JPH06233463A - 電源システム - Google Patents

電源システム

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JPH06233463A
JPH06233463A JP1613193A JP1613193A JPH06233463A JP H06233463 A JPH06233463 A JP H06233463A JP 1613193 A JP1613193 A JP 1613193A JP 1613193 A JP1613193 A JP 1613193A JP H06233463 A JPH06233463 A JP H06233463A
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JP
Japan
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power
secondary battery
power storage
electric
demand
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Application number
JP1613193A
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English (en)
Inventor
Mamoru Mizumoto
守 水本
Tatsuo Horiba
達雄 堀場
Akihiro Goto
明弘 後藤
Hidetoshi Honbou
英利 本棒
Katsunori Nishimura
勝憲 西村
Rei Okawa
令 大川
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】需要家末端において利用される、二次電池を用
いる電力貯蔵システムにおいて、該二次電池に蓄えられ
た電力を有効に利用し、且つ該二次電池を定常的に安定
して稼働させ、長寿命化を図る。 【構成】昼夜連続運転する冷蔵庫等は電力貯蔵用二次電
池に並列に接続し、昼間に稼働させる電気機器は該二次
電池の下流に直列に接続する。該二次電池に深夜蓄えら
れた電力により該電気機器を駆動させる。一部の電気機
器には直流電力を直接供給する。 【効果】電力貯蔵用二次電池に蓄えられた電力を有効に
利用し、且つ該二次電池を定常的に安定して稼働させ、
長寿命化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は家電機器の電源システム
に関わり、特に二次電池を用いた電源システムに関す
る。
【0002】
【従来の技術】深夜と昼間の電力需要の差は近年増大を
続けており、夏季の昼間の電力需要は全発電能力の上限
に近づきつつある。これを解決するために、電力貯蔵用
技術の開発が進められている。そのうちの一つとして電
池による電力貯蔵がある。これは、例えば変電所内に大
型の二次電池を設置して、夜間の余剰電力を電池に蓄え
(充電)、昼間の電力需要のピーク時にこれを系統に放
出(放電)する。この目的に適用される電池の出力規模
は現在のところMWクラスが想定され、広範囲の地域内
の不特定多数の電力需要家を対象とする。
【0003】これに対して、例えばkWクラスの電池を
電力需要家末端、すなわち一般家庭に設置して電力貯蔵
を行う方法が提案されている。この例としては、例えば
特開平3−226233 号公報に記載がある。前述の変電所設
置の電力貯蔵システムに比べて、需要家末端における電
力貯蔵のメリットとしては、 (1)変電所設置の場合には交流とのインターフェースが
数十kVであるのに対して、需要家末端においては交流
とのインターフェースは100Vであり、電池の直列接
続の数が少なくて済み、このため組電池としてのシステ
ム構成が簡略になり、電池としての信頼性も向上する。
【0004】(2)交流とのインターフェースが100V
と低いため、交/直変換,充電回路等電池の周辺システ
ムが小型化できる。
【0005】(3)需要家末端においては、負荷機器があ
る程度特定され、それぞれの需要にキメ細かく対応しな
がら運転できる。
【0006】これらの家庭用電力貯蔵電池の運転におい
ては、例えば特開平3−226233 号公報に記載されている
ように、この方法では、受電点において最大負荷電力よ
りも低い点に設定された電力値を負荷電力が越えた場合
に、二次電池より電力を負荷に供給するピークカット方
式をとり、個々の負荷の運転状況を区別に認識すること
なく、並列的に二次電池より電力を供給する運転を行
う。しかし、ピークカット形の使用形態では、ピーク値
の予測に不確定因子が多く、二次電池から供給する電力
の需要予測が困難になり、実需と予測値の一致が充分で
ない場合は貯蔵された電力一部が利用されず電池内に残
存して、次の充電サイクルに至った時点で過充電状態を
生じさせたり、逆に二次電池から供給しうる電力量が不
足してなお運転を継続することにより過放電状態をもた
らすおそれが生じる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、需要
家末端における二次電池による電力貯蔵システムにおい
て、蓄えられた電力を有効に利用して電力需要の平準化
に寄与し、且つ各サイクル毎に適正な深度までの放電を
可能とし、過充電状態及び過放電状態の発生を抑制し
て、定常的に安定した状態で二次電池を稼働させること
にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】充電した二次電池を確実
にあるレベルまで放電させることにより、上述の課題を
解決するための方策としてまず第一に考えられるのは、
ピークカットとは逆に主たる負荷を二次電池によりまか
なう方法である。この場合、対象となる機器類への電力
配線を二次電池から導く方式、すなわち対象となる機器
類を二次電池の下流に接続する方式である。需要家末端
においては電力供給の対象となる負荷の数は限られてお
り、二次電池に必要とされる最大出力及び容量を的確に
見積もることができる。また、各時間帯における最大出
力の日間変動、あるいは容量の日間変動の短期的及び長
期的予測も可能であるため、これら変動分も加味して、
必要とされる出力及び容量を持つ二次電池を設計でき
る。
【0009】ここで家庭において使用される家電機器の
内、冷蔵庫等の昼夜連続で運転する機器類は夜間も稼働
させるため、二次電池から給電しようとすると夜間は二
次電池へ充電しながら電力供給を行う必要が生じるため
望ましくない。望ましくはこれら連続運転機器は二次電
池と並列に系統線に接続するのが適している。冷蔵庫は
出力が大きく、且つ連続運転するために家庭の電力需要
のほぼ20ないし30%を占めている。これを二次電池
からの給電の対象外とすることにより、二次電池に必要
とされる出力及び容量を抑えることができ、二次電池の
小型,軽量化が可能となる。
【0010】二次電池からの給電を行う場合に、家庭に
おいて使用する電機機器すべてを対象とすることもでき
るが、より効率的に給電するために対象となる機器を選
ぶこともできる。昼間に負荷へ電力を二次電池から供給
することの一つのメリットとして、対象となる負荷に二
次電池から直流電力を供給することにより、直流/交流
変換による効率低下を除くことができる点がある。電力
貯蔵二次電池システムを変電所に設置する場合、あるい
は需要家末端に設置しても、例えば特開平3−226233 号
公報に記載されているように運転する場合には、二次電
池からの直流電力は再度交流に変換する必要がある。こ
れに対して、二次電池から直接負荷に直流電力を給電す
る場合には交流/直流変換が不要であるため、インバー
タの効率分(およそ90%)の効率向上が可能である。
家庭で使用される電気機器の内で、抵抗の発熱を利用す
る機器,周波数制御をインバータにより行う機器等は直
流給電が可能である。逆に数kV程度の高電圧を使用す
る機器、例えばCRTを使用するテレビ等は変圧の必要
から交流での駆動が適している。従って、家庭内におい
て使用する機器の内で直流電力での使用が可能な機器類
は二次電池の下流に接続し、他の機器は連続運転機器と
ともに二次電池と並列に系統線に接続する。
【0011】
【作用】以下具体的に本発明の作用について説明する。
図3(A)の1には電力貯蔵をしない場合の一般家庭にお
ける一日の電力需要の変化を示す。このうち昼夜連続運
転を行う冷蔵庫等による電力需要は5に示す通りであ
る。昼夜連続運転を行う冷蔵庫等の電気機器を二次電池
と並列に接続して運転し、他の機器の負荷を二次電池に
貯蔵された夜間電力によりまかなうとした場合、昼間は
連続運転機器以外の負荷はすべて二次電池によりまかな
われるために、一日の電力需要は図3(B)の2のように
変化する。この場合には昼間の電力需要が夜間の電力需
要を下回り、電力需要の逆転現象が現れる。この過剰平
準化効果とでも呼ぶべきものは、一般事業所の昼夜間電
力需要格差分を解消する働きを持つ。
【0012】CRT等で高電圧を使用する機器を二次電
池からの給電の対象外とした場合の電力需要は、昼間の
電力需要として連続運転機器にこれら高電圧機器類の需
要が加わるために、一日の電力需要は図3(C)の3のよ
うに変化する。この場合には図3(B)の2に比べて良好
な電力需要平準化の効果が現れる。この場合には電力需
要平準化効果に加えて、交流/直流変換による効率ロス
をなくすことができる効果を持つ。
【0013】一般家庭における一日の電力需要は、季節
間変動を平均して10ないし30kWhであり、本発明
によれば、このうちから連続運転する冷蔵庫等の電力需
要を差し引いて、最大20kWh程度の容量を持つ二次
電池が必要となる。また最大出力は1kW級の家電機器
を最大で数個稼働できる出力レベルに設計する必要があ
る。
【0014】
【実施例】本発明を実施例により更に具体的に説明す
る。
【0015】(実施例1)本発明になる一実施例を図1
に示す。本実施例では電力貯蔵用二次電池を冷蔵庫に並
列に接続し、他の家電機器を二次電池の下流に直列に接
続して一括して稼働させる場合の例を示す。図1に示す
ように系統の交流100V母線11から分岐させて、交
流/直流変換器12及び充電器15を経て電力貯蔵用二
次電池50へ配線を接続する。冷蔵庫70は同じく交流
100V母線11からの分岐に接続する。二次電池50
からは直流/交流変換器21を介して、電力の供給を受
ける対象となる電気機器71を接続する。これらの電気
機器は、例えば照明機器類,空調機器,冷暖房機器,洗
濯機,テレビ及び厨房機器類等である。二次電池への夜
間の余剰電力の充電は、翌日の電力需要を予測して制御
部31により設定された電力量を供給することにより実
施される。昼間は、電気機器71へはスイッチ16を介
して二次電池から直接給電する。この時電力貯蔵用二次
電池50の残存容量計25により残存容量を計測する。
需要予測により充分余裕を見込んで充電するが、もし予
測がずれて給電中に残存容量が減少すると電気機器71
の使用制限の警報を警報装置26に出力する。
【0016】(実施例2)本発明になる一実施例を図2
に示す。本実施例では電力貯蔵用二次電池を冷蔵庫とテ
レビ及び一部の厨房機器等に並列に接続し、照明機器,
空調機器,洗濯機,エアコン及び厨房機器の一部等を二
次電池の下流に直列に接続し稼働させる場合の例を示
す。図2に示すように系統の交流100V母線11から
分岐させて、交流/直流変換器12及び充電器15を経
て電力貯蔵用二次電池50へ配線を接続する。冷蔵庫7
0及び交流給電する機器72は同じく交流100V母線
11からの分岐に接続する。二次電池50には直流/交
流変換器を介さず、直流電力の供給を受ける対象となる
電気機器73を直接接続する。二次電池への夜間の余剰
電力の充電は、翌日の電力需要を予測して制御部31に
より設定された電力量を供給することにより実施され
る。昼間は、電気機器73へはスイッチ16を介して二
次電池から直接給電する。この時電力貯蔵用二次電池5
0の残存容量計25により残存容量を計測する。需要予
測により充分余裕を見込んで充電するが、もし予測がず
れて給電中に残存容量が減少すると電気機器73の使用
制限の警報を警報装置26に出力する。
【0017】(実施例3)本発明になる一実施例を図4
に示す。本実施例では電力貯蔵用二次電池を冷蔵庫に並
列に接続し、他の家電機器を二次電池の下流に直列に接
続して一括して稼働させる場合に交流系統からの予備配
線を設置した例を示す。図4に示すように系統の交流1
00V母線11から分岐させて、交流/直流変換器12
及び充電器15を経て電力貯蔵用二次電池50へ配線を
接続する。冷蔵庫70は同じく交流100V母線11か
らの分岐に接続する。二次電池50からは直流/交流変
換器21を介して、電力の供給を受ける対象となる電気
機器71を接続する。これらの電気機器は、例えば照明
機器類、空調機器,冷暖房機器,洗濯機、テレビ及び厨
房機器類等である。二次電池への夜間の余剰電力の充電
は、翌日の電力需要を予測して制御部31により設定さ
れた電力量を供給することにより実施される。昼間は、
電気機器71へはスイッチ16を介して二次電池から直
接給電する。この時電力貯蔵用二次電池50の残存容量
計25により残存容量を計測する。需要予測により充分
余裕を見込んで充電するが、もし予測がずれて給電中に
残存容量が減少するとスイッチ29により予備配線28
を接続して交流100V母線からの電力供給を受ける。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、昼夜連続運転機器を除
く機器の昼間の電力負荷を電力貯蔵用二次電池によりま
かなうため、電力需要の平準化に大きな効果がある。ま
た電力貯蔵用二次電池より直接直流電力の供給を行うこ
とにより、蓄えられた電力を効率的に利用することがで
きる。さらに二次電池をほぼ安定したレベルまで毎回放
電させることができ、電池の長寿命化をはたすことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電源システムの構成を表す図であ
る。
【図2】本発明による電源システムの構成を表す図であ
る。
【図3】本発明による電源システムの利用による一日の
電力需要の変化を表す図である。
【図4】本発明による電源システムの構成を表す図であ
る。
【符号の説明】
11…系統交流100V母線、12…交流/直流変換
器、15…充電機、16…スイッチ、21…直流/交流
変換器、25…残存容量計、26…警報装置、28…予
備配線、29…スイッチ、31…制御部、50…電力貯
蔵用二次電池、70…冷蔵庫、71…電気機器、72…
交流給電機器、73…直流給電機器。
フロントページの続き (72)発明者 本棒 英利 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 西村 勝憲 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 大川 令 東京都千代田区神田駿河台四丁目6番地 株式会社日立製作所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電力需要家末端に設置された、二次電池を
    接続してなる電力貯蔵装置と交流系統線によって構成さ
    れる電源システムにおいて、昼夜連続運転機器を該電力
    貯蔵装置と並列に接続して交流系統線から給電し、他の
    家電機器は該電力貯蔵装置の下流に接続して、蓄えられ
    た夜間の余剰電力を該電力貯蔵装置より給電することを
    特徴とする電源システム。
  2. 【請求項2】電力需要家末端に設置された、二次電池を
    接続してなる電力貯蔵装置と交流系統線によって構成さ
    れる電源システムにおいて、昼夜連続運転機器及び高電
    圧を要する家電機器を該電力貯蔵装置と並列に接続して
    交流系統線から給電し、他の家電機器は該電力貯蔵装置
    の下流に接続して、蓄えられた夜間の余剰電力を該電力
    貯蔵装置より直流電力として給電することを特徴とする
    電源システム。
JP1613193A 1993-02-03 1993-02-03 電源システム Pending JPH06233463A (ja)

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