WO2012141022A1 - 電力貯蔵装置及び電力貯蔵装置の運転方法 - Google Patents

電力貯蔵装置及び電力貯蔵装置の運転方法 Download PDF

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良幸 伊藤
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a power storage device and a method for operating the power storage device.
  • Sodium-sulfur batteries are used in power storage devices that transmit power to the grid power network and receive power from the grid power network.
  • Sodium-sulfur batteries are secondary batteries that operate at high temperatures. For this reason, in a power storage device using a sodium-sulfur battery, the sodium-sulfur battery is heated by the heater. Further, the temperature inside the power storage device needs to be a temperature at which the device operates stably. For this reason, the temperature inside the power storage device is adjusted by air conditioning.
  • Electric power for operating the heater and air conditioning is supplied from the grid power network. Therefore, when power reception from the grid power network is interrupted due to a power failure, maintenance, or the like, power is not supplied to the heater and the air conditioner.
  • power is not supplied to the heater and the air conditioner, the temperature of the sodium-sulfur battery decreases, and the temperature inside the power storage device deviates from the temperature at which the device operates stably.
  • the sodium-sulfur battery When the temperature of the sodium-sulfur battery decreases, depending on the state of charge of the sodium-sulfur battery, the sodium-sulfur battery is likely to fail due to distortion of the components. Further, when the temperature inside the power storage device deviates from the temperature at which the device operates stably, the device is likely to break down.
  • Patent Document 1 proposes a solution to this problem. Patent Document 1 proposes that power is supplied to a heater from a sodium-sulfur battery or the like when power reception from the system power network is interrupted.
  • the power required to maintain the power storage device in an appropriate state will also increase, and if the power reception from the grid power grid is cut off, the power storage device will be suitable for a long time. It is difficult to maintain a stable state.
  • An object of the present invention is to provide a power storage device that is maintained in an appropriate state for a long time even when power reception is cut off, and a method for operating the power storage device.
  • the present invention is directed to a power storage device.
  • the first to sixth aspects of the present invention relate to the case where the power consumer belongs to the driving unit, and the seventh aspect of the present invention relates to the case where the power consumer does not belong to the driving unit.
  • a system a plurality of units of operation, a shut-off detection mechanism, a remaining capacity specifying unit, a rank assigning unit, a selection unit, and an independent operation execution unit are provided.
  • the unit of operation is equipped with a sodium-sulfur battery, an insertion / separation mechanism and a power consumer.
  • the insertion / disconnection mechanism switches between a state in which the sodium-sulfur battery is inserted into the system and a state in which the sodium-sulfur battery is disconnected from the system.
  • the power consumer is electrically connected to the grid.
  • the interruption detection mechanism detects interruption of power reception.
  • An indicator of the remaining capacity of the sodium-sulfur battery belonging to each of a plurality of operation units is specified by the remaining capacity specifying unit.
  • the index of the specified remaining capacity is referred to, and the rank is assigned to each of the plurality of operation units by the rank assigning unit.
  • the rank increases as the remaining capacity of the sodium-sulfur battery belonging to each of the plurality of operation units increases.
  • the unit of operation is selected by the selection unit when the interruption of power reception is detected by the interruption detection mechanism.
  • the selected driving unit is the driving unit with the highest rank.
  • the self-sustaining operation execution unit controls the insertion / disconnection mechanism, and the self-sustained operation is executed when the interruption of power reception is detected.
  • the merge / disconnect mechanism belonging to the selected unit of operation causes the sodium-sulfur battery to be merged into the system, and the merge / disconnect mechanism belonging to the unselected unit of operation removes the sodium-sulfur battery. Disconnect from system.
  • the second aspect of the present invention adds further matters to the first aspect of the present invention.
  • a discharge end detection unit is provided.
  • the end-of-discharge detection unit refers to the remaining capacity index while the self-sustaining operation is being performed, and detects that the remaining capacity of the sodium-sulfur battery belonging to the selected unit of operation has fallen below the standard. .
  • the unit of operation is reselected by the selection unit.
  • the unit of operation to be reselected is the unit of operation having the highest rank except for the unit of operation that has already been selected.
  • the power consumer includes a heater for heating the sodium-sulfur battery.
  • the fourth aspect of the present invention adds further matters to any one of the first to third aspects of the present invention.
  • the power consuming body is a first power consuming body, and a second power consuming body is provided.
  • the second power consumer is electrically connected to the system.
  • the second power consumer includes an air conditioner that adjusts the temperature inside the power storage device.
  • the sixth aspect of the present invention adds further matters to any one of the first to fifth aspects of the present invention.
  • a failure detection unit is provided. A failure in each of the plurality of operation units is detected by the failure detection unit. The rank is not given to the unit of operation in which the failure is detected by the rank assigning unit.
  • a system a power consumer, a plurality of units of operation, a shut-off detection mechanism, a remaining capacity specifying unit, a rank assigning unit, a selection unit, and an independent operation execution unit are provided.
  • the unit of operation is equipped with a sodium-sulfur battery and a parallel / disconnect mechanism.
  • the insertion / disconnection mechanism switches between a state in which the sodium-sulfur battery is inserted into the system and a state in which the sodium-sulfur battery is disconnected from the system.
  • the power consumer is electrically connected to the grid.
  • the interruption detection mechanism detects interruption of power reception.
  • the unit of operation is selected by the selection unit when the interruption of power reception is detected by the interruption detection mechanism.
  • the selected driving unit is the driving unit with the highest rank.
  • the self-sustaining operation execution unit controls the insertion / disconnection mechanism, and the self-sustained operation is executed when the interruption of power reception is detected.
  • the merge / disconnect mechanism belonging to the selected unit of operation causes the sodium-sulfur battery to be merged into the system, and the merge / disconnect mechanism belonging to the unselected unit of operation removes the sodium-sulfur battery. Disconnect from system.
  • 8th and 9th aspects of the present invention are directed to a method for operating a power storage device.
  • the sodium-sulfur battery belonging to the unit of operation selected again The power is supplied to the power consumer, the power is continuously supplied to the power consumer, power is supplied to the power consumer for a long time, and the power storage device is maintained in an appropriate state for a long time.
  • the temperature of the sodium-sulfur battery is properly maintained.
  • the fourth aspect of the present invention when the power reception is interrupted, power is supplied from the sodium-sulfur battery having a large remaining capacity to the second power consumer and to the second power consumer over a long period of time. Power is supplied and the power storage device is maintained in an appropriate state for a long time.
  • the temperature inside the power storage device is appropriately maintained.
  • the sixth aspect of the present invention when a self-sustained operation is performed, the supply of power from the failed operation unit to the power consumer is suppressed, and the independent operation due to the failure of the failed operation unit is prevented. It is suppressed.
  • the seventh and ninth aspects of the present invention when power reception is interrupted, power is supplied from the sodium-sulfur battery having a large remaining capacity to the power consumer, and power is supplied to the power consumer over a long period of time. And the power storage device is autonomously maintained in an appropriate state for a long time.
  • FIGS. 1 and 2 show the outline of the independent operation and the normal operation in the power storage device, respectively.
  • the sodium-sulfur battery 1002 is inside each of the plurality of operation units 1004.
  • the unit of operation 1004 is a unit of insertion of the sodium-sulfur battery 1002 into the in-apparatus system 1006 and disconnection from the in-apparatus system 1006.
  • the two or more sodium-sulfur batteries 1002 belong to one unit of operation 1004
  • the two or more sodium-sulfur batteries 1002 are simultaneously inserted into the in-apparatus system 1006 and simultaneously from the in-apparatus system 1006. Disconnected.
  • One of the two or more sodium-sulfur batteries 1002 is inserted into the in-device system 1006 and the other is not disconnected from the in-device system 1006 at the same time.
  • the name of the operation unit 1004 differs depending on the business operator, but the name “battery unit” is typically used.
  • each of the plurality of operation units 1004 is accommodated in a casing.
  • Two or more operation units 1004 may be housed in one housing, and the operation unit 1004 may not be housed in the housing.
  • the first power consumer 1008 is within each of the plurality of operating units 1004.
  • the second power consumer 1010 is external to the plurality of driving units 1004.
  • the first power consumer 1008 and the second power consumer 1010 are electrically connected to the in-device system 1006. Power is supplied from the in-device system 1006 to the first power consumer 1008 and the second power consumer 1010.
  • the first power consumer 1008 and the second power consumer 1010 consume power and operate. One of the first power consumer 1008 and the second power consumer 1010 may be omitted. Some of the plurality of first power consumers 1008 may be omitted.
  • Electric power is supplied from the inserted sodium-sulfur battery 1002 to the first power consumer 1008 and the second power consumer 1010.
  • two or more operation units 1004 are not operated at the same time, and the sodium-sulfur battery 1002 belonging to one operation unit 1004 serves as a power supply source and the other operation unit 1004 includes. 1002 does not become a power supply destination, and the operation of the power storage apparatus 1000 is stabilized.
  • a rank is assigned to each of the plurality of operation units 1004. The ranking becomes higher as the remaining capacity of the sodium-sulfur battery 1002 belonging to the unit of operation 1004 increases.
  • the unit 1004 having the highest ranking is selected, and the selected unit 1004 is operated.
  • the unit of operation having the highest rank except for the already selected operation unit 1004 1004 is selected again, the operation of the unit 1004 of the reselected operation is started, and the operation of the unit 1004 of the operation to which the sodium-sulfur battery 1002 whose remaining capacity is reduced ends.
  • FIGS. 3 and 4 illustrate a preferred embodiment of the power storage device.
  • the block diagram of FIG. 3 shows a power system
  • the block diagram of FIG. 4 shows a control system.
  • the power storage device 2000 includes a battery unit 2002, a charge / discharge power transmission path 2004, a charge / discharge cutoff circuit 2006, a low-voltage system 2008, and an inter-system connection power transmission path 2010. , A circuit breaker 2012 for disconnecting the connection between the low-voltage systems, a transformer 2014 for connecting the systems, a circuit breaker 2016 for disconnecting the connection between the high-voltage systems, a system 2018 on the high-voltage side, and a power transmission path 2020 for transmitting and receiving power.
  • Circuit breaker 2022 for interrupting power transmission / reception transformer 2024 for undervoltage relay, undervoltage relay 2026, power transmission path 2028 for power supply, circuit breaker 2030 for power supply interruption, transformer 2032 for power supply, air conditioner 2034 And a controller 2036.
  • the number of battery units 2002 may not be five but may be two or more and four or less or six or more.
  • the power transmission path 2004 for charging / discharging and the circuit breaker 2006 for interrupting charging / discharging are provided corresponding to each of the battery units 2002. Some of these components may be omitted. For example, all or a part of the circuit breaker 2006 for charging / discharging interruption, the circuit breaker 2012 for interrupting connection between low-voltage systems, the circuit breaker 2016 for interrupting connection between high-voltage systems, and the circuit breaker 2022 for interrupting power transmission / reception May be omitted. When step-up or step-down is not required, both or one of the undervoltage relay transformer 2024 and the power feeding transformer 2032 are omitted.
  • the low-voltage system 2008 may be a high-voltage system
  • the high-voltage system 2018 may be a low-voltage system.
  • the power transmission path 2010 for connection between grids may be omitted, and the low-voltage side system 2008 and the high-voltage side system 2018 may be combined into one system.
  • the power storage device 2000 is connected to the grid power network 2902 via the circuit breaker 2900.
  • the power storage device 2000 receives power from the grid power network 2902 and transmits power to the grid power network 2902.
  • the power storage device 2000 is used to compensate for fluctuations in power supply and demand.
  • the power transmission path 2020 for power transmission / reception, the system 2018 on the high voltage side, the power transmission path 2010 for connection between systems, the system 2008 on the low voltage side, and the power transmission path 2004 for charging / discharging. are sequentially transmitted from the grid power network 2902 to the battery unit 2002.
  • the power storage device 2000 When the power storage device 2000 transmits power, the charge / discharge power transmission path 2004, the low-voltage system 2008, the inter-system power transmission path 2010, the high-voltage system 2018, and the power transmission / reception power transmission path 2020.
  • the power is transmitted from the battery unit 2002 to the grid power network 2902 via the network sequentially.
  • the power storage device 2000 may be connected to other than the grid power network 2902.
  • the temperature inside the power storage device 2000 is adjusted by the air conditioner 2034. Thereby, the temperature inside power storage device 2000 is maintained at a temperature at which the components of power storage device 2000 operate stably.
  • the components of the power storage device 2000 are controlled by the controller 2036.
  • the air conditioner 2034 and the controller 2036 are typical examples of the second power consumer 1010 described above, and operate while consuming power. However, both or one of the air conditioner 2034 and the controller 2036 may be provided in the battery unit 2002 to serve as the first power consumer 1008.
  • a second power consumer 1010 other than the air conditioner 2034 and the controller 2036 may be provided in the power storage device 2000.
  • lighting, communication equipment, and the like may be provided in the power storage device 2000.
  • Each of the plurality of battery units 2002 includes a quadrature converter (PCS) 2100 and a battery module 2102.
  • PCS is an abbreviation such as “Power Conditioning System” and is also called “AC / DC converter”.
  • the voltage referred to in order to make the voltage generated by the PCS 2100 constant is the voltage of the system 2008 on the low voltage side.
  • the PCS 2100 controls the generated voltage so that the generated voltage matches the voltage of the system 2008 on the low voltage side.
  • the PCS 2100 converts the direct current discharged by the sodium-sulfur battery 2104 into alternating current and supplies the alternating current to the system 2008 on the low pressure side.
  • the PCS 2100 converts the alternating current supplied from the low-voltage system 2008 to direct current to charge the sodium-sulfur battery 2104.
  • the number of PCSs 2100 belonging to one battery unit 2002 is two. This is because when the number of PCSs 2100 is two, the charge / discharge capability of the battery unit 2002 is improved as compared with the case where the number of PCSs 2100 is one. Also, when the number of PCSs 2100 is two, the operation of the power storage device 2000 is more stable than when the number of PCSs 2100 is three or more. The reason why the operation of the power storage device 2000 is not stable when the number of PCSs 2100 is three or more is that there is an individual difference in the performance of the PCS 2100.
  • a sodium-sulfur battery 2104 and a heater 2106 are accommodated in a container 2108. Components other than the sodium-sulfur battery 2104 and the heater 2106 may be accommodated in the container 2108. Typically, the sodium-sulfur battery 2104 and the heater 2106 are accommodated in the container 2108, but the sodium-sulfur battery 2104 and the heater 2106 may be provided in the battery unit 2002 while being bare.
  • the sodium-sulfur battery 2104 is typically an assembled battery, but may be a single battery.
  • the sodium-sulfur battery 2104 is heated by the heater 2106, and the temperature of the sodium-sulfur battery 2104 is maintained at a temperature of 300 ° C. or higher.
  • the heater 2106 is a typical example of the first power consumer 1008 described above, and operates by consuming power.
  • a first power consumer 1008 other than the heater 2106 may be provided in the battery unit 2002.
  • a battery unit 2002 may be provided with a sensor, a controller, and the like that operate by consuming electric power.
  • the power storage device 2000 performs normal operation when connected to the grid power network 2902 and performs self-sustained operation when not connected to the grid power network 2902.
  • Each of the plurality of battery units 2002 is electrically connected to the low-voltage system 2008 via a charge / discharge power transmission path 2004.
  • a charge / discharge interruption circuit breaker 2006 is inserted into each of a plurality of charge / discharge power transmission paths 2004 connecting the low-voltage system 2008 and each of the plurality of battery units 2002.
  • Each of the plurality of charge / discharge power transmission paths 2004 is electrically connected to the PCS 2100.
  • a battery module 2102 is electrically connected to the PCS 2100.
  • the sodium-sulfur battery 2104 and the heater 2106 are electrically connected to the low-voltage system 2008 via the PCS 2100 and the charge / discharge power transmission path 2004.
  • the PCS 2100 switches between the state in which the sodium-sulfur battery 2104 is inserted into the low-voltage system 2008 and the state in which the sodium-sulfur battery 2104 is disconnected from the low-voltage system 2008.
  • the path of electrical connection between the sodium-sulfur battery 2104 and the low-pressure side system 2008 and the path of electrical connection between the heater 2105 and the low-pressure side system 2008 may be completely separated.
  • the state of being inserted and the state of being disconnected may be switched by an insertion / disconnection mechanism other than the PCS 2100.
  • the term “input” may be used instead of “incorporation”.
  • the number of battery modules 2102 connected to one PCS 2100 may not be one, but may be two or more.
  • the low-pressure side system 2008 and the high-pressure side system 2018 are electrically connected by a power transmission path 2010 for connection between systems.
  • a circuit breaker 2012 for disconnecting the connection between systems on the low voltage side a transformer 2014 for connection between systems, and a circuit breaker 2016 for disconnecting between systems on the high voltage side are inserted. .
  • the high-voltage side system 2018 is electrically connected to the system power network 2902 via the power transmission / reception power line 2020.
  • the power transmission path 2020 for power transmission / reception is inserted with a circuit breaker 2022 for power transmission / reception interruption, and the undervoltage relay 2026 is electrically connected through a transformer 2024 for an undervoltage relay.
  • an air conditioner 2034 and a controller 2036 are electrically connected to the high-voltage side system 2018 via a power transmission path 2028 for power supply.
  • a power breaker 2030 and a power transformer 2032 are inserted into the power transmission path 2028 for power feeding.
  • the air conditioner 2034 and the controller 2036 are electrically connected to the low-voltage system 2008 via the power transmission path 2028 for power supply, the system 2018 on the high-voltage side, and the power transmission path 2010 for connection between systems.
  • the path of electrical connection between the air conditioner 2034 and the controller 2036 and the low-pressure system 2008 may be changed.
  • the power transmission path 2028 for power feeding may be directly connected to the low-voltage system 2008.
  • the grid is a type of power transmission path for transmitting power.
  • One or a plurality of power supply sources or power supply destinations are connected to the system.
  • FIG. 5 is a block diagram of the PCS and the battery module.
  • the PCS 2100 includes a power transmission path 2200 for battery charging / discharging, a circuit breaker 2202 for blocking battery charging / discharging on the DC side, a hall ammeter 2204, a bidirectional converter 2206, a transformer for battery charging / discharging 2208, a circuit breaker 2210 for interrupting battery charge / discharge on the AC side, a power transmission path 2212 for heater power supply, a transformer 2214 for heater power supply, and a circuit breaker 2216 for interrupting heater power supply.
  • Some of these components may be omitted.
  • both or one of the DC-side battery charge / discharge cutoff circuit breaker 2202 and the AC-side battery charge / discharge cutoff circuit breaker 2210 may be omitted.
  • the circuit breaker 2216 for interrupting the heater power supply may be omitted.
  • the battery charge / discharge transformer 2008 may be omitted.
  • the heater power supply transformer 2214 may be omitted.
  • the battery charge / discharge power transmission path 2200 electrically connects the charge / discharge power transmission path 2004 and the sodium-sulfur battery 2104.
  • the power transmission path 2212 for feeding the heater electrically connects the power transmission path 2004 for charging and discharging and the heater 2106.
  • a battery charge / discharge power transmission path 2200 includes a DC-side battery charge / discharge cutoff circuit 2202, a Hall ammeter 2204, a bidirectional converter 2206, a battery charge / discharge transformer 2208, and an AC-side battery charge / discharge.
  • a circuit breaker 2210 for interrupting discharge is inserted.
  • a heater power supply transformer 2214 and a heater power supply interrupting circuit breaker 2216 are inserted into the heater power supply power transmission path 2212.
  • the electric power discharged by the sodium-sulfur battery 2104 is transmitted through the power transmission path 2200 for battery charging / discharging, and the battery charging / discharging circuit breaker 2202 on the DC side, the hall ammeter 2204, the bidirectional converter 2206, the battery charging / discharging.
  • a discharge transformer 2208 and an AC-side battery charge / discharge circuit breaker 2210 are sequentially passed.
  • bidirectional converter 2206 conversion from direct current to alternating current is performed.
  • Boosting is performed when power passes through the battery charging / discharging transformer 2208.
  • the power charged to the sodium-sulfur battery 2104 is transmitted through the battery charge / discharge power transmission path 2200, and the AC charge / discharge breaker 2210, the battery charge / discharge transformer 2208, and bidirectional conversion.
  • the battery 2206, the hall ammeter 2204, and the DC-side battery charge / discharge circuit breaker 2202 are sequentially passed.
  • the voltage is stepped down. Conversion from alternating current to direct current occurs when power passes through bidirectional converter 2206.
  • the current flowing through the power transmission path 2200 for charging / discharging the battery that is, the charging / discharging current of the sodium-sulfur battery 2104 is measured by the Hall ammeter 2204.
  • the charge / discharge current may be measured by an ammeter of a different type from the Hall ammeter 2204.
  • the battery charge / discharge circuit breaker 2202 on the DC side is closed, and the battery charge / discharge power transmission path 2200 can transmit power.
  • the DC charge / discharge circuit breaker 2202 opens, and the battery charge / discharge power transmission path 2200 cannot transmit power.
  • the battery charge / discharge power transmission path 2200 is opened / closed by the DC-side battery charge / discharge circuit breaker 2202, but the battery charge / discharge power transfer is performed by the AC side battery charge / discharge circuit breaker 2210.
  • the path 2200 may be opened and closed, and the battery charge / discharge power transmission path 2200 is opened and closed by both the DC side battery charge / discharge circuit breaker 2202 and the AC side battery charge / discharge circuit breaker 2210. Also good.
  • the electric power supplied to the heater 2106 is transmitted through the heater power supply power transmission path 2212 and sequentially passes through the heater power supply cutoff circuit 2216 and the heater power supply transformer 2214.
  • the voltage is stepped down when the electric power passes through the heater power supply transformer 2214.
  • the controller 2036 includes a remaining capacity specifying unit 2300, a rank assigning unit 2302, a selecting unit 2304, a self-sustaining operation executing unit 2306, a discharge end detecting unit 2308, and a failure detecting unit 2310. It is responsible for all or part of the operation of the power storage device 2000 after installation. These components are realized by executing a control program in which a controller 2036 as a control computer is installed.
  • All or a part of these components may be replaced with an electronic circuit without software such as an operational amplifier or a comparator. All or part of the processing by these components may be replaced with human manual work.
  • the remaining capacity specifying unit 2300 acquires the measured value of the charging / discharging current from the hall ammeter 2204, integrates the measured value of the charging / discharging current, and determines the sodium-sulfur battery 2104 belonging to each of the plurality of battery units 2002 from the integrated value. Deriving an indicator of remaining capacity.
  • the method for deriving the remaining capacity index may be changed.
  • the measured value of the charge / discharge current may be acquired from an ammeter having a different form from the hall ammeter 2204.
  • the measured values of charge / discharge power and charge / discharge voltage may be acquired, and the charge / discharge current may be calculated from the measured values of charge / discharge power and charge / discharge voltage.
  • a command value of charge / discharge power to the bidirectional converter may be used.
  • the indicator of the remaining capacity may be the remaining capacity itself or an amount corresponding to the remaining capacity on a one-to-one basis.
  • the state of charge (SOC) which is the ratio of the remaining capacity to the rated capacity, can also be the index.
  • the rank assigning unit 2302 refers to the remaining capacity index specified by the remaining capacity specifying unit 2300 and gives a rank to the battery unit 2002.
  • the rank increases as the remaining capacity of the sodium-sulfur battery 2104 belonging to the battery unit 2002 increases.
  • the rank assigning unit 2302 does not assign a rank to the battery unit 2002 in which a failure is detected by the failure detecting unit 2310 described below.
  • the supply of power from the failed battery unit 2002 to the heater 2106, the air conditioner 2034, and the controller 2036 is suppressed when the independent operation is executed, and the suspension of the independent operation due to the failure of the battery unit 2002 is suppressed.
  • the selection unit 2304 selects the battery unit 2002 having the highest ranking given by the ranking assignment unit 2302.
  • the interruption of the power reception from the grid power grid 2902 may be detected by other than the detection of the voltage drop by the undervoltage relay 2026.
  • the interruption of power reception from the grid power grid 2902 may be detected by detecting a voltage drop by a voltmeter independent of the undervoltage relay 2026.
  • the interruption of the power reception from the system power network 2902 may be detected by detecting the operation.
  • the selection unit 2304 detects that the remaining capacity of the sodium-sulfur battery 2104 belonging to the selected battery unit 2002 has fallen below the reference while the self-sustained operation is being executed by the following discharge end detection unit 2308. In this case, except for the already selected battery unit 2002, the battery unit 2002 having the highest rank assigned by the rank assigning unit 2302 is selected again.
  • the end-of-discharge detection unit 2308 refers to the indicator of the remaining capacity specified by the remaining capacity specifying unit 2300 while the self-sustaining operation is being executed, and the sodium-sulfur belonging to the battery unit 2002 selected by the selecting unit 2304 It is detected that the remaining capacity of the battery 2104 is below the reference.
  • the standard is, for example, the remaining capacity or a threshold value (lower limit value) of the index.
  • the failure detection unit 2310 detects a failure in each of the plurality of battery units 2002.
  • a fault may be detected in any way.
  • the abnormality is detected by detecting an abnormal voltage, an abnormal current, deterioration of the sodium-sulfur battery 2104, or the like.
  • the independent operation execution unit 2306 controls the PCS 2100.
  • the independent operation execution unit 2306 executes the independent operation when the undervoltage relay 2026 detects the interruption of the power reception from the grid power network 2902.
  • the PCS 2100 belonging to the battery unit 2002 selected by the selection unit 2304 causes the sodium-sulfur battery 2104 belonging to the battery unit 2002 selected by the selection unit 2304 to be inserted into the system 2008 on the low voltage side
  • the selection unit 2304 The PCS 2100 belonging to the battery unit 2002 not selected by the selection unit 2304 causes the sodium-sulfur battery 2104 belonging to the battery unit 2002 not selected by the selection unit 2304 to be disconnected from the system 2008 on the low voltage side.
  • the power reception from the grid power network 2902 is interrupted, power is supplied from the sodium-sulfur battery 2104 having a large remaining capacity to the heater 2106, the air conditioner 2034 and the controller 2036, and the heater 2106 and the air conditioner 2034 are used for a long time. Then, power is supplied to the controller 2036, and the power storage device 2000 is maintained in an appropriate state for a long time.
  • the temperature of the sodium-sulfur battery 2104 is appropriately maintained by the heater 2106
  • the temperature inside the power storage device 2000 is appropriately maintained by the air conditioner 2034
  • the power storage device 2000 is appropriately controlled by the controller 2036.
  • the battery unit 2002c having the highest rank is selected, and the sodium belonging to the battery unit 2002c as shown in FIG. Electric power is supplied from the sulfur battery 2104 to the heater 2106, the air conditioner 2034, and the controller 2036 belonging to the battery units 2002a to 2002e.
  • the circuit breaker through which the power passes is closed.
  • the battery charge / discharge circuit breaker 2210 on the AC side of the PCS 2100 of the battery unit 2002c selected as shown in FIG. 7 is closed, and the battery units 2002a, 2002b, and 2002d that are not selected as shown in FIG.
  • the battery unit 2002a having the highest rank is selected again except for the battery unit 2002c, and the sodium belonging to the battery unit 2002a is selected. Electric power is supplied from the sulfur battery 2104 to the heater 2106, the air conditioner 2034, and the controller 2036 belonging to the battery units 2002b, 2002c, 2002d, and 2002e.
  • Power storage device 1002 Sodium-sulfur battery 1004 Unit of operation 2000 Power storage device 2002 Battery unit 2008 Low voltage side system 2026 Undervoltage relay 2104 Sodium-sulfur battery 2106 Heater

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Abstract

　ナトリウム－硫黄電池は複数の運転の単位の各々に属する。運転の単位は、ナトリウム－硫黄電池の系統への併入及び系統からの解列の単位である。第１の電力消費体及び第２の電力消費体は系統に電気的に接続される。第１の電力消費体は複数の運転の単位の各々に属し、第２の電力消費体は運転の単位に属さない。第１の電力消費体及び第２の電力消費体の一方が省略されてもよい。複数の運転の単位の各々には順位が付与される。当該順位は、運転の単位に属するナトリウム－硫黄電池の残存容量が多くなるほど高くなる。自立運転が開始されるときには、順位が最も高い１個の運転の単位が選択され、運転された運転の単位に属するナトリウム－硫黄電池が系統へ併入される。

Description

電力貯蔵装置及び電力貯蔵装置の運転方法
　本発明は、電力貯蔵装置及び電力貯蔵装置の運転方法に関する。
　系統電力網へ電力を送電し系統電力網から電力を受電する電力貯蔵装置においてナトリウム－硫黄電池が使用される。
　ナトリウム－硫黄電池は、高温で動作する二次電池である。このため、ナトリウム－硫黄電池が使用される電力貯蔵装置においては、ナトリウム－硫黄電池がヒータにより加熱される。また、電力貯蔵装置の内部の温度は機器が安定して動作する温度である必要がある。このため、電力貯蔵装置の内部の温度は空調により調整される。
　ヒータ及び空調を動作させる電力は系統電力網から供給される。したがって、停電、保守等のために系統電力網からの受電が遮断された場合は、ヒータ及び空調へ電力が供給されなくなる。ヒータ及び空調へ電力が供給されない場合は、ナトリウム－硫黄電池の温度が低下し、機器が安定して動作する温度から電力貯蔵装置の内部の温度が外れる。
　ナトリウム－硫黄電池の温度が低下した場合は、ナトリウム－硫黄電池の充電状態によっては、構成部品のひずみ等によりナトリウム－硫黄電池が故障しやすくなる。また、機器が安定して動作する温度から電力貯蔵装置の内部の温度が外れた場合は、機器が故障しやすくなる。
　特許文献１は、この問題の解決策を提案する。特許文献１は、系統電力網からの受電が遮断された場合にナトリウム－硫黄電池等からヒータへ電力を供給することを提案する。
特開２０１０－５１０７４号公報
　しかし、電力貯蔵装置の規模が大きい場合は、電力貯蔵装置を適切な状態に維持するために必要な電力も大きくなり、系統電力網からの受電が遮断された場合に長時間にわたって電力貯蔵装置を適切な状態に維持することが困難になる。
　本発明は、この問題を解決するためになされる。本発明の目的は、受電が遮断された場合でも長時間にわたって適切な状態に維持される電力貯蔵装置及び電力貯蔵装置の運転方法を提供することである。
　本発明は電力貯蔵装置に向けられる。本発明の第１から第６までの局面は電力消費体が運転の単位に属する場合に関し、本発明の第７の局面は電力消費体が運転の単位に属さない場合に関する。
　本発明の第１の局面においては、系統、複数の運転の単位、遮断検出機構、残存容量特定部、順位付与部、選択部及び自立運転実行部が設けられる。
　運転の単位は、ナトリウム－硫黄電池、併入／解列機構及び電力消費体を備える。併入／解列機構は、ナトリウム－硫黄電池が系統へ併入された状態及びナトリウム－硫黄電池が系統から解列された状態を切り替える。電力消費体は系統に電気的に接続される。遮断検出機構は受電の遮断を検出する。
　複数の運転の単位の各々に属するナトリウム－硫黄電池の残存容量の指標が残存容量特定部により特定される。特定された残存容量の指標が参照され、複数の運転の単位の各々に順位付与部により順位が付与される。順位は、複数の運転の単位の各々に属するナトリウム－硫黄電池の残存容量が多くなるほど高くなる。
　遮断検出機構により受電の遮断が検出された場合に運転の単位が選択部により選択される。選択される運転の単位は、順位が最も高い運転の単位である。
　自立運転実行部により、併入／解列機構が制御され、受電の遮断が検出された場合に自立運転が実行される。自立運転においては、選択された運転の単位に属する併入／解列機構がナトリウム－硫黄電池を系統へ併入させ、選択されない運転の単位に属する併入／解列機構がナトリウム－硫黄電池を系統から解列させる。
　本発明の第２の局面は、本発明の第１の局面にさらなる事項を付加する。本発明の第２の局面においては、放電末検出部が設けられる。放電末検出部により、自立運転が実行されている間に、残存容量の指標が参照され、選択されている運転の単位に属するナトリウム－硫黄電池の残存容量が基準を下回ったことが検出される。
　自立運転が実行されている間であって選択されている運転の単位に属するナトリウム－硫黄電池の残存容量が基準を下回ったことが検出された場合に運転の単位が選択部により選択しなおされる。選択しなおされる運転の単位は、既に選択された運転の単位を除いて順位が最も高い運転の単位である。
　本発明の第３の局面は、本発明の第１又は第２の局面にさらなる事項を付加する。本発明の第３の局面においては、電力消費体がナトリウム－硫黄電池を加熱するヒータを備える。
　本発明の第４の局面は、本発明の第１から第３までのいずれかの局面にさらなる事項を付加する。本発明の第３の局面においては、上記の電力消費体が第１の電力消費体であり、第２の電力消費体が設けられる。第２の電力消費体は、系統に電気的に接続される。
　本発明の第５の局面は、本発明の第４の局面にさらなる事項を付加する。本発明の第５の局面においては、第２の電力消費体が電力貯蔵装置の内部の温度を調整する空調機器を備える。
　本発明の第６の局面は、本発明の第１から第５までのいずれかの局面にさらなる事項を付加する。本発明の第６の局面においては、故障検出部が設けられる。複数の運転の単位の各々における故障が故障検出部により検出される。故障が検出された運転の単位には順位付与部により順位が付与されない。
　本発明の第７の局面においては、系統、電力消費体、複数の運転の単位、遮断検出機構、残存容量特定部、順位付与部、選択部及び自立運転実行部が設けられる。
　運転の単位は、ナトリウム－硫黄電池及び併入／解列機構を備える。併入／解列機構は、ナトリウム－硫黄電池が系統へ併入された状態及びナトリウム－硫黄電池が系統から解列された状態を切り替える。電力消費体は系統に電気的に接続される。遮断検出機構は受電の遮断を検出する。
　複数の運転の単位の各々に属するナトリウム－硫黄電池の残存容量の指標が残存容量特定部により特定される。特定された残存容量の指標が参照され、複数の運転の単位の各々に順位付与部により順位が付与される。順位は、複数の運転の単位の各々に属するナトリウム－硫黄電池の残存容量が多くなるほど高くなる。
　遮断検出機構により受電の遮断が検出された場合に運転の単位が選択部により選択される。選択される運転の単位は、順位が最も高い運転の単位である。
　自立運転実行部により、併入／解列機構が制御され、受電の遮断が検出された場合に自立運転が実行される。自立運転においては、選択された運転の単位に属する併入／解列機構がナトリウム－硫黄電池を系統へ併入させ、選択されない運転の単位に属する併入／解列機構がナトリウム－硫黄電池を系統から解列させる。
　本発明の第８及び第９の局面は、電力貯蔵装置の運転方法に向けられる。
　本発明の第１及び第８の局面によれば、受電が遮断された場合に、残存容量が多いナトリウム－硫黄電池から電力消費体へ電力が供給され、長時間にわたって電力消費体へ電力が供給され、長時間にわたって電力貯蔵装置が適切な状態に維持される。
　本発明の第２の局面によれば、選択されている運転の単位に属するナトリウム－硫黄電池からの電力の供給が困難になっても、選択しなおされた運転の単位に属するナトリウム－硫黄電池から電力が供給され、電力消費体への電力の供給が継続され、長時間にわたって電力消費体へ電力が供給され、長時間にわたって電力貯蔵装置が適切な状態に維持される。
　本発明の第３の局面によれば、ナトリウム－硫黄電池の温度が適切に維持される。
　本発明の第４の局面によれば、受電が遮断された場合に、残存容量が多いナトリウム－硫黄電池から第２の電力消費体へ電力が供給され、長時間にわたって第２の電力消費体へ電力が供給され、長時間にわたって電力貯蔵装置が適切な状態に維持される。
　本発明の第５の局面によれば、電力貯蔵装置の内部の温度が適切に維持される。
　本発明の第６の局面によれば、自立運転が実行される場合に故障した運転の単位から電力消費体へ電力が供給されることが抑制され、故障した運転の単位の故障による自立運転が抑制される。
　本発明の第７及び第９の局面によれば、受電が遮断された場合に、残存容量が多いナトリウム－硫黄電池から電力消費体へ電力が供給され、長時間にわたって電力消費体へ電力が供給され、長時間にわたって電力貯蔵装置が自立的に適切な状態に維持される。
　これらの及びこれら以外の本発明の目的、特徴、局面及び利点は、添付図面とともに考慮されたときに下記の本発明の詳細な説明によってより明白となる。
自立運転の概略を示す模式図である。 通常運転の概略を示す模式図である。 電力貯蔵装置の電力系のブロック図である。 電力貯蔵装置の制御系のブロック図である。 ＰＣＳ及び電池モジュールのブロック図である。 電力貯蔵装置の電力系のブロック図である。 選択された電池ユニットのＰＣＳのブロック図である。 選択されない電池ユニットのＰＣＳのブロック図である。
　（着想の概略）
　図１及び図２の模式図は、それぞれ、電力貯蔵装置における自立運転及び通常運転の概略を示す。
　（運転の単位）
　図１及び図２に示すように、電力貯蔵装置１０００においては、ナトリウム－硫黄電池１００２は複数の運転の単位１００４の各々の内部にある。
　運転の単位１００４は、ナトリウム－硫黄電池１００２の装置内系統１００６への併入及び装置内系統１００６からの解列の単位である。２個以上のナトリウム－硫黄電池１００２が１個の運転の単位１００４に属する場合は、当該２個以上のナトリウム－硫黄電池１００２は、同時に装置内系統１００６へ併入され、同時に装置内系統１００６から解列される。当該２個以上のナトリウム－硫黄電池１００２の一方が装置内系統１００６へ併入されるのと同時に他方が装置内系統１００６から解列されることはない。運転の単位１００４の呼称は事業者によって異なるが、典型的には「電池ユニット」という呼称が使用される。
　典型的には複数の運転の単位１００４の各々は筐体に収容される。２個以上の運転の単位１００４が１個の筐体に収容されてもよく、運転の単位１００４が筐体に収容されなくてもよい。
　（電力消費体）
　第１の電力消費体１００８は複数の運転の単位１００４の各々の内部にある。第２の電力消費体１０１０は複数の運転の単位１００４の外部にある。第１の電力消費体１００８及び第２の電力消費体１０１０は装置内系統１００６へ電気的に接続される。装置内系統１００６から第１の電力消費体１００８及び第２の電力消費体１０１０へ電力が供給される。第１の電力消費体１００８及び第２の電力消費体１０１０は電力を消費して動作する。第１の電力消費体１００８及び第２の電力消費体１０１０の片方が省略されてもよい。複数の第１の電力消費体１００８の一部が省略されてもよい。
　（通常運転と自立運転との切り替え）
　系統電力網１０１２からの受電が遮断されていない場合は図２に示すように通常運転が実行され、系統電力網１０１２からの受電が遮断されている場合は図１に示すように自立運転が実行される。
　（通常運転）
　図２に示すように、通常運転が実行される場合は、複数の運転の単位１００４の全部が運転される。複数の運転の単位１００４の一部のみが運転されてもよい。運転される運転の単位１００４に属するナトリウム－硫黄電池１００２は、装置内系統１００６へ併入され、装置内系統１００６との間で電力のやりとりが可能な状態になる。併入されたナトリウム－硫黄電池１００２が放電した電力は系統電力網１０１２へ送電される。系統電力網１０１２から受電した電力は装置内系統１００６へ併入されたナトリウム－硫黄電池１００２へ充電される。また、系統電力網１０１２から第１の電力消費体１００８及び第２の電力消費体１０１０へ電力が供給される。ナトリウム－硫黄電池１００２から第１の電力消費体１００８及び第２の電力消費体１０１０へ電力が供給されてもよい。
　（自立運転）
　図１に示すように、自立運転が実行される場合は、１個の運転の単位１００４が運転される。運転される運転の単位１００４に属するナトリウム－硫黄電池１００２は装置内系統１００６へ併入され、装置内系統１００６との間で電力のやりとりが可能な状態になる。運転されない運転の単位１００４に属するナトリウム－硫黄電池１００２は装置内系統１００６から解列され、装置内系統１００６との間で電力のやりとりが不可能な状態になる。
　併入されたナトリウム－硫黄電池１００２から第１の電力消費体１００８及び第２の電力消費体１０１０へ電力が供給される。
　自立運転においては、２個以上の運転の単位１００４が同時に運転されず、一方の運転の単位１００４に属するナトリウム－硫黄電池１００２が電力の供給元となり他方の運転の単位１００４が備えるナトリウム－硫黄電池１００２が電力の供給先になることがなくなり、電力貯蔵装置１０００の動作が安定する。
　（運転される運転の単位）
　複数の運転の単位１００４の各々には順位が付与される。当該順位は、運転の単位１００４に属するナトリウム－硫黄電池１００２の残存容量が多くなるほど高くなる。
　自立運転が開始されるときには、順位が最も高い１個の運転の単位１００４が選択され、選択された運転の単位１００４が運転される。
　自立運転が開始された後に運転されている運転の単位１００４に属するナトリウム－硫黄電池１００２の残存容量が少なくなった場合は、既に選択された運転の単位１００４を除いて順位が最も高い運転の単位１００４が選択しなおされ、選択しなおされた運転の単位１００４の運転が開始され、残存容量が少なくなったナトリウム－硫黄電池１００２が属する運転の単位１００４の運転が終了される。
　（電力貯蔵装置の望ましい実施形態の概略）
　図３及び図４のブロック図は、電力貯蔵装置の望ましい実施形態を示す。図３のブロック図は電力系、図４のブロック図は制御系を示す。
　図３に示すように、電力貯蔵装置２０００は、電池ユニット２００２、充放電用の電力伝送路２００４、充放電遮断用の遮断器２００６、低圧側の系統２００８、系統間接続用の電力伝送路２０１０、低圧側の系統間接続遮断用の遮断器２０１２、系統間接続用の変圧器２０１４、高圧側の系統間接続遮断用の遮断器２０１６、高圧側の系統２０１８、送受電用の電力伝送路２０２０、送受電遮断用の遮断器２０２２、不足電圧継電器用の変圧器２０２４、不足電圧継電器２０２６、給電用の電力伝送路２０２８、給電遮断用の遮断器２０３０、給電用の変圧器２０３２、空調機器２０３４及びコントローラ２０３６を備える。
　電池ユニット２００２の数は、５個でなくてもよく、２個以上４個以下又は６個以上であってもよい。
　充放電用の電力伝送路２００４及び充放電遮断用の遮断器２００６は、複数の電池ユニット２００２の各々に対応して設けられる。これらの構成物の一部が省略されてもよい。例えば、充放電遮断用の遮断器２００６、低圧側の系統間接続遮断用の遮断器２０１２、高圧側の系統間接続遮断用の遮断器２０１６及び送受電遮断用の遮断器２０２２の全部又は一部が省略されてもよい。昇圧又は降圧が不要である場合は、不足電圧継電器用の変圧器２０２４及び給電用の変圧器２０３２の両方又は片方が省略される。
　系統電力網２９０２の電圧によっては、低圧側の系統２００８が高圧側の系統になり高圧側の系統２０１８が低圧側の系統になる場合がある。系統電力網２９０２の電圧によっては、系統間接続用の電力伝送路２０１０が省略され、低圧側の系統２００８及び高圧側の系統２０１８がひとつの系統にまとめられる場合もある。
　（系統電力網からの受電及び系統電力網への送電）
　電力貯蔵装置２０００は、遮断器２９００を経由して系統電力網２９０２に接続される。電力貯蔵装置２０００は、系統電力網２９０２から電力を受電し、系統電力網２９０２へ電力を送電する。電力貯蔵装置２０００は、電力需給の変動の補償等に用いられる。電力貯蔵装置２０００が電力を受電するときには、送受電用の電力伝送路２０２０、高圧側の系統２０１８、系統間接続用の電力伝送路２０１０、低圧側の系統２００８及び充放電用の電力伝送路２００４を順次に経由して系統電力網２９０２から電池ユニット２００２へ電力が伝送される。電力貯蔵装置２０００が電力を送電するときには、充放電用の電力伝送路２００４、低圧側の系統２００８、系統間接続用の電力伝送路２０１０、高圧側の系統２０１８及び送受電用の電力伝送路２０２０を順次に経由して電池ユニット２００２から系統電力網２９０２へ電力が伝送される。電力貯蔵装置２０００が系統電力網２９０２以外に接続されてもよい。
　（空調機器及びコントローラ）
　電力貯蔵装置２０００の内部の温度は空調機器２０３４により調整される。これにより、電力貯蔵装置２０００の構成機器が安定して動作する温度に電力貯蔵装置２０００の内部の温度が維持される。電力貯蔵装置２０００の構成機器は、コントローラ２０３６により制御される。空調機器２０３４及びコントローラ２０３６は、上記の第２の電力消費体１０１０の典型例であり、電力を消費して動作する。ただし、空調機器２０３４及びコントローラ２０３６の両方又は片方が電池ユニット２００２に設けられ上記の第１の電力消費体１００８となってもよい。
　空調機器２０３４及びコントローラ２０３６以外の第２の電力消費体１０１０が電力貯蔵装置２０００に設けられてもよい。例えば、照明、通信機器等が電力貯蔵装置２０００に設けられてもよい。
　（電池ユニットの概略）
　複数の電池ユニット２００２の各々は、直交変換器（ＰＣＳ）２１００及び電池モジュール２１０２を備える。ＰＣＳは、"Power Conditioning System"等の略称であり、「交直変換装置」等とも呼ばれる。
　自立運転が実行される間はＰＣＳ２１００において定電圧制御が行われる。ＰＣＳ２１００が発生する電圧を一定にするために参照される電圧は低圧側の系統２００８の電圧である。ＰＣＳ２１００は、発生する電圧が低圧側の系統２００８の電圧と一致するように発生する電圧を制御する。ＰＣＳ２１００は、ナトリウム－硫黄電池２１０４が放電した直流を交流へ変換して低圧側の系統２００８へ供給する。また、ＰＣＳ２１００は、低圧側の系統２００８から供給された交流を直流へ変換してナトリウム－硫黄電池２１０４を充電する。
　１個の電池ユニット２００２に属する２個以上のＰＣＳ２１００は並列運転される。望ましくは１個の電池ユニット２００２に属するＰＣＳ２１００の数は２個である。ＰＣＳ２１００の数が２個である場合は、ＰＣＳ２１００の数が１個である場合よりも電池ユニット２００２の充放電能力が向上するからである。また、ＰＣＳ２１００の数が２個である場合は、ＰＣＳ２１００の数が３個以上である場合よりも電力貯蔵装置２０００の動作が安定するからである。ＰＣＳ２１００の数が３個以上である場合に電力貯蔵装置２０００の動作が安定しないのは、ＰＣＳ２１００の性能に個体差があるためである。３個以上のＰＣＳ２１００が並列運転された場合は、ＰＣＳ２１００が発生する電圧のわずかな違いにより、一方の電池ユニット２００２と他方の電池ユニット２００２との間でエネルギー交換が起こる場合があり、正常な並列運転が行われない。すなわち、一方の電池ユニット２００２に属するナトリウム－硫黄電池２１０４から他方の電池ユニット２００２に属するナトリウム－硫黄電池２１０４へ充電が行われる。この状態においては、わずかな負荷の変動であっても過電流、不足電圧に至り電力貯蔵装置２０００が停止する可能性が高い。
　（電池モジュール）
　電池モジュール２１０２においては、ナトリウム－硫黄電池２１０４及びヒータ２１０６が容器２１０８に収容される。ナトリウム－硫黄電池２１０４及びヒータ２１０６以外の構成物が容器２１０８に収容されてもよい。典型的にはナトリウム－硫黄電池２１０４及びヒータ２１０６が容器２１０８に収容されるが、ナトリウム－硫黄電池２１０４及びヒータ２１０６が裸のまま電池ユニット２００２に設けられてもよい。典型的にはナトリウム－硫黄電池２１０４は組電池であるが単電池であってもよい。電力貯蔵装置２０００が運転されている間は、ナトリウム－硫黄電池２１０４がヒータ２１０６により加熱され、ナトリウム－硫黄電池２１０４の温度が３００℃以上の温度に維持される。ヒータ２１０６は、上記の第１の電力消費体１００８の典型例であり、電力を消費して動作する。
　ヒータ２１０６以外の第１の電力消費体１００８が電池ユニット２００２に設けられてもよい。例えば、電力を消費して動作するセンサ、コントローラ等が電池ユニット２００２設けられてもよい。
　（通常運転と自立運転との切り替え）
　電力貯蔵装置２０００は、系統電力網２９０２に接続されている場合に通常運転を実行し、系統電力網２９０２に接続されていない場合に自立運転を実行する。
　通常運転が実行される場合は、系統電力網２９０２からヒータ２１０６、空調機器２０３４及びコントローラ２０３６へ電力が供給される。自立運転が実行される場合、ナトリウム－硫黄電池２１０４からヒータ２１０６、空調機器２０３４及びコントローラ２０３６へ電力が供給される。
　（電力貯蔵装置の内部の電気的接続）
　低圧側の系統２００８には、複数の電池ユニット２００２の各々が充放電用の電力伝送路２００４を介して電気的に接続される。低圧側の系統２００８と複数の電池ユニット２００２の各々とを接続する複数の充放電用の電力伝送路２００４の各々には充放電遮断用の遮断器２００６が挿入される。
　複数の充放電用の電力伝送路２００４の各々はＰＣＳ２１００に電気的に接続される。ＰＣＳ２１００には電池モジュール２１０２が電気的に接続される。これにより、ナトリウム－硫黄電池２１０４及びヒータ２１０６がＰＣＳ２１００及び充放電用の電力伝送路２００４を介して低圧側の系統２００８に電気的に接続される。また、ナトリウム－硫黄電池２１０４が低圧側の系統２００８へ併入された状態及びナトリウム－硫黄電池２１０４が低圧側の系統２００８から解列された状態がＰＣＳ２１００により切り替えられる。ナトリウム－硫黄電池２１０４と低圧側の系統２００８との電気的な接続の経路とヒータ２１０５と低圧側の系統２００８との電気的な接続の経路とが完全に分離されてもよい。ＰＣＳ２１００以外の併入／解列機構により併入された状態と解列された状態とが切り替えられてもよい。「併入」に代えて「投入」という語が使用される場合もある。
　１個のＰＣＳ２１００に接続される電池モジュール２１０２の数は、１個でなくてもよく、２個以上であってもよい。
　低圧側の系統２００８と高圧側の系統２０１８とは系統間接続用の電力伝送路２０１０により電気的に接続される。系統間接続用の電力伝送路２０１０には、低圧側の系統間接続遮断用の遮断器２０１２、系統間接続用の変圧器２０１４及び高圧側の系統間接続遮断用の遮断器２０１６が挿入される。
　高圧側の系統２０１８は、送受電用の電力伝送路２０２０を介して系統電力網２９０２に電気的に接続される。送受電用の電力伝送路２０２０には、送受電遮断用の遮断器２０２２が挿入され、不足電圧継電器用の変圧器２０２４を介して不足電圧継電器２０２６が電気的に接続される。また、高圧側の系統２０１８には、給電用の電力伝送路２０２８を介して空調機器２０３４及びコントローラ２０３６が電気的に接続される。給電用の電力伝送路２０２８には、給電遮断用の遮断器２０３０及び給電用の変圧器２０３２が挿入される。
　これにより、空調機器２０３４及びコントローラ２０３６は、給電用の電力伝送路２０２８、高圧側の系統２０１８及び系統間接続用の電力伝送路２０１０を介して低圧側の系統２００８に電気的に接続される。空調機器２０３４及びコントローラ２０３６と低圧側の系統２００８との電気的な接続の経路が変更されてもよい。例えば、給電用の電力伝送路２０２８が低圧側の系統２００８に直接的に接続されてもよい。
　系統は、電力を伝送する電力伝送路の一種である。系統には、単数又は複数の電力供給元又は電力供給先が接続される。
　（ＰＣＳの概略）
　図５は、ＰＣＳ及び電池モジュールのブロック図である。
　図５に示すように、ＰＣＳ２１００は、電池充放電用の電力伝送路２２００、直流側の電池充放電遮断用の遮断器２２０２、ホール電流計２２０４、双方向変換器２２０６、電池充放電用の変圧器２２０８、交流側の電池充放電遮断用の遮断器２２１０、ヒータ給電用の電力伝送路２２１２、ヒータ給電用の変圧器２２１４及びヒータ給電遮断用の遮断器２２１６を備える。これらの構成物の一部が省略されてもよい。例えば、直流側の電池充放電遮断用の遮断器２２０２及び交流側の電池充放電遮断用の遮断器２２１０の両方又は片方が省略されてもよい。ヒータ給電遮断用の遮断器２２１６が省略されてもよい。双方向変換器２２０６の交流側の電圧が低圧側の系統２００８の電圧と一致する場合は電池充放電用の変圧器２００８が省略されてもよい。ヒータ２１０６の動作電圧が低圧側の系統２００８の電圧と一致する場合はヒータ給電用の変圧器２２１４が省略されてもよい。これらの構成物の一部がＰＣＳ２１００の外部に設けられてもよい。これらの構成物以外の構成物がＰＣＳ２１００の内部に設けられてもよい。
　電池充放電用の電力伝送路２２００は、充放電用の電力伝送路２００４とナトリウム－硫黄電池２１０４とを電気的に接続する。ヒータ給電用の電力伝送路２２１２は、充放電用の電力伝送路２００４とヒータ２１０６とを電気的に接続する。電池充放電用の電力伝送路２２００には、直流側の電池充放電遮断用の遮断器２２０２、ホール電流計２２０４、双方向変換器２２０６、電池充放電用の変圧器２２０８及び交流側の電池充放電遮断用の遮断器２２１０が挿入される。ヒータ給電用の電力伝送路２２１２には、ヒータ給電用の変圧器２２１４及びヒータ給電遮断用の遮断器２２１６が挿入される。
　ナトリウム－硫黄電池２１０４が放電した電力は、電池充放電用の電力伝送路２２００により伝送され、直流側の電池充放電遮断用の遮断器２２０２、ホール電流計２２０４、双方向変換器２２０６、電池充放電用の変圧器２２０８及び交流側の電池充放電遮断用の遮断器２２１０を順次に通過する。電力が双方向変換器２２０６を通過するときに直流から交流への変換が行われる。電力が電池充放電用の変圧器２２０８を通過するときに昇圧が行われる。
　ナトリウム－硫黄電池２１０４へ充電される電力は、電池充放電用の電力伝送路２２００により伝送され、交流側の電池充放電遮断用の遮断器２２１０、電池充放電用の変圧器２２０８、双方向変換器２２０６、ホール電流計２２０４及び直流側の電池充放電遮断用の遮断器２２０２を順次に通過する。電力が電池充放電用の変圧器２２０８を通過するときに降圧が行われる。電力が双方向変換器２２０６を通過するときに交流から直流への変換が行われる。
　電池充放電用の電力伝送路２２００を流れる電流、すなわち、ナトリウム－硫黄電池２１０４の充放電電流はホール電流計２２０４により測定される。ホール電流計２２０４とは異なる形式の電流計により充放電電流が測定されてもよい。
　ＰＣＳ２１００がナトリウム－硫黄電池２１０４を併入する場合は、直流側の電池充放電遮断用の遮断器２２０２が閉じ、電池充放電用の電力伝送路２２００が電力を伝送できる状態になる。ＰＣＳ２１００がナトリウム－硫黄電池２１０４を解列する場合は、直流側の電池充放電遮断用の遮断器２２０２が開き、電池充放電用の電力伝送路２２００が電力を伝送できない状態になる。望ましくは直流側の電池充放電遮断用の遮断器２２０２により電池充放電用の電力伝送路２２００が開閉されるが、交流側の電池充放電遮断用の遮断器２２１０により電池充放電用の電力伝送路２２００が開閉されてもよく、直流側の電池充放電遮断用の遮断器２２０２及び交流側の電池充放電遮断用の遮断器２２１０の両方により電池充放電用の電力伝送路２２００が開閉されてもよい。
　ヒータ２１０６へ供給される電力は、ヒータ給電用の電力伝送路２２１２により伝送され、ヒータ給電遮断用の遮断器２２１６及びヒータ給電用の変圧器２２１４を順次に通過する。電力がヒータ給電用の変圧器２２１４を通過するときに降圧が行われる。
　（制御系の概略）
　図４に示すように、コントローラ２０３６は、残存容量特定部２３００、順位付与部２３０２、選択部２３０４、自立運転実行部２３０６、放電末検出部２３０８及び故障検出部２３１０を備え、電力貯蔵装置２０００が設置された後の電力貯蔵装置２０００の運転の全部又は一部を担う。これらの構成物は、制御用コンピュータであるコントローラ２０３６がインストールされた制御用プログラムを実行することにより実現される。
　これらの構成物の全部又は一部がオペアンプ、コンパレータ等のソフトウエアを伴わない電子回路に置き換えられてもよい。これらの構成物による処理の全部又は一部が人間の手作業に置き換えられてもよい。
　（残存容量特定部）
　残存容量特定部２３００は、ホール電流計２２０４から充放電電流の計測値を取得し、充放電電流の計測値を積算し、積算値から複数の電池ユニット２００２の各々に属するナトリウム－硫黄電池２１０４の残存容量の指標を導出する。
　残存容量の指標の導出の方法が変更されてもよい。例えば、ホール電流計２２０４とは異なる形式の電流計から充放電電流の計測値が取得されてもよい。充放電電力及び充放電電圧の測定値が取得され、充放電電力及び充放電電圧の測定値から充放電電流が算出されてもよい。充放電電力の計測値に代えて双方向変換器への充放電電力の指令値が使用されてもよい。
　残存容量の指標は、残存容量そのものであってもよいし、残存容量と一対一に対応する量であってもよい。例えば、複数の電池ユニット２００２の各々に属するナトリウム－硫黄電池２１０４の定格容量が同じである場合は、定格容量に対する残存容量の比である充電状態（ＳＯＣ）も当該指標になりうる。
　（順位付与部）
　順位付与部２３０２は、残存容量特定部２３００により特定された残存容量の指標を参照し、電池ユニット２００２に順位を付与する。順位は、電池ユニット２００２に属するナトリウム－硫黄電池２１０４の残存容量が多くなるほど高くなる。
　ただし、順位付与部２３０２は、下記の故障検出部２３１０により故障が検出された電池ユニット２００２には順位を付与しない。これにより、自立運転が実行される場合に故障した電池ユニット２００２からヒータ２１０６、空調機器２０３４及びコントローラ２０３６へ電力が供給されることが抑制され、電池ユニット２００２の故障による自立運転の停止が抑制される。
　（選択部）
　選択部２３０４は、不足電圧継電器２０２６により送受電用の電力伝送路２０２０の電圧の低下が検出された場合に、順位付与部２３０２により付与された順位が最も高い電池ユニット２００２を選択する。
　不足電圧継電器２０２６による電圧の低下の検出以外により系統電力網２９０２からの受電の遮断が検出されてもよい。例えば、不足電圧継電器２０２６から独立した電圧計による電圧の低下の検出により系統電力網２９０２からの受電の遮断が検出されてもよい。系統電力網２９０２からの受電の遮断を要求する操作を電力貯蔵装置２０００が受けつける場合は、当該操作の検出により系統電力網２９０２からの受電の遮断が検出されてもよい。
　選択部２３０４は、自立運転が実行されている間であって選択されている電池ユニット２００２に属するナトリウム－硫黄電池２１０４の残存容量が基準を下回ったことが下記の放電末検出部２３０８により検出された場合に、既に選択された電池ユニット２００２を除いて順位付与部２３０２により付与された順位が最も高い電池ユニット２００２を選択しなおす。
　（放電末検出部）
　放電末検出部２３０８は、自立運転が実行されている間に、残存容量特定部２３００により特定された残存容量の指標を参照し、選択部２３０４により選択されている電池ユニット２００２に属するナトリウム－硫黄電池２１０４の残存容量が基準を下回ったことを検出する。基準は、例えば、残存容量又はその指標の閾値（下限値）である。
　（故障検出部）
　故障検出部２３１０は、複数の電池ユニット２００２の各々における故障を検出する。故障はどのように検出されてもよい。例えば、異常電圧、異常電流、ナトリウム－硫黄電池２１０４の劣化等の検出により異常が検出される。
　（自立運転実行部）
　自立運転実行部２３０６は、ＰＣＳ２１００を制御する。自立運転実行部２３０６は、不足電圧継電器２０２６により系統電力網２９０２からの受電の遮断が検出された場合に自立運転を実行する。自立運転においては、選択部２３０４により選択された電池ユニット２００２に属するＰＣＳ２１００に選択部２３０４により選択された電池ユニット２００２に属するナトリウム－硫黄電池２１０４を低圧側の系統２００８へ併入させ、選択部２３０４に選択されない電池ユニット２００２に属するＰＣＳ２１００に選択部２３０４に選択されない電池ユニット２００２に属するナトリウム－硫黄電池２１０４を低圧側の系統２００８から解列させる。
　これにより、系統電力網２９０２からの受電が遮断された場合に、残存容量が多いナトリウム－硫黄電池２１０４からヒータ２１０６、空調機器２０３４及びコントローラ２０３６へ電力が供給され、長時間にわたってヒータ２１０６、空調機器２０３４及びコントローラ２０３６へ電力が供給され、長時間にわたって電力貯蔵装置２０００が適切な状態に維持される。例えば、ヒータ２１０６によりナトリウム－硫黄電池２１０４の温度が適切に維持され、空調機器２０３４により電力貯蔵装置２０００の内部の温度が適切に維持され、コントローラ２０３６により電力貯蔵装置２０００が適切に制御される。
　また、選択されている電池ユニット２００２に属するナトリウム－硫黄電池２１０４からの電力の供給が困難になっても、選択しなおされた電池ユニット２００２に属するナトリウム－硫黄電池２１０４から電力が供給され、ヒータ２１０６、空調機器２０３４及びコントローラ２０３６への電力の供給が継続され、長時間にわたってヒータ２１０６、空調機器２０３４及びコントローラ２０３６へ電力が供給され、長時間にわたって電力貯蔵装置２０００が適切な状態に維持される。
　（動作例）
　電池ユニット２００２ａ～２００２ｅに属するナトリウム－硫黄電池２１０４のＳＯＣ及び状態並びに電池ユニット２００２ａ～２００２ｅの順位が表１に示される場合を考える。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　この場合に系統電力網２９０２からの受電が遮断され、送受電遮断用の遮断器２０２２が開いたときに、順位が最も高い電池ユニット２００２ｃが選択され、図６に示すように電池ユニット２００２ｃに属するナトリウム－硫黄電池２１０４から電池ユニット２００２ａ～２００２ｅに属するヒータ２１０６並びに空調機器２０３４及びコントローラ２０３６へ電力が供給される。当該電力が通過する遮断器は閉じている。このとき、図７に示すように選択された電池ユニット２００２ｃのＰＣＳ２１００の交流側の電池充放電遮断用の遮断器２２１０が閉じ、図８に示すように選択されなかった電池ユニット２００２ａ，２００２ｂ，２００２ｄ及び２００２ｅの交流側の電池充放電遮断用の遮断器２２１０が開く。
　その後、電池ユニット２００２ｃに属するナトリウム－硫黄電池２１０４の放電が進行し放電末に至った場合は、電池ユニット２００２ｃを除いて最も順位が高い電池ユニット２００２ａが選択しなおされ、電池ユニット２００２ａに属するナトリウム－硫黄電池２１０４から、電池ユニット２００２ｂ，２００２ｃ，２００２ｄ及び２００２ｅに属するヒータ２１０６並びに空調機器２０３４及びコントローラ２０３６へ電力が供給される。
　本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての局面において例示であって限定的ではない。しがって、本発明の範囲からはずれることなく無数の修正及び変形が案出されうると解される。
　１０００　電力貯蔵装置
　１００２　ナトリウム－硫黄電池
　１００４　運転の単位
　２０００　電力貯蔵装置
　２００２　電池ユニット
　２００８　低圧側の系統
　２０２６　不足電圧継電器
　２１０４　ナトリウム－硫黄電池
　２１０６　ヒータ

Claims (9)

  1. 　電力貯蔵装置であって、
    　系統と、
    　ナトリウム－硫黄電池、併入／解列機構及び電力消費体を備え、前記ナトリウム－硫黄電池が前記系統へ併入された状態及び前記ナトリウム－硫黄電池が前記系統から解列された状態が前記併入／解列機構により切り替えられ、前記電力消費体が前記系統に電気的に接続される複数の運転の単位と、
    　受電の遮断を検出する遮断検出機構と、
    　前記複数の運転の単位の各々に属する前記ナトリウム－硫黄電池の残存容量の指標を特定する残存容量特定部と、
    　前記残存容量特定部により特定された残存容量の指標を参照し、前記複数の運転の単位の各々に属する前記ナトリウム－硫黄電池の残存容量が多くなるほど高くなる順位を前記複数の運転の単位の各々に付与する順位付与部と、
    　前記遮断検出機構により受電の遮断が検出された場合に前記順位付与部により付与された順位が最も高い前記運転の単位を選択する選択部と、
    　前記併入／解列機構を制御し、前記選択部により選択された前記運転の単位に属する前記併入／解列機構に前記ナトリウム－硫黄電池を前記系統へ併入させ、前記選択部により選択されない前記運転の単位に属する前記併入／解列機構に前記ナトリウム－硫黄電池を前記系統から解列させる自立運転を前記遮断検出機構により受電の遮断が検出された場合に実行する自立運転実行部と、
    を備える電力貯蔵装置。
  2. 　請求項１の電力貯蔵装置において、
    　前記自立運転が実行されている間に、前記残存容量特定部により特定された残存容量の指標を参照し、前記選択部により選択されている前記運転の単位に属する前記ナトリウム－硫黄電池の残存容量が基準を下回ったことを検出する放電末検出部、
    をさらに備え、
    　前記選択部は、
    　前記自立運転が実行されている間であって選択されている前記運転の単位に属する前記ナトリウム－硫黄電池の残存容量が基準を下回ったことが前記放電末検出部により検出された場合に既に選択された前記運転の単位を除いて前記順位付与部により付与された順位が最も高い前記運転の単位を選択しなおす
    電力貯蔵装置。
  3. 　請求項１の電力貯蔵装置において、
    　前記電力消費体は、
    　前記ナトリウム－硫黄電池を加熱するヒータ
    を備える電力貯蔵装置。
  4. 　請求項１から請求項３までのいずれかの電力貯蔵装置において、
    　前記電力消費体が第１の電力消費体であり、
    　前記系統に電気的に接続される第２の電力消費体
    をさらに備える電力貯蔵装置。
  5. 　請求項４の電力貯蔵装置において、
    　前記第２の電力消費体は、
    　前記電力貯蔵装置の内部の温度を調整する空調機器
    を備える電力貯蔵装置。
  6. 　請求項１から請求項３までのいずれかの電力貯蔵装置において、
    　前記複数の運転の単位の各々における故障を検出する故障検出部、
    をさらに備え、
    　前記順位付与部は、
    　前記故障検出部により故障が検出された前記運転の単位に順位を付与しない
    電力貯蔵装置。
  7. 　電力貯蔵装置であって、
    　系統と、
    　前記系統に電気的に接続される電力消費体と、
    　ナトリウム－硫黄電池及び併入／解列機構を備え、前記ナトリウム－硫黄電池が前記系統へ併入された状態及び前記ナトリウム－硫黄電池が前記系統から解列された状態が前記併入／解列機構により切り替えられる複数の運転の単位と、
    　受電の遮断を検出する遮断検出機構と、
    　前記複数の運転の単位の各々に属する前記ナトリウム－硫黄電池の残存容量の指標を特定する残存容量特定部と、
    　前記残存容量特定部により特定された残存容量の指標を参照し、前記複数の運転の単位の各々に属する前記ナトリウム－硫黄電池の残存容量が多くなるほど高くなる順位を前記複数の運転の単位の各々に付与する順位付与部と、
    　前記遮断検出機構により受電の遮断が検出された場合に前記順位付与部により付与された順位が最も高い前記運転の単位を選択する選択部と、
    　前記併入／解列機構を制御し、前記選択部により選択された前記運転の単位に属する前記併入／解列機構に前記ナトリウム－硫黄電池を前記系統へ併入させ、前記選択部により選択されない前記運転の単位に属する前記併入／解列機構に前記ナトリウム－硫黄電池を前記系統から解列させる自立運転を前記遮断検出機構により受電の遮断が検出された場合に実行する自立運転実行部と、
    を備える電力貯蔵装置。
  8. 　電力貯蔵装置の運転方法であって、
    　(a) 系統及び複数の運転の単位を備え、前記複数の運転の単位の各々がナトリウム－硫黄電池、併入／解列機構及び電力消費体を備え、前記複数の運転の単位の各々において前記ナトリウム－硫黄電池が前記系統へ併入された状態及び前記ナトリウム－硫黄電池が前記系統から解列された状態が前記併入／解列機構により切り替えられ、前記複数の運転の単位の各々において前記電力消費体が前記系統に電気的に接続される電力貯蔵装置を設置する工程と、
    　(b) 受電の遮断を検出する工程と、
    　(c) 前記複数の運転の単位の各々に属する前記ナトリウム－硫黄電池の残存容量の指標を特定する工程と、
    　(d) 前記工程(c)において特定された残存容量の指標を参照し、前記複数の運転の単位の各々に属する前記ナトリウム－硫黄電池の残存容量が多くなるほど高くなる順位を前記複数の運転の単位の各々に付与する工程と、
    　(e) 前記工程(b)において受電の遮断が検出された場合に前記工程(d)において付与された順位が最も高い前記運転の単位を選択する工程と、
    　(f) 前記併入／解列機構を制御し、前記工程(e)において選択された前記運転の単位に属する前記併入／解列機構に前記ナトリウム－硫黄電池を前記系統へ併入させ、前記工程(e)において選択されない前記運転の単位に属する前記併入／解列機構に前記ナトリウム－硫黄電池を前記系統から解列させる自立運転を前記工程(b)において受電の遮断が検出された場合に実行する工程と、
    を備える電力貯蔵装置の運転方法。
  9. 　電力貯蔵装置の運転方法であって、
    　(a) 系統、電力消費体及び複数の運転の単位を備え、前記複数の運転の単位の各々がナトリウム－硫黄電池及び併入／解列機構を備え、前記複数の運転の単位の各々において前記ナトリウム－硫黄電池が前記系統へ併入された状態及び前記ナトリウム－硫黄電池が前記系統から解列された状態が前記併入／解列機構により切り替えられ、前記電力消費体が前記系統に電気的に接続される電力貯蔵装置を設置する工程と、
    　(b) 受電の遮断を検出する工程と、
    　(c) 前記複数の運転の単位の各々に属する前記ナトリウム－硫黄電池の残存容量の指標を特定する工程と、
    　(d) 前記工程(c)において特定された残存容量の指標を参照し、前記複数の運転の単位の各々に属する前記ナトリウム－硫黄電池の残存容量が多くなるほど高くなる順位を前記複数の運転の単位の各々に付与する工程と、
    　(e) 前記工程(b)において受電の遮断が検出された場合に前記工程(d)において付与された順位が最も高い前記運転の単位を選択する工程と、
    　(f) 前記併入／解列機構を制御し、前記工程(e)において選択された前記運転の単位に属する前記併入／解列機構に前記ナトリウム－硫黄電池を前記系統へ併入させ、前記工程(e)において選択されない前記運転の単位に属する前記併入／解列機構に前記ナトリウム－硫黄電池を前記系統から解列させる自立運転を前記工程(b)において受電の遮断が検出された場合に実行する工程と、
    を備える電力貯蔵装置の運転方法。
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