ、例えば、ダイオード整流器（Ｄｉｏｄｅ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）を含んでいてもよいが、これに限定されるものではない。
そして、系統１０に事故が発生した場合（すなわち、系統１０が停電するか分離された場合）、整流器１１０は、系統１０事故の発生を感知し、感知結果を第１の上位制御機３５０へ提供することができる。
ここで、整流器１１０は、系統１０の電圧／周波数の異常、過電流の異常等に基づいて、系統１０事故の発生有無及び事故の種類を感知することができる。
また、整流器１１０は、第１の上位制御機３５０によって第１のコンバータ１００と選択的に駆動され、選択的駆動によってＤＣ配電網２０の電圧が変化するところ、これに対する具体的な内容は、後述する。
第３のコンバータ２００は、ＤＣ配電網２０に連結されて、第１負荷２３０の電圧を制御することができる。
具体的には、第３のコンバータ２００は、ＤＣ配電網２０から提供されたＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換して、第１負荷２３０に提供することができる。すなわち、第３のコンバータ２００は、第１負荷２３０の電力状態を制御することができる。
これにより、第３のコンバータ２００は、ＤＣ−ＡＣコンバータであってもよく、第１負荷２３０は、ＡＣ負荷であってもよい。
また、第３のコンバータ２００は、第１負荷２３０の消耗電力（すなわち、必要電力）及び状態（例えば、電圧及び周波数の異常、過電流の異常等）等を感知して、第２の上位制御機３６０に提供することができる。
第４のコンバータ２５０は、ＤＣ配電網２０に連結されて、第２負荷２８０の電圧を制御することができる。
具体的には、第４のコンバータ２５０は、ＤＣ配電網２０から提供されたＤＣ電圧をＤＣ電圧に変換して、第２負荷２８０に提供することができる。すなわち、第４のコンバータ２５０は、第２負荷２８０の電力状態を制御することができる。
これにより、第４のコンバータ２５０は、ＤＣ−ＤＣコンバータであってもよく、第２負荷２８０は、ＤＣ負荷であってもよい。
ここで、ＤＣ電圧をＤＣ電圧に変換するという意味は、ＤＣ電圧を他のレベルのＤＣ電圧に昇圧するか減圧することを意味し得る。
また、第４のコンバータ２５０は、第２負荷２８０の消耗電力（すなわち、必要電力）及び状態（例えば、電圧及び周波数の異常、過電流の異常等）等を感知して、第３の上位制御機３７０に提供することができる。
第５のコンバータ３００は、ＤＣ配電網２０に連結されて、分散電源システム３３０を制御することができる。
具体的には、第５のコンバータ３００は、分散電源システム３３０から提供されたＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換して、ＤＣ配電網２０に提供することができる。
これにより、第５のコンバータ３００は、ＡＣ−ＤＣコンバータであってもよく、分散電源システム３３０は、ＡＣ電力を生成して出力するシステムであってもよい。
もちろん、図面に示していないが、分散電源システム３３０がＤＣ電力を生成して出力するシステムである場合、第５のコンバータ３００は、ＤＣ−ＤＣコンバータであってもよい。
ただし、説明の便宜のため本発明の実施形態では、第５のコンバータ３００がＡＣ−ＤＣコンバータであることを例に挙げて説明する。
また、第５のコンバータ３００は、分散電源システム３３０の出力電力（すなわち、生産電力）及び状態（例えば、電圧及び周波数の異常、過電流の異常等）等を感知して、第４の上位制御機３８０に提供することができる。
バッテリ１８０は、第２のコンバータ１５０に連結され、第２のコンバータ１５０によって充放電が制御されてもよい。
また、バッテリ１８０は、少なくとも一つ以上のバッテリセルからなってもよく、各バッテリセルは、複数のベアセルを含んでいてもよい。
第１負荷２３０は、第３のコンバータ２００に連結され、第３のコンバータ２００によって電圧（すなわち、電力）が制御されてもよい。また、第１負荷２３０は例えば、ＡＣ負荷であってもよい。
第２負荷２８０は、第４のコンバータ２５０に連結され、第４のコンバータ２５０によって電圧（すなわち、電力）が制御されてもよい。また、第２負荷２８０は例えば、ＤＣ負荷であってもよい。
分散電源システム３３０は、第５のコンバータ３００によって制御され、第１負荷２３０、第２負荷２８０、系統１０及びバッテリ１８０のうち少なくとも一つに供給する電力を生成することができる。
具体的には、分散電源システム３３０は、化石燃料、原子力燃料、新材生エネルギーのうち一つ以上を利用して電力を生産することができる。
すなわち、分散電源システム３３０は、例えば、太陽光発電システム、風力発電システム、潮力発電システムのような新材生エネルギーを利用した新材生発電システムであってもよい。
参考に、分散電源システム３３０が風力発電システムであり、ＡＣ電力を生成する場合、第５のコンバータ３００は、ＡＣ−ＤＣコンバータであってもよく、分散電源システム３３０が太陽光発電システムでＤＣ電力を生成する場合、第５のコンバータ３００は、ＤＣ−ＤＣコンバータであってもよい。
第１の上位制御機３５０は、第１及び第２のコンバータ１００、１５０と整流器１１０を制御し、第１のコンバータ１００の状態に基づいて、整流器１１０の駆動有無とＤＣ配電網２０の限界電圧を決定することができる。
第１のコンバータ１００が駆動中であり、整流器１１０が駆動中断状態である場合を前提にしてこれを説明すれば、次のとおりである。
具体的には、第１の上位制御機３５０は、第１のコンバータ１００に問題が発生した場合、第１のコンバータ１００の駆動を中断し、整流器１１０の駆動を開始して、ＤＣ配電網２０の限界電圧を第１の限界電圧と決定することができる。
もちろん、第１の上位制御機３５０は、第１のコンバータ１００の問題が解決された場合、第１のコンバータ１００の駆動を開始（すなわち、再開）し、整流器１１０の駆動を中断して、ＤＣ配電網２０の限界電圧を第２の限界電圧と決定することができる。
参考に、第１の上位制御機３５０は、第１のコンバータ１００の状態が正常である場合、第１のコンバータ１００の駆動を維持し、整流器１１０の駆動中断状態を維持して、ＤＣ配電網２０の限界電圧を第２の限界電圧と決定することができる。
参考に、第１の限界電圧値と第２の限界電圧値は、使用者によって予め設定することができ、第２の限界電圧は、第１の限界電圧より電圧レベルが高くてもよい。
また、第１の上位制御機３５０は、第１及び第２のコンバータ１００、１５０と整流器１１０を制御及び監視し、第２〜第４の上位制御機３６０、３７０、３８０と相互間の通信を介して制御情報を共有することができる。
具体的には、第１の上位制御機３５０は例えば、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）又はＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｇａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を含んでいてもよく、各々の構成要素（例えば、第１及び第２のコンバータ１００、１５０と整流器１１０のみならず、系統１０、バッテリ１８０等）と通信して、現在の動作状態を判断することができる。
参考に、第１の上位制御機３５０は例えば、バッテリ１８０のＳＯＣ情報、バッテリ１８０の充放電情報、系統１０の電圧、電流情報、ＤＣ配電網２０の電圧情報等を第１及び第２のコンバータ１００、１５０と整流器１１０のうち少なくとも一つから受信することができる。
また、第１の上位制御機３５０は例えば、高速通信に基づいて（例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ））具現することができ、第１及び第２のコンバータ１００、１５０、整流器１１０、第２〜第４の上位制御機３６０、３７０、３８０と有線又は無線方式により通信することができる。
そして、第１の上位制御機３５０は、エネルギー貯蔵システムのあらゆるシーケンス動作をコントロールして、それぞれの状況によって各構成要素に指令を下して動作を行わせてもよい。
ただし、本発明において、第１の上位制御機３５０は、第２〜第４の上位制御機３６０、３７０、３８０、第１及び第２のコンバータ１００、１５０、整流器１１０と重複する機能及び役割（例えば、第２のコンバータ１５０の非常運転モード（すなわち、ＵＰＳモード）機能）は、行わなくてもよい。
第２の上位制御機３６０は、第３のコンバータ２００を制御することができる。
具体的には、第２の上位制御機３６０は、第３のコンバータ２００を制御及び監視し、第１、第３及び第４の上位制御機３５０、３７０、３８０と相互間の通信を介して制御情報を共有することができる。
具体的には、第２の上位制御機３６０は例えば、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を含んでいてもよく、各々の構成要素（例えば、第３のコンバータ２００及び第１負荷２３０等）と通信して、現在の動作状態を判断することができる。
参考に、第２の上位制御機３６０は例えば、第１負荷２３０の消耗電力情報、第１負荷２３０の状態情報（例えば、電圧及び周波数の異常、過電流の異常等）等を第３のコンバータ２００から受信することができる。
また、第２の上位制御機３６０は例えば、高速通信に基づいて（例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ））具現することができ、第３のコンバータ２００、第１、第３及び第４の上位制御機３５０、３７０、３８０と有線又は無線方式により通信することができる。
そして、第２の上位制御機３６０は、第３のコンバータ２００のシーケンス動作をコントロールして、状況によって第３のコンバータ２００に指令を下して動作を行わせてもよい。
ただし、本発明において、第２の上位制御機３６０は、第３のコンバータ２００と重複する機能及び役割は、行わなくてもよい。
第３の上位制御機３７０は、第４のコンバータ２５０を制御することができる。
具体的には、第３の上位制御機３７０は、第４のコンバータ２５０を制御及び監視し、第１、第２及び第４の上位制御機３５０、３６０、３８０と相互間の通信を介して制御情報を共有することができる。
具体的には、第３の上位制御機３７０は例えば、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を含んでいてもよく、各々の構成要素（例えば、第４のコンバータ２５０及び第２負荷２８０等）と通信して、現在の動作状態を判断することができる。
参考に、第３の上位制御機３７０は例えば、第２負荷２８０の消耗電力情報、第２負荷２８０の状態情報（例えば、電圧及び周波数の異常、過電流の異常等）等を第４のコンバータ２５０から受信することができる。
また、第３の上位制御機３７０は例えば、高速通信に基づいて（例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ））具現することができ、第４のコンバータ２５０、第１、第２及び第４の上位制御機３５０、３６０、３８０と有線又は無線方式により通信することができる。
そして、第３の上位制御機３７０は、第４のコンバータ２５０のシーケンス動作をコントロールして、状況によって第４のコンバータ２５０に指令を下して動作を行わせてもよい。
ただし、本発明において、第３の上位制御機３７０は、第４のコンバータ２５０と重複する機能及び役割は、行わなくてもよい。
第４の上位制御機３８０は、第５のコンバータ３００と分散電源システム３３０を制御することができる。
具体的には、第４の上位制御機３８０は、第４のコンバータ２５０と分散電源システム３３０を制御及び監視し、第１〜第３の上位制御機３５０、３６０、３７０と相互間の通信を介して制御情報を共有することができる。
具体的には、第４の上位制御機３８０は例えば、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を含んでいてもよく、各々の構成要素（例えば、第５のコンバータ３００及び分散電源システム３３０等）と通信して、現在の動作状態を判断することができる。
参考に、第４の上位制御機３８０は例えば、分散電源システム３３０の生産電力情報等を第５のコンバータ３００又は分散電源システム３３０から受信することができる。
また、第４の上位制御機３８０は例えば、高速通信に基づいて（例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ））具現することができ、第５のコンバータ３００、第１〜第３の上位制御機３５０、３６０、３７０と有線又は無線方式により通信することができる。
そして、第４の上位制御機３８０は、第５のコンバータ３００のシーケンス動作をコントロールして、状況によって第５のコンバータ３００に指令を下して動作を行わせてもよい。
ただし、本発明において、第４の上位制御機３８０は、第５のコンバータ３００と重複する機能及び役割は、行わなくてもよい。
結果的に、前述した特徴により、第１〜第４の上位制御機３５０、３６０、３７０、３８０の回路及び構成要素がより単純になり得るし、通信連結の複雑度が低減するにつれて、通信信号に対する干渉が低減するだけでなく、動作中の誤りが発生する確率も低減し得る。これにより、エネルギー貯蔵システムの性能及び信頼性が改善し得る。
また、エネルギー貯蔵システムの各構成要素が別の上位制御機によってそれぞれ制御されるところ、構成要素別に分離して、他社の設備と混用できるようになった。
すなわち、例えば、第１及び第２のコンバータ１５０と整流器１１０がＡ社により製造され、第３のコンバータ２００がＢ社により製造され、第４のコンバータ２５０がＣ社により製造され、第５のコンバータ３００がＤ社により製造される場合も互いに混用可能である。
前述したように、本発明によれば、第１のコンバータ１００に問題が発生したとき、整流器１１０を介して非常運転の対応が可能であり、構成要素別の分離制御が可能な構造を介して他社の設備との互換性改善が可能であるという長所がある。
以下では、図２〜図５を参照して、図１のエネルギー貯蔵システムの制御流れを説明する。
図２〜図４は、図１のエネルギー貯蔵システムの制御流れを説明するための手順図である。図５は、図１のバッテリの充電方式を説明するためのグラフである。
より具体的には、図２〜図４には、図１の第１の上位制御機３５０及び第２のコンバータ１５０の制御流れが説明されている。
図１及び図２を参照すれば、先ず、第２のコンバータ１５０がスタンバイ（Ｓｔａｎｄ Ｂｙ）状態であるとき、第１の上位制御機３５０は、第１のコンバータ１００に問題が発生したか否かを感知する（Ｓ１００）。
具体的には、第１の上位制御機３５０は、第１のコンバータ１００から第１のコンバータ１００の状態情報を提供されることができ、提供された第１のコンバータ１００の状態情報に基づいて、第１のコンバータ１００に問題が発生したかか否かを感知することができる。
第１のコンバータ１００に問題が発生した場合、第１の上位制御機３５０は、ＤＣ配電網２０の限界電圧（Ｖｄｃ_Ｌｉｍｉｔ）を第１の限界電圧（ＶＬ１；例えば、５７０Ｖ）と決定する（Ｓ１１０）。
具体的には、第１の上位制御機３５０は、第１のコンバータ１００に問題が発生した場合、第１のコンバータ１００の駆動を中断し、整流器１１０の駆動を開始して、整流器１１０の出力電圧レベル（例えば、６００Ｖ）に基づいて、ＤＣ配電網の限界電圧（Ｖｄｃ_Ｌｉｍｉｔ）を第１の限界電圧（ＶＬ１；例えば、５７０Ｖ）と決定することができる。
一方、第１のコンバータ１００に問題が発生していない場合（すなわち、第１のコンバータ１００が正常に駆動される場合）、第１の上位制御機３５０は、ＤＣ配電網の限界電圧（Ｖｄｃ_Ｌｉｍｉｔ）を第２の限界電圧（ＶＬ２；例えば、６３０Ｖ）と決定する（Ｓ１２０）。
具体的には、第１の上位制御機３５０は、第１のコンバータ１００が正常に駆動される場合、第１のコンバータ１００の駆動状態を維持し、整流器１１０の駆動中断状態を維持し、第１のコンバータ１００の出力電圧レベル（例えば、７００Ｖ）に基づいて、ＤＣ配電網の限界電圧（Ｖｄｃ_Ｌｉｍｉｔ）を第２の限界電圧（ＶＬ２；例えば、６３０Ｖ）と決定することができる。
参考に、第１のコンバータ１００の出力電圧レベルが整流器１１０の出力電圧レベルより高くてもよいところ、これにより、第２の限界電圧（ＶＬ２）が第１の限界電圧（ＶＬ１）より高くてもよい。
ＤＣ配電網の限界電圧（Ｖｄｃ_Ｌｉｍｉｔ）が決定されると、第２のコンバータ１５０は、ＤＣ配電網の限界電圧（Ｖｄｃ_Ｌｉｍｉｔ）をＤＣ配電網の電圧（Ｖｄｃ）と比較する（Ｓ１５０）。
具体的には、第１の上位制御機３５０は、第２のコンバータ１５０にＤＣ配電網の限界電圧情報を提供することができ、第２のコンバータ１５０は、第１の上位制御機３５０から提供されたＤＣ配電網の限界電圧（Ｖｄｃ_Ｌｉｍｉｔ）をＤＣ配電網の電圧（Ｖｄｃ；すなわち、リアルタイム電圧）と比較することができる。
また、第２のコンバータ１５０は、比較結果に基づいて、バッテリ１８０の充放電を制御することができる。
先ず、図１及び図３を参照すれば、ＤＣ配電網２０の電圧がＤＣ配電網の限界電圧（Ｖｄｃ_Ｌｉｍｉｔ）より低い場合、第２のコンバータ１５０は、バッテリ２２０のＳＯＣが最小ＳＯＣ（ＳＯＣ Ｍｉｎ）より大きいか否かを判断する（Ｓ２００）。
参考に、ＤＣ配電網の電圧（Ｖｄｃ）がＤＣ配電網の限界電圧（Ｖｄｃ_Ｌｉｍｉｔ）より低くなる理由は、例えば、第１のコンバータ１００又は整流器１１０が故障するか、系統１０に問題が発生して、ＤＣ配電網２０へ系統１０の電力が好適に供給されないからである。
一方、バッテリ１８０のＳＯＣが最小ＳＯＣ（ＳＯＣ Ｍｉｎ）より大きい場合、第２のコンバータ１５０は、ＤＣ配電網電圧制御（ＤＣ Ｇｒｉｄ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行う（Ｓ２２０）。
すなわち、第２のコンバータ１５０は、非常運転モード（すなわち、ＵＰＳモード）で駆動されて、バッテリ１８０を放電させることで、ＤＣ配電網２０を介して第１負荷２３０及び第２負荷２８０に無停電で電力を供給することができる。
このとき、第２のコンバータ１５０は、第１の上位制御機３５０に非常運転モードで動作することを知らせる指令を伝達することができる。
ただし、第２のコンバータ１５０から第１の上位制御機３５０へ指令が伝達するためにかかる時間は、第２のコンバータ１５０が非常運転モードで動作するためにかかる時間より長いため、第２のコンバータ１５０は、第１の上位制御機３５０から動作モードに対する指令を受信する前に、能動的に先に動作することができる。
参考に、第２のコンバータ１５０は、ＤＣ配電網電圧制御を行いながら、第１の上位制御機３５０から駆動中断指令（ＣＭＤ ＳＴＯＰ）が受信されるか否かを確認することができる（Ｓ２３０）。
すなわち、第１の上位制御機３５０から駆動中断指令（ＣＭＤ ＳＴＯＰ）が受信された場合、第２のコンバータ１５０は、駆動を中断（ＤＣ／ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ＳＴＯＰ）することができる（Ｓ３３０）。
一方、第１の上位制御機３５０から駆動中断指令（ＣＭＤ ＳＴＯＰ）が受信されない場合、第２のコンバータ１５０は、総動作時間（ＣＮＴ＋＋）が第２の反応単位時間（Ｄｅｌａｙ）より大きいか否かを判断することができる（Ｓ２５０）。
具体的には、第２のコンバータ１５０は、総動作時間（ＣＮＴ＋＋）が第２の反応単位時間（Ｄｅｌａｙ）より小さい場合、Ｓ２００ステップに戻り、以前のステップらを繰り返すことができる。
参考に、第１の反応単位時間は、第２のコンバータ１５０がバッテリ１８０のＳＯＣを感知し、感知結果に基づいて、ＤＣ配電網電圧制御を行う（すなわち、Ｓ２００及びＳ２２０）際にかかる時間を意味し、総動作時間（ＣＮＴ＋＋）は、第１の反応単位時間を累積した時間を意味する。また、第２の反応単位時間（Ｄｅｌａｙ）は、第２のコンバータ１５０が第１の上位制御機３５０から第２のコンバータ１５０の動作モードに対する指令を受信するまでにかかる時間（例えば、ディレイ時間（Ｄｅｌａｙ）であり、後述する図６のＤ１又は図８のＤ２）を意味し得る。
これにより、第２のコンバータ１５０は、総動作時間（ＣＮＴ＋＋）が第２の反応単位時間（Ｄｅｌａｙ）より大きい場合、第１の上位制御機３５０から提供された指令がＵＰＳモード駆動指令（ＣＭＤ ＵＰＳ）であるか否かを判断する（Ｓ２７０）。
具体的には、総動作時間（ＣＮＴ＋＋）が第２の反応単位時間（Ｄｅｌａｙ）より大きい場合、第２のコンバータ１５０は、第１の上位制御機３５０から動作モードに対する指令を受信した状態であるため、第１の上位制御機３５０から提供された指令がＵＰＳモード駆動指令（ＣＭＤ ＵＰＳ）であるか否かを判断することができる。
第２のコンバータ１５０は、第１の上位制御機３５０から提供された指令がＵＰＳモード駆動指令（ＣＭＤ ＵＰＳ）である場合、ＤＣ配電網電圧制御（ＤＣ ＧＲＩＤ ＶＯＬＴＡＧＥ ＣＯＮＴＲＯＬ）を行う（Ｓ２８０）。
具体的には、第２のコンバータ１５０は、第１の上位制御機３５０からＵＰＳモード駆動指令（ＣＭＤ ＵＰＳ）を提供された場合、ＤＣ配電網電圧制御（ＤＣＧＲＩＤ ＶＯＬＴＡＧＥ ＣＯＮＴＲＯＬ）によってバッテリ１８０の放電作業を続けることができる。
参考に、第２のコンバータ１５０は、ＤＣ配電網電圧制御を行いながら、第１の上位制御機３５０から駆動中断指令（ＣＭＤ ＳＴＯＰ）が受信されるか否かを確認することができる（Ｓ３１０）。
すなわち、第１の上位制御機３５０から駆動中断指令（ＣＭＤ ＳＴＯＰ）が受信された場合、第２のコンバータ１５０は、駆動を中断することができる（Ｓ３３０）。
一方、第１の上位制御機３５０から駆動中断指令（ＣＭＤ ＳＴＯＰ）が受信されていない場合、第２のコンバータ１５０は、Ｓ２７０ステップに戻ってもよい。
かかる過程により、第２のコンバータ１５０は、バッテリ１８０の放電作業を行うことができ、Ｓ２００ステップにおけるバッテリ１８０のＳＯＣが最小ＳＯＣ（ＳＯＣ Ｍｉｎ）より小さいか、Ｓ２７０ステップにおける第１の上位制御機３５０から提供された指令がＵＰＳモード駆動指令（ＣＭＤ ＵＰＳ）ではない場合、第２のコンバータ１５０は、スタンバイ状態であってもよい（Ｓ２９０）。
参考に、バッテリ１８０のＳＯＣが最小ＳＯＣ（ＳＯＣ Ｍｉｎ）より小さいということは、バッテリ１８０の放電に充分な電力を備えなかった状態を意味する。
また、第２のコンバータ１５０は、スタンバイ状態にあると共に、第１の上位制御機３５０から駆動中断指令（ＣＭＤ ＳＴＯＰ）が受信されるか否かを確認することができる（Ｓ３００）。
これにより、第１の上位制御機３５０から駆動中断指令（ＣＭＤ ＳＴＯＰ）が受信された場合、第２のコンバータ１５０は、駆動を中断することができ（Ｓ３３０）、一方、第１の上位制御機３５０から駆動中断指令（ＣＭＤ ＳＴＯＰ）が受信されていない場合、第２のコンバータ１５０は、最初開始ステップ（Ｓｔａｒｔ）に戻ってもよい。
次いで、図１、図４及び図５を参照すれば、ＤＣ配電網の電圧（Ｖｄｃ）がＤＣ配電網の限界電圧（Ｖｄｃ_Ｌｉｍｉｔ）より大きい場合、第２のコンバータ１５０は、第１の上位制御機３５０から提供された指令が充電指令（ＣＭＤ Ｃｈａｒｇｅ）であるか否かを確認する（Ｓ４００）。
具体的には、第２のコンバータ１５０は、第１の上位制御機３５０から提供された指令が充電指令（ＣＭＤ Ｃｈａｒｇｅ）ではない場合、最初開始ステップ（Ｓｔａｒｔ）に戻ってもよい。
一方、第２のコンバータ１５０は、第１の上位制御機３５０から提供された指令が充電指令（ＣＭＤ Ｃｈａｒｇｅ）である場合、該充電指令（ＣＭＤ Ｃｈａｒｇｅ）がノーマルモード（例えば、ピーク低減モード）で充電せよという指令（ＣＭＤ Ｎｏｒｍａｌ Ａｎｄ Ｃｈａｒｇｅ）であるか否かを確認することができる（Ｓ４２０）。
具体的には、第２のコンバータ１５０は、第１の上位制御機３５０から提供された指令がノーマルモードで充電せよという指令（ＣＭＤ Ｎｏｒｍａｌ Ａｎｄ Ｃｈａｒｇｅ）ではない場合、該指令が駆動中断指令（ＣＭＤ ＳＴＯＰ）であるか否かを確認することができる（Ｓ４５０）。
該指令が駆動中断指令（ＣＭＤ ＳＴＯＰ）である場合、第２のコンバータ１５０は、駆動を中断し（Ｓ５１０）、駆動中断指令（ＣＭＤ ＳＴＯＰ）ではない場合、第２のコンバータ１５０は、スタンバイ状態であってもよい（Ｓ４６０）。
参考に、第２のコンバータ１５０は、スタンバイ状態である場合、最初開始ステップ（Ｓｔａｒｔ）に戻ってもよい。
一方、第２のコンバータ１５０は、第１の上位制御機３５０から提供された指令がノーマルモードで充電せよという指令（ＣＭＤ Ｎｏｒｍａｌ Ａｎｄ Ｃｈａｒｇｅ）である場合、バッテリ１８０のＳＯＣ（すなわち、バッテリ１８０の電圧レベル）に基づいて、駆動モードを決定する（Ｓ４４０）。
具体的には、バッテリ１８０の電圧レベルがＯＶＬ（Ｏｖｅｒ Ｖｏｌａｔａｇｅ Ｌｉｍｉｔ；以下、ＯＶＬ）である場合、第２のコンバータ１５０は、第１の上位制御機３５０から提供された指令が駆動中断指令（ＣＭＤ ＳＴＯＰ）であるか否かを確認することができる（Ｓ４５０）。
該指令が駆動中断指令（ＣＭＤ ＳＴＯＰ）である場合、第２のコンバータ１５０は、駆動を中断し（Ｓ５１０）、駆動中断指令（ＣＭＤ ＳＴＯＰ）ではない場合、第２のコンバータ１５０は、スタンバイ状態であってもよい（Ｓ４６０）。
また、バッテリ２２０の電圧レベルが第２領域（Ｒｅｇｉｏｎ２）にある場合、すなわち、バッテリ１８０の電圧レベルがＯＶＬ（Ｏｖｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｌｉｍｉｔ）より低く、最大電圧レベル（Ｖｏｌｔａｇｅ ｍａｘ）より高い場合、第２のコンバータ１５０は、第１の上位制御機３５０から提供された指令が駆動中断指令（ＣＭＤ ＳＴＯＰ）であるか否かを確認することができる（Ｓ４７０）。
該指令が駆動中断指令（ＣＭＤ ＳＴＯＰ）である場合、第２のコンバータ１５０は、駆動を中断し（Ｓ５１０）、駆動中断指令（ＣＭＤ ＳＴＯＰ）ではない場合、第２のコンバータ１５０は、「ＣＶモード（ＣＶ ｍｏｄｅ；Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌｔａｇｅ ｍｏｄｅ）」でバッテリ１８０を充電する（Ｓ４８０）。
一方、バッテリ２２０の電圧レベルが第１領域（Ｒｅｇｉｏｎ１）にある場合、すなわち、バッテリ１８０の電圧レベルが最大電圧レベル（Ｖｏｌｔａｇｅ ｍａｘ）より低く、ＵＶＬ（Ｕｎｄｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｌｉｍｉｔ；以下、ＵＶＬ）より大きい場合、第２のコンバータ１５０は、第１の上位制御機３５０から提供された指令が駆動中断指令（ＣＭＤ ＳＴＯＰ）であるか否かを確認することができる（Ｓ４９０）。
該指令が駆動中断指令（ＣＭＤ ＳＴＯＰ）である場合、第２のコンバータ１５０は、駆動を中断し（Ｓ５１０）、駆動中断指令（ＣＭＤ ＳＴＯＰ）ではない場合、第２のコンバータ１５０は、「ＣＣモード（ＣＣ ｍｏｄｅ；Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ ｍｏｄｅ）」でバッテリ１８０を充電する（Ｓ５００）。
ここで、最大電圧レベル（Ｖｏｌｔａｇｅ ｍａｘ）と最低電圧レベル（Ｖｏｌｔａｇｅ ｍｉｎ）との間の電圧は、公称電圧（Ｎｏｍｉｎａｌ Ｖｏｌｔａｇｅ）を含んでいてもよく、最低電圧レベル（Ｖｏｌｔａｇｅ ｍｉｎ）は、バッテリ１８０の放電作業を続けるか否かの基準になる最小ＳＯＣ（ＳＯＣ Ｍｉｎ）に相当し、ＵＶＬは、バッテリ１８０を保護するために要する最小限の電圧レベルに相当し得る。
参考に、第２のコンバータ１５０は、バッテリ１８０を前述したＳＯＣ範囲内でＣＶモード又はＣＣモードで充電した後、充電作業が完了すれば、最初開始ステップ（Ｓｔａｒｔ）に戻ってもよい。
前述した制御方法により、第２のコンバータ１５０が第１のコンバータ１００又は整流器１１０の駆動有無に合わせてバッテリ１８０の充放電を制御することで、バッテリ１８０の充放電効率を改善することができる。
以下では、図６〜図８を参照して、図１の第１のコンバータ１００及び整流器１１０の選択的駆動によるＤＣ配電網２０の電圧変化を説明する。
図６〜図８は、図１の第１のコンバータ及び整流器の選択的駆動によるＤＣ配電網の電圧変化を説明するためのグラフである。
先ず、図１及び図６を参照すれば、第１のコンバータ１００が故障したときのＤＣ配電網２０の電圧変化を示している。
具体的には、第１のコンバータ１００が正常に駆動される場合、ＤＣ配電網２０は、第１のコンバータ１００を介して特定レベルの電圧（ＶＮ；例えば、７００Ｖ）を提供されてもよい。
ただし、第１のコンバータ１００が故障した場合、第１のコンバータ１００は、系統１０から提供された電力をＤＣ配電網２０へ好適に提供することができないところ、ＤＣ配電網の電圧（Ｖｄｃ）が減少するようになる。
ＤＣ配電網の電圧（Ｖｄｃ）が減少して、第２の限界電圧（ＶＬ２；例えば、６３０Ｖ）より低くなる場合、第２のコンバータ１５０は、これを感知して、バッテリ１８０を放電させることができる。
このとき、第２のコンバータ１５０がバッテリ放電作業を開始するまで一定時間（Ｔ１；例えば、約１２ｍｓ）がかかり、前記一定時間（Ｔ１）は、Ａ区間に相当する。
第２のコンバータ１５０は、バッテリ放電作業（すなわち、非常運転モード）を介してＢ区間でＤＣ配電網の電圧（Ｖｄｃ）を第２の限界電圧（ＶＬ２）以上の正常範囲の電圧（例えば、６５０Ｖ）に増加させた後、維持することができる。
このとき、第１の上位制御機３５０は、特定時間（Ｄ１；例えば、約８ｓ）の間、系統１０の故障有無を判断し、判断結果に基づいて、第２のコンバータ１５０と整流器１１０を制御することができる。
具体的には、系統１０の状態が正常である場合、第１の上位制御機３５０は、第２のコンバータ１５０の動作モードに対する第１指令及び整流器１１０の動作モードに対する第２指令を生成して、第１指令を第２のコンバータ１５０に提供し、第２指令を整流器１１０に提供することができる。
これにより、第２のコンバータ１５０は、図６に示したように、第１指令に基づいて、バッテリ１８０を放電させる作業を中断し、整流器１１０は、第２指令に基づいて、系統１０から提供されたＡＣ電圧をＤＣ電圧に整流して、Ｃ区間で特定レベルの電圧（ＶＲ；例えば、６００Ｖ）をＤＣ配電網２０に提供することができる。
一方、系統１０が故障した場合、図６には示していないが、第１の上位制御機３５０は、第２のコンバータ１５０の動作モードに対する指令を生成して、第２のコンバータ１５０に提供し、第２のコンバータ１５０は、第１の上位制御機３５０から提供された指令に基づいて、バッテリ１８０を放電させる作業を続けることができる。
次いで、図１及び図７を参照すれば、第１のコンバータ１００にメンテナンス作業を要する場合のＤＣ配電網２０の電圧変化が示されている。
具体的には、第１のコンバータ１００が正常に駆動される場合、ＤＣ配電網２０は、第１のコンバータ１００を介して特定レベルの電圧（ＶＮ；例えば、７００Ｖ）を提供されてもよい。
ただし、第１のコンバータ１００にメンテナンス作業が必要である場合、第１の上位制御機３５０は、第１のコンバータ１００の駆動を中断し、整流器１１０の駆動を開始することができる。
これにより、図７に示したように、整流器１１０は、系統１０から提供されたＡＣ電圧をＤＣ電圧に整流して、Ｄ区間で特定レベルの電圧（ＶＲ；例えば、６００Ｖ）をＤＣ配電網２０に提供することができる。
最後に、図１及び図８を参照すれば、整流器１１０が故障したときのＤＣ配電網２０の電圧変化が示されている。
具体的には、整流器１１０が正常に駆動される場合、ＤＣ配電網２０は、整流器１１０を介して特定レベルの電圧（ＶＲ；例えば、６００Ｖ）を提供されてもよい。
ただし、整流器１１０が故障した場合、整流器１１０は、系統１０から提供された電力をＤＣ配電網２０へ好適に提供することができないところ、ＤＣ配電網の電圧（Ｖｄｃ）が減少するようになる。
ＤＣ配電網の電圧（Ｖｄｃ）が減少して、第１の限界電圧（ＶＬ１；例えば、５８０Ｖ）より低くなる場合、第２のコンバータ１５０は、これを感知して、バッテリ１８０を放電させることができる。
このとき、第２のコンバータ１５０がバッテリ放電作業を開始するまで一定時間（Ｔ２；例えば、約５〜１２ｍｓ）がかかり、前記一定時間（Ｔ２）は、Ｅ区間に相当する。
第２のコンバータ１５０は、バッテリ放電作業（すなわち、非常運転モード）を介してＦ区間でＤＣ配電網の電圧（Ｖｄｃ）を第１の限界電圧（ＶＬ１）以上の正常範囲の電圧（ＶＵ；例えば、６５０Ｖ）に増加させた後、維持することができる。
このとき、第１の上位制御機３５０は、特定時間（Ｄ２；例えば、約３ｓ）の間、系統１０の故障有無を判断し、判断結果に基づいて、第２のコンバータ１５０と第１のコンバータ１００を制御することができる。
具体的には、系統１０の状態が正常である場合、第１の上位制御機３５０は、第２のコンバータ１５０の動作モードに対する第１指令及び第１のコンバータ１００の動作モードに対する第２指令を生成して、第１指令を第２のコンバータ１５０に提供し、第２指令を第１のコンバータ１００に提供することができる。
これにより、第２のコンバータ１５０は、図８に示したように、第１指令に基づいて、バッテリ１８０を放電させる作業を中断し、第１のコンバータ１００は、第２指令に基づいて、系統１０から提供されたＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換して、Ｇ区間における特定レベルの電圧（ＶＮ；例えば、７００Ｖ）をＤＣ配電網２０に提供することができる。
一方、系統１０が故障した場合、図８には示していないが、第１の上位制御機３５０は、第２のコンバータ１５０の動作モードに対する指令を生成して、第２のコンバータ１５０に提供し、第２のコンバータ１５０は、第１の上位制御機３５０から提供された指令に基づいて、バッテリ１８０を放電させる作業を続けることができる。
前述したように、本発明によれば、第１のコンバータ１００、第２のコンバータ１５０、整流器１１０が好適に連携して駆動されることで、ＤＣ配電網２０の電圧が正常な電圧範囲を脱する問題を防ぐことができる。
前述した本発明は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者にとって本発明の技術的思想を脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であるため、前述した実施形態及び添付の図面によって限定されるものではない。

Claims (16)

  1. 系統及び前記系統に連携したＤＣ配電網の電力を管理するエネルギー貯蔵システムにおいて、
    前記系統と前記ＤＣ配電網との間に連結されて、前記ＤＣ配電網の電圧を制御する第１のコンバータ；
    前記ＤＣ配電網に連結されて、前記ＤＣ配電網の電圧を感知する第２のコンバータ；
    前記第２のコンバータに連結され、前記第２のコンバータによって充放電が制御されるバッテリ；
    前記第１のコンバータに並列に連結される整流器；及び、
    前記第１及び第２のコンバータと前記整流器を制御し、前記第１のコンバータの状態に基づいて、前記整流器の駆動有無と前記ＤＣ配電網の限界電圧を決定する第１の上位制御機とを含み、
    前記第１の上位制御機は、前記限界電圧に基づいて前記第２のコンバータが前記バッテリを充放電させるように、前記第２のコンバータを制御する、エネルギー貯蔵システム。
  2. 前記ＤＣ配電網の限界電圧は、
    第１の限界電圧と、前記第１の限界電圧より電圧レベルの高い第２の限界電圧とを含む、
    請求項１に記載のエネルギー貯蔵システム。
  3. 前記第１の上位制御機は、
    前記第１のコンバータに問題が発生した場合、前記第１のコンバータの駆動を中断し、前記整流器の駆動を開始して、前記ＤＣ配電網の限界電圧を前記第１の限界電圧と決定する、
    請求項２に記載のエネルギー貯蔵システム。
  4. 前記第１の上位制御機は、
    前記第１のコンバータの前記問題が解決された場合、前記第１のコンバータの駆動を開始し、前記整流器の駆動を中断して、前記ＤＣ配電網の限界電圧を前記第２の限界電圧と決定する、
    請求項３に記載のエネルギー貯蔵システム。
  5. 前記第１のコンバータが故障して、前記ＤＣ配電網の電圧が前記第２の限界電圧より低い場合、
    前記第２のコンバータは、前記バッテリを放電させ、
    前記第１の上位制御機は、前記系統の故障有無を判断し、前記判断結果に基づいて、前記第２のコンバータと前記整流器を制御する、
    請求項２に記載のエネルギー貯蔵システム。
  6. 前記系統が故障した場合、
    前記第１の上位制御機は、前記第２のコンバータの動作モードに対する指令を生成して、前記第２のコンバータに提供し、
    前記第２のコンバータは、前記第１の上位制御機から提供された前記指令に基づいて、前記バッテリを放電させる作業を続ける、
    請求項５に記載のエネルギー貯蔵システム。
  7. 前記系統の状態が正常である場合、
    前記第１の上位制御機は、前記第２のコンバータの動作モードに対する第１指令及び前記整流器の動作モードに対する第２指令を生成して、前記第１指令を前記第２のコンバータに提供し、前記第２指令を前記整流器に提供し、
    前記第２のコンバータは、前記第１指令に基づいて、前記バッテリを放電させる作業を中断し、
    前記整流器は、前記第２指令に基づいて、前記系統から提供されたＡＣ電圧をＤＣ電圧に整流して、前記ＤＣ配電網に提供する、
    請求項５に記載のエネルギー貯蔵システム。
  8. 前記第１のコンバータにメンテナンス作業が必要である場合、
    前記第１の上位制御機は、前記第１のコンバータの駆動を中断して、前記整流器の駆動を開始する、
    請求項２に記載のエネルギー貯蔵システム。
  9. 前記整流器が故障して、前記ＤＣ配電網の電圧が前記第１の限界電圧より低い場合、
    前記第２のコンバータは、前記バッテリを放電させ、
    前記第１の上位制御機は、前記系統の故障有無を判断し、前記判断結果に基づいて、前記第２のコンバータと前記第１のコンバータを制御する、
    請求項２に記載のエネルギー貯蔵システム。
  10. 前記系統が故障した場合、
    前記第１の上位制御機は、前記第２のコンバータの動作モードに対する指令を生成して、前記第２のコンバータに提供し、
    前記第２のコンバータは、前記第１の上位制御機から提供された前記指令に基づいて、前記バッテリを放電させる作業を続ける、
    請求項９に記載のエネルギー貯蔵システム。
  11. 前記系統の状態が正常である場合、
    前記第１の上位制御機は、前記第２のコンバータの動作モードに対する第１指令及び前記第１のコンバータの動作モードに対する第２指令を生成して、前記第１指令を前記第２のコンバータに提供し、前記第２指令を前記第１のコンバータに提供し、
    前記第２のコンバータは、前記第１指令に基づいて、前記バッテリを放電させる作業を中断し、
    前記第１のコンバータは、前記第２指令に基づいて、前記系統から提供されたＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換して前記ＤＣ配電網に提供する、
    請求項９に記載のエネルギー貯蔵システム。
  12. 前記第２のコンバータは、
    前記ＤＣ配電網の電圧と前記ＤＣ配電網の限界電圧を比較し、前記比較結果に基づいて、前記バッテリの充放電を制御する、
    請求項１に記載のエネルギー貯蔵システム。
  13. 前記ＤＣ配電網に連結された第３のコンバータ；
    前記第３のコンバータに連結され、前記第３のコンバータによって電圧が制御される第１負荷；及び、
    前記第３のコンバータを制御する第２の上位制御機をさらに含む、
    請求項１に記載のエネルギー貯蔵システム。
  14. 前記ＤＣ配電網に連結された第４のコンバータ；
    前記第４のコンバータに連結され、前記第４のコンバータによって電圧が制御される第２負荷；
    前記第４のコンバータを制御する第３の上位制御機；
    前記ＤＣ配電網に連結された第５のコンバータ；
    前記第５のコンバータによって制御され、前記第１負荷、前記第２負荷、前記系統及び前記バッテリのうち少なくとも一つに供給する電力を生成する分散電源システム；及び、
    前記第５のコンバータと前記分散電源システムを制御する第４の上位制御機をさらに含む、
    請求項１３に記載のエネルギー貯蔵システム。
  15. 前記第１〜第４の上位制御機は、相互間の通信を介して制御情報を共有する、
    請求項１４に記載のエネルギー貯蔵システム。
  16. 前記第１のコンバータは、前記系統から提供されたＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換して前記ＤＣ配電網に提供するか、前記ＤＣ配電網から提供されたＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換して前記系統に提供し、
    前記第２のコンバータは、前記ＤＣ配電網から提供されたＤＣ電圧をＤＣ電圧に変換して前記バッテリに提供するか、前記バッテリから提供されたＤＣ電圧をＤＣ電圧に変換して前記ＤＣ配電網に提供し、
    前記第３のコンバータは、前記ＤＣ配電網から提供されたＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換して前記第１負荷に提供し、
    前記第４のコンバータは、前記ＤＣ配電網から提供されたＤＣ電圧をＤＣ電圧に変換して前記第２負荷に提供し、
    前記第５のコンバータは、前記分散電源システムから提供されたＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換して前記ＤＣ配電網に提供する、
    請求項１４に記載のエネルギー貯蔵システム。
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