JP2009124792A - 電力供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】事故時でも電力消費ユニットへ電力供給可能な電力供給システムを提供する。
【解決手段】複数の電力消費ユニット１０〜１８、複数の電力供給ユニット２０〜２８及び蓄電ユニット４と、電力消費ユニット１０〜１８及び電力供給ユニット２０〜２８の少なくとも一方の作動を制御する制御手段Ｃとを備える電力供給システムであって、制御手段Ｃは、蓄電ユニット４の蓄電量が所定の値を上回ると、電力消費ユニット１０〜１８の合計電力消費量より電力供給ユニット２０〜２８の合計電力供給量が小さくなるように電力消費ユニット１０〜１８及び電力供給ユニット２０〜２８の少なくとも一方の作動を制御し、蓄電ユニット４の蓄電量が所定の値を下回ると、合計電力消費量より合計電力供給量が大きくなるように電力消費ユニット１０〜１８及び電力供給ユニット２０〜２８の少なくとも一方の作動を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電力消費ユニット、複数の電力供給ユニット、蓄電ユニット、及び、電力消費ユニットと電力供給ユニットの少なくとも一方の作動を制御する制御手段を備える電力供給システムに関する。

電力消費ユニット、電力供給ユニット、及び、蓄電ユニットを備える電力供給システムがある。例えば、特許文献１には、電力消費ユニットとしての電力負荷装置、電力供給ユニットとしての燃料電池、及び、蓄電ユニットとしての蓄電装置を備える電力供給システムが記載されている。加えて、その電力供給システムには、商用電力系統も接続されている。そして、特許文献１に記載の電力供給システムでは、電力負荷装置の電力消費量が燃料電池の電力供給量よりも多いとき、その不足分の電力を、商用電力系統と蓄電装置とから供給する。また、電力負荷装置の電力消費量が燃料電池の電力供給量よりも少ないとき、その余剰分の電力を蓄電装置に供給する。つまり、特許文献１に記載の電力供給システムでは、電力が不足すると蓄電装置が放電作動され、電力が余ると蓄電装置が充電作動されるというように、電力の需給バランスをとるために蓄電装置を用いていた。

特開２００４−０３９５０６号公報

上記システムでは、電力の需給バランスをとるために蓄電装置を用いているため、蓄電装置における蓄電量のレベルとは無関係に、蓄電装置が放電作動又は充電作動させられる。そのため、蓄電装置における蓄電量が多くなり過ぎた状況でも充電させられたり、蓄電量が少なくなり過ぎた状況でも放電作動させられたりする場合があるため、蓄電量が０％や１００％となり、電力の需給バランスが取れなくなってしまうという問題が起こる。また、蓄電装置における蓄電量が少な過ぎる状況で電力供給ユニットが故障した場合や商用電力系統が停電した場合、電力供給ユニットを追加起動するまでの電力消費量の不足分を蓄電装置で十分賄えないという問題も起こる。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、常に電力の需給バランスを取ることが可能で、かつ、事故が発生した場合でも電力消費ユニットに対して電力を供給可能な電力供給システムを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る電力供給システムの特徴構成は、互いに接続される、複数の電力消費ユニット、複数の電力供給ユニット及び蓄電ユニットと、前記電力消費ユニット及び前記電力供給ユニットの少なくとも一方の作動を制御する制御手段とを備える電力供給システムであって、
前記制御手段は、
前記蓄電ユニットの蓄電量が所定の値を上回ると、前記複数の電力消費ユニットの合計電力消費量より、前記複数の電力供給ユニットの合計電力供給量が小さくなるように、前記電力消費ユニット及び前記電力供給ユニットの少なくとも一方の作動を制御し、
前記蓄電ユニットの蓄電量が所定の値を下回ると、前記複数の電力消費ユニットの合計電力消費量より、前記複数の電力供給ユニットの合計電力供給量が大きくなるように、前記電力消費ユニット及び前記電力供給ユニットの少なくとも一方の作動を制御する構成を備えた点にある。

上記特徴構成によれば、蓄電ユニットの蓄電量に応じて、合計電力消費量より合計電力供給量が小さくなるように制御されるか、或いは、合計電力消費量より合計電力供給量が大きくなるように制御されるか、が切り換えられる。つまり、蓄電ユニットの蓄電量が多くなると蓄電ユニットは放電作動し、蓄電量が少なくなると蓄電ユニットは充電作動するようになる。その結果、蓄電ユニットの蓄電量に応じて、電力消費量と電力供給量の少なくとも一方を調整することによって、蓄電ユニットの適切な蓄電量を常に確保できる。
従って、常に電力の需給バランスを取ることが可能で、かつ、突然の事故が発生した場合でも電力消費ユニットに対して電力を供給可能な電力供給システムを提供できる。

本発明に係る電力供給システムの別の特徴構成は、前記複数の電力供給ユニットが、設定出力での運転状態及び停止状態の何れかの状態に制御される複数の発電装置であって、
前記制御手段は、前記発電装置の運転台数を制御して、前記複数の発電装置の合計電力供給量を調節する構成を備えた点にある。

上記特徴構成によれば、発電装置の運転台数を調整することによって、蓄電ユニットの適切な蓄電量を常に確保できる。

本発明に係る電力供給システムの別の特徴構成は、前記制御手段は、前記複数の電力消費ユニットの合計電力消費量と前記複数の発電装置の合計電力供給量との差が、前記発電装置の前記設定出力以下となるように、前記発電装置の運転台数を制御する構成を備えた点にある。

上記特徴構成によれば、合計電力消費量と合計電力供給量との差、即ち、充放電量が、発電装置の設定出力以下となるように、発電装置の運転台数が調整される。その結果、蓄電ユニットの過剰な充放電を回避できる。

本発明に係る電力供給システムの別の特徴構成は、前記複数の電力消費ユニット、前記複数の電力供給ユニット及び前記蓄電ユニットが、共通の直流線で互いに接続されている点にある。

上記特徴構成によれば、複数の電力供給ユニットが直流連系であるので、同期の問題が無くなる。その結果、複数の電力供給ユニットの連系が容易になる。

本発明に係る電力供給システムの別の特徴構成は、商用電力系統が、前記複数の電力消費ユニット、前記複数の電力供給ユニット及び前記蓄電ユニットと接続されている点にある。

上記特徴構成によれば、蓄電ユニットに加えて商用電力系統からも、電力消費ユニットの合計電力消費量と電力供給ユニットの合計電力供給量の差で発生する電力の過不足量を補うことができる。
従って、蓄電ユニットが故障した場合でも電力消費ユニットに対して電力を供給可能な電力供給システムを提供できる。

本発明に係る電力供給システムの別の特徴構成は、前記商用電力系統が整流器を介して、前記複数の電力消費ユニット、前記複数の電力供給ユニット及び前記蓄電ユニットと、共通の直流線で互いに接続されている点にある。

上記特徴構成によれば、突然の事故等で商用電力系統が停電した場合でも、複数の電力供給ユニットが直流連系であるので、同期の問題が無くなる。その結果、複数の電力供給ユニットの連系が容易になる。

本発明に係る電力供給システムの別の特徴構成は、商用電力系統と共に互いに接続される、複数の電力消費ユニット及び蓄電ユニットと、前記電力消費ユニットの作動及び前記商用電力系統からの買電量の少なくとも一方を制御する制御手段とを備える電力供給システムであって、
前記制御手段は、
前記蓄電ユニットの蓄電量が所定の値を上回ると、前記複数の電力消費ユニットの合計電力消費量より、前記商用電力系統からの買電量が小さくなるように、前記電力消費ユニットの作動及び前記商用電力系統からの買電量の少なくとも一方を制御し、
前記蓄電ユニットの蓄電量が所定の値を下回ると、前記複数の電力消費ユニットの合計電力消費量より、前記商用電力系統からの買電量が大きくなるように、前記電力消費ユニットの作動及び前記商用電力系統からの買電量の少なくとも一方を制御する構成を備えた点にある。

上記特徴構成によれば、蓄電ユニットの蓄電量に応じて、合計電力消費量より買電量が小さくなるように制御されるか、或いは、合計電力消費量より買電量が大きくなるように制御されるか、が切り換えられる。つまり、蓄電ユニットの蓄電量が多くなると蓄電ユニットは放電作動し、蓄電量が少なくなると蓄電ユニットは充電作動するようになる。その結果、蓄電ユニットの蓄電量に応じて、電力消費量と買電量の少なくとも一方を調整することによって、蓄電ユニットの適切な蓄電量を常に確保できる。
従って、常に電力の需給バランスを取ることが可能で、かつ、突然の事故が発生した場合でも電力消費ユニットに対して電力を供給可能な電力供給システムを提供できる。

本発明に係る電力供給システムの別の特徴構成は、前記蓄電ユニットが、化学電池とキャパシタとフライホイールの少なくとも１つで構成されている点にある。

上記特徴構成によれば、上記蓄電ユニットを作動させて、系統停電時に突入電流等の高速な負荷変動を吸収することができる。

＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して第１実施形態の電力供給システムについて説明する。
図１は、第１実施形態の電力供給システムの構成を説明する図である。図示するように、電力供給システムは、互いに接続される、複数の電力消費ユニットとしての９台の電力消費装置１０〜１８、複数の電力供給ユニットとしての９台の発電装置２０〜２８、及び、蓄電ユニットとしての蓄電装置４と、電力消費装置１０〜１８及び発電装置２０〜２８の少なくとも一方の作動を制御する制御手段Ｃとを備える。これらの電力消費装置１０〜１８、発電装置２０〜２８、及び、蓄電装置４は、直流線６で互いに接続されている。また、直流線６には、商用電力系統などの交流電源１が、整流器２を介して接続されている。

本実施形態では、電力消費ユニットが、交流負荷としての電力消費装置１０と、直流負荷としての電力消費装置１１〜１８とで構成される場合を例示する。電力消費装置１０は、遮断器３０、インバータ４９を介して直流線６に接続される。電力消費装置１１〜１８のそれぞれは、遮断器３１〜３８を介して直流線６に接続される。

発電装置２０〜２８は、直流発電装置又は交流発電装置を用いて構成される。直流発電装置としては、燃料電池などがある。また、交流発電装置としては、ガスエンジンの駆動力を用いたガスエンジン発電装置などがある。電力変換器４０〜４８はＤＣ／ＤＣ変換器又は整流器である。つまり、発電装置２０〜２８のそれぞれは、遮断器３０〜３８及び電力変換器４０〜４８を介して直流線６に接続されている。

蓄電装置４は、化学電池とキャパシタとフライホイールとのうちの少なくとも一つを備えて構成される。本実施形態では、蓄電装置４としての電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）がＤＣ／ＤＣ変換器５を介して直流線６に接続された構成を例示する。よって、蓄電装置４の蓄電量は、そのキャパシタの出力端子間電圧（以下、「キャパシタ電圧Ｖ_EDLC」と表記することもある）に相当する。キャパシタ４の蓄電量は、突然の事故時においても直流線６の電圧を適正に保つことができるように、キャパシタ電圧Ｖ_EDLCが設定下限電圧値Ｖ_LL以上、設定上限電圧値Ｖ_UL以下の設定電圧範囲内にあることが好ましい。そこで、本願では以下のような制御が行われる。

制御手段Ｃは、キャパシタ４の出力端子間電圧の検出結果に基づいて、キャパシタ４の蓄電量が所定の値（上記設定上限電圧値Ｖ_UL）を上回ると、複数の電力消費装置１０〜１８の合計電力消費量より、複数の発電装置２０〜２８の合計電力供給量が小さくなるように、電力消費装置１０〜１８及び発電装置２０〜２８の少なくとも一方の作動を制御する。つまり、制御手段Ｃは、キャパシタ４の蓄電量が過剰であると見なせる場合には、キャパシタ４からの放電を行うための放電モードで電力消費装置１０〜１８及び発電装置２０〜２８の少なくとも一方の作動を制御する。

また、制御手段Ｃは、キャパシタ４の蓄電量が所定の値（上記設定下限電圧値Ｖ_LL）を下回ると、複数の電力消費装置１０〜１８の合計電力消費量より、複数の発電装置２０〜２８の合計電力供給量が大きくなるように、電力消費装置１０〜１８及び発電装置２０〜２８の少なくとも一方の作動を制御する。つまり、制御手段Ｃは、キャパシタ４の蓄電量が不足していると見なせる場合には、キャパシタ４への充電を行うための充電モードで電力消費装置１０〜１８及び発電装置２０〜２８の少なくとも一方の作動を制御する。

図２は、制御手段Ｃが行う、発電装置の作動制御のフローチャートである。尚、本実施形態では、交流電源１との間で電力のやり取りを行わないので、整流器２を停止させている。

工程１００において、制御手段Ｃは、キャパシタ電圧Ｖ_EDLCが、設定下限電圧値Ｖ_LL以上、設定上限電圧値Ｖ_UL以下の設定電圧範囲内にあるか否かを判定する。つまり、制御手段Ｃは、キャパシタ４の蓄電量が適正な範囲にあるか否かを判定している。
制御手段Ｃは、キャパシタ電圧Ｖ_EDLCが設定下限電圧値Ｖ_LLより小さいとき（Ｖ_EDLC＜Ｖ_LL）、キャパシタ４の蓄電量が不足していると判定し、工程１０２に移行して充電モードでの制御を開始する。制御手段Ｃは、キャパシタ電圧Ｖ_EDLCが設定上限電圧値：Ｖ_ULより大きいとき（Ｖ_UL＜Ｖ_EDLC）、キャパシタ４の蓄電量が過剰であると判定し、工程１０６に移行して放電モードでの制御を開始する。また、制御手段Ｃは、キャパシタ電圧Ｖ_EDLCがその設定電圧範囲内にあるとき（Ｖ_LL≦Ｖ_EDLC≦Ｖ_UL）、キャパシタ４の蓄電量が適正範囲内にあると判定して、工程１０４に移行して現在の制御モード（充電モード又は放電モード）を維持する決定を下す。

次に、工程１０８において制御手段Ｃは、キャパシタ４からの出力が設定下限出力値以上、設定上限出力値以下の設定範囲内にあるか否かを判定する。ここで、キャパシタ４からの出力は、複数の電力消費装置１０〜１８の合計電力消費量から、複数の発電装置２０〜２８の合計電力供給量を減算した値である。よって、キャパシタ４からの出力が正の値であれば、キャパシタ４から放電されていることを意味し、キャパシタ４からの出力が負の値であれば、キャパシタ４に充電されていることを意味する。

従って、制御手段Ｃは、充電モードでは、キャパシタ４への充電が行われるように、複数の電力消費装置１０〜１８の合計電力消費量より、複数の発電装置２０〜２８の合計電力供給量が大きくなるように、電力消費装置１０〜１８及び発電装置２０〜２８の少なくとも一方の作動を制御する。また、制御手段Ｃは、放電モードでは、キャパシタ４からの放電が行われるように、複数の電力消費装置１０〜１８の合計電力消費量より、複数の発電装置２０〜２８の合計電力供給量が小さくなるように、電力消費装置１０〜１８及び発電装置２０〜２８の少なくとも一方の作動を制御する。

本実施形態において、発電装置２０〜２８は、設定出力での運転状態及び停止状態の何れかの状態に制御される。例えば、発電装置２０〜２８は、定格出力で運転されるか、或いは、停止しているかの何れかである。発電装置２０〜２８の定格出力が、何れも３００Ｗである場合、発電装置２０〜２８のそれぞれが出力し得る電力は０Ｗ又は３００Ｗである。
従って、制御手段Ｃは、合計電力消費量より合計電力供給量が大きくなるようにするためには、幾つかの発電装置を始動して、合計電力供給量を大きくすればよい。また、制御手段Ｃは、合計電力消費量より合計電力供給量が小さくなるようにするためには、幾つかの発電装置を停止して、合計電力供給量を小さくすればよい。

よって、放電モードにおいて、キャパシタ４からの出力Ｐ_EDLCがＰ_EDLC＞３００Ｗ（以下、簡単のため、Ｐ_EDLCの不等式において、単位Ｗを省略する）であるとき、定格出力が３００Ｗである発電装置を１台又は複数台始動させると、キャパシタ４からの出力が０≦Ｐ_EDLC≦３００になる。例えば、図３は、放電モード及び充電モードのそれぞれにおける合計電力消費量と合計電力供給量とキャパシタ４の充放電量との関係を模式的に示す図である。図３（ａ）に示すように、放電モードでは、キャパシタ４からの出力（この場合は、「放電」）が０≦Ｐ_EDLC≦３００になるためには、発電装置を２台稼動させればよい。

また、充電モードにおいて、キャパシタ４からの出力Ｐ_EDLCがＰ_EDLC＜−３００であるとき、定格出力が３００Ｗである発電装置を１台又は複数台停止させると、キャパシタ４からの出力が−３００≦Ｐ_EDLC≦０の間になる。例えば、図３（ｂ）に示すように、キャパシタ４からの出力（この場合は、「充電」）が−３００≦Ｐ_EDLC≦０になるためには、発電装置を３台稼動させればよい。

以上のように、工程１０８において制御手段Ｃは、充電モードのときには−３００≦Ｐ_EDLC≦０であるか否かの判定を行い、放電モードのときには０≦Ｐ_EDLC≦３００であるか否かの判定を行う。制御手段Ｃは、Ｐ_EDLCが上限値をオーバーしているとき（即ち、充電モードにおいて０＜Ｐ_EDLCであるとき、及び、放電モードにおいてＰ_EDLC＞３００であるとき）、工程１１６に移行する。つまり、充電モードにおいてキャパシタ４への充電量が不足しているとき、キャパシタ４への充電量を増加させるべく、発電装置の運転台数を増加させる。また、放電モードにおいてキャパシタ４からの放電量が過剰であるとき、キャパシタ４からの放電量を減少させるべく、発電装置の運転台数を増加させる。

また、制御手段Ｃは、Ｐ_EDLCが下限値をオーバーしているとき、（即ち、充電モードにおいてＰ_EDLC＜−３００であるとき、及び、放電モードにおいてＰ_EDLC＜０であるとき）、工程１１０に移行する。つまり、充電モードにおいてキャパシタ４への充電量が過剰であるとき、キャパシタ４への充電量を減少させるべく、発電装置の運転台数を減少させる。また、放電モードにおいてキャパシタ４からの放電量が不足しているとき、キャパシタ４からの放電量を増加させるべく、発電装置の運転台数を減少させる。

一方で、制御手段Ｃは、Ｐ_EDLCが下限値及び上限値の間にあるとき（即ち、充電モードにおいて−３００≦Ｐ_EDLC≦０であるとき、及び、放電モードにおいて０≦Ｐ_EDLC≦３００であるとき）、工程１１４に移行する。

つまり、制御手段Ｃは、電力消費装置の合計電力消費量と発電装置の合計電力供給量との差が、発電装置の上記設定出力（例えば、定格出力）以下となるように、発電装置の運転台数を制御している。本実施形態では、制御手段Ｃは、発電装置２０〜２８の定格出力が何れも３００Ｗである場合において、放電モードではキャパシタ４からの出力Ｐ_EDLCが０≦Ｐ_EDLC≦３００となるように発電装置の運転台数を制御し、充電モードでは−３００≦Ｐ_EDLC≦０となるように発電装置の運転台数を制御している。その結果、過剰な放電や充電が行われないようにできる。

工程１１０において制御手段Ｃは、少なくとも１つの発電装置を停止可能か否かを判定する。制御手段Ｃは、少なくとも１つの発電装置を停止可能であるときには工程１１２に移行して停止させ、停止不可能であるときには工程１１４に移行する。
工程１１６において制御手段Ｃは、少なくとも１つの発電装置を始動可能か否かを判定する。制御手段Ｃは、少なくとも１つの発電装置を始動可能であるときには工程１１８に移行して始動させ、始動不可能であるときには工程１１４に移行する。
工程１１４において制御手段Ｃは、発電装置の運転状態を維持するべく、発電装置の始動及び停止を新たに行わない。

また、図２のフローチャートにおいて、電力消費装置１０〜１８の作動を制御することで、合計電力消費量より合計電力供給量が小さくなるように、又は、合計電力消費量より合計電力供給量が大きくなるようにしてもよい。その場合、工程１１０〜１１８において、発電装置２０〜２８の稼動状態はそのままで、電力消費装置１０〜１８の消費電力を変更するように改変すればよい。

図４は、充電モード及び放電モードが切り換わるときのキャパシタ電圧の変化状況を説明するためのグラフである。上述したように、制御手段Ｃは、時刻ｔ１以前において電力供給システムが放電モードにあるとき、合計電力消費量より合計電力供給量が小さくなるように電力消費装置１０〜１８及び発電装置２０〜２８の少なくとも一方の作動を制御するため、キャパシタ４の蓄電量は低下し、キャパシタ電圧Ｖ_EDLCも低下する。
制御手段Ｃは、時刻ｔ１においてキャパシタ電圧が設定下限電圧値Ｖ_LLより小さくなると、上述したように電力供給システムを充電モードに移行させ、合計電力消費量より合計電力供給量が大きくなるように電力消費装置１０〜１８及び発電装置２０〜２８の少なくとも一方の作動を制御する。その結果、キャパシタ４の蓄電量は増加し、キャパシタ電圧Ｖ_EDLCも増加する。その後、制御手段Ｃは、時刻ｔ２においてキャパシタ電圧が設定上限電圧値Ｖ_ULより大きくなると、電力供給システムを放電モードに移行させる。

このように、制御手段Ｃが、図２及び図３を参照して説明したような制御を行うことで、キャパシタ電圧Ｖ_EDLCを設定範囲内（Ｖ_LL≦Ｖ_EDLC≦Ｖ_UL）で確保しつつ、直流線６の電圧を適切な値に保つことができる。

以下に、制御手段Ｃが図２に示した制御を行った場合のシミュレーション結果の説明を行う。図５は、図１の電力供給システムの構成を模擬した回路であり、この回路においてシミュレーションを行った。図５に示す回路には、複数の電力消費ユニット（電力消費装置１０〜１８）の集約分を模擬する電力負荷Ｄと、複数の電力供給ユニット（発電装置２０〜２８）を模擬する直流電流源Ｇ１〜Ｇ９と、蓄電装置４とが設けられている。また、図６は、シミュレーションにおいて図２のフローチャートに示した制御を行っているときの合計電力消費量及び合計電力供給量の時間的変化を示すグラフであり、図７はシミュレーションにおけるキャパシタ電圧Ｖ_EDLCの時間的変化を示すグラフであり、図８はシミュレーションにおける放電モード及び充電モードの推移を示すグラフであり、図９はシミュレーションにおける直流線６の電圧Ｖ_DCの時間的変化を示すグラフである。

図５の回路において、電力負荷Ｄは、抵抗Ｒと可変抵抗Ｒ_Vとで構成される。抵抗Ｒは１１５６Ωであり、抵抗Ｒ_Vは４８．１６７Ω〜２８９Ωの間で５秒間に１回だけランダムに変化する。直流線６の電圧が３４０Ｖであるとすると、電力負荷Ｄの抵抗変動は５００Ｗ〜２５００Ｗの負荷変動に相当する。直流電流源Ｇ１〜Ｇ９は、３００Ｗ（直流線６の電圧が３４０Ｖであるとすると０．８８２３Ａ）での運転状態と停止状態の何れかの状態で稼動する。蓄電装置４は、キャパシタＣ_EDLCとその内部抵抗Ｒ_EDLCとで構成され、直流線６との間でＤＣ／ＤＣ変換器５を介して接続される。Ｒ_EDLCは０．１６Ωであり、Ｃ_EDLCは１８Ｆである。また、Ｌ＝７ｍＨであり、Ｃ１＝９４００μＦである。
また、このシミュレーションにおいて、設定下限電圧値Ｖ_LLは１４０Ｖであり、設定上限電圧値：Ｖ_ULは１５０Ｖである。よって、制御手段Ｃは、キャパシタ電圧Ｖ_EDLCが１４０≦Ｖ_EDLC≦１５０の範囲で保たれるような制御を行う。

図６に示すように、合計電力消費量はランダムに変動されており、制御手段Ｃは、それに対応して合計電力供給量を制御している。例えば、制御手段Ｃは、時刻４０秒まではこの電力供給システムを放電モードで動作させていることから、合計電力消費量より合計電力供給量が小さくなるように、合計電力供給量（即ち、直流電流源Ｇ１〜Ｇ９の稼動台数）を制御する。その結果、図７に示すように、時刻４０秒まではキャパシタ電圧Ｖ_EDLCは減少傾向を示す。その間、直流線６の電圧は３４０Ｖを保っている。
時刻４０秒において、合計電力消費量が急激に増加したとき、キャパシタ４からの放電量が急上昇するため、図７に示すようにキャパシタ電圧が設定下限電圧値：１４０Ｖよりも小さくなる。そのため、制御手段Ｃは、電力供給システムの制御を放電モードから充電モードに移行させる。

制御手段Ｃは、電力供給システムを充電モードで動作させるとき、合計電力消費量より合計電力供給量が大きくなるように、合計電力供給量（即ち、直流電流源Ｇ１〜Ｇ９の稼動台数）を制御する。その結果、時刻４０秒以降において、キャパシタ電圧Ｖ_EDLCは多少の増減はあるものの増加傾向を示す。その間、直流線６の電圧Ｖ_DCは３４０Ｖを保っている。

以上のように、シミュレーション結果からは、図２のフローチャートに示した電力供給システムの動作制御を行うと、蓄電装置の蓄電量を設定範囲内に保ちつつ、直流線６の電圧を一定電圧に保つことができる、即ち、電力消費装置に電力を適切に供給できることが確認された。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の電力供給システムは、交流電源１及び整流器２が稼動して直流線６に連系されている点で第１実施形態の電力供給システムと異なっている。以下に第２実施形態の電力供給システムについて説明するが、第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。

第２実施形態の電力供給システムは、必要な電力の一部を、発電装置２０〜２８の何れかで賄い、必要な電力の残りを交流電源１からの買電とキャパシタ４からの放電で賄うシステムである。

本実施形態において、制御手段Ｃは、キャパシタ４の蓄電量が所定の値を上回ると放電モードとなって、電力消費装置１０〜１８の合計電力消費量より、発電装置２０〜２８の合計電力供給量が小さくなるように、電力消費装置１０〜１８及び発電装置２０〜２８の少なくとも一方の作動を制御する。
また、制御手段Ｃは、キャパシタ４の蓄電量が所定の値を下回ると充電モードとなって、電力消費装置１０〜１８の合計電力消費量より、発電装置２０〜２８の合計電力供給量が大きくなるように、電力消費装置１０〜１８及び発電装置２０〜２８の少なくとも一方の作動を制御する。
具体的には、制御手段Ｃは、電力消費装置１０〜１８の負荷調整を行うことで、或いは、発電装置２０〜２８の台数制御等による出力調整を行うことで、上記合計電力消費量よりも上記合計電力供給量を小さく又は大きくさせる。なお、電力消費装置１０〜１８の合計電力消費量と発電装置２０〜２８の合計電力供給量の差で発生する電力の過不足量は、交流電源１とキャパシタ４により調整される。

＜第３実施形態＞
第３実施形態の電力供給システムは、発電装置２０〜２８を作動させない点で第２実施形態と異なっている。つまり、直流線６に供給される電力は交流電源１からの買電で賄われるので、発電装置２０〜２８を設けなくてもよい。

本実施形態において、制御手段Ｃは、キャパシタ４の蓄電量が所定の値を上回ると放電モードとなって、電力消費装置１０〜１８の合計電力消費量より、交流電源１からの買電量が小さくなるように、電力消費装置１０〜１８の作動及び交流電源１からの買電量の少なくとも一方を制御する。
また、制御手段Ｃは、キャパシタ４の蓄電量が所定の値を下回ると充電モードとなって、電力消費装置１０〜１８の合計電力消費量より、交流電源１からの買電量が大きくなるように、電力消費装置１０〜１８の作動及び交流電源１からの買電量の少なくとも一方を制御する。
具体的には、制御手段Ｃは、電力消費装置１０〜１８の負荷調整を行うことで、或いは、整流器２の作動を制御して交流電源１からの買電量を制御することで、上記合計電力消費量よりも交流電源１からの買電量を小さく又は大きくさせる。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、電力供給システムが、９台の電力消費装置、９台の発電装置、１台の蓄電装置を備えた例を説明したが、他の数の電力消費装置、発電装置及び蓄電装置を備えていてもよい。
また、１つの電力消費ユニット、電力供給ユニット及び蓄電ユニットは、それぞれ１台の電力消費装置、発電装置及び蓄電装置で構成されている場合や、複数台の電力消費装置、発電装置及び蓄電装置で構成されている場合などがある。或いは、１台の発電装置の電力供給量を設定出力毎にステップ状に変化させることで複数台の発電装置の動作を模擬し、見かけ上、複数の電力供給ユニットを１台の発電装置で構成することもできる。

＜２＞
上記実施形態において、制御手段Ｃは、蓄電ユニットの蓄電量が所定の値（上記設定上限電圧値Ｖ_UL）よりも大きい場合に放電モードに移行し、蓄電ユニットの蓄電量が所定の値（上記設定下限電圧値Ｖ_LL）よりも小さい場合に充電モードに移行するように動作する。つまり、上記実施形態では放電モードに移行するときの電圧（所定の値）と、充電モードに移行するときの電圧（所定の値）とが異なるように設定していたが、制御手段Ｃが同じ基準電圧を用いて電力供給システムを放電モードと充電モードとの間で切り換えてもよい。

例えば、制御手段Ｃが、蓄電装置４の蓄電量が基準電圧Ｖ_Rを上回ると、電力供給システムを放電モードで作動させ、蓄電装置４の蓄電量が同じ基準電圧Ｖ_Rを下回ると、電力供給システムを充電モードで作動させるように構成してもよい。そして、蓄電装置４の蓄電量が基準電圧Ｖ_Rに等しい場合には制御モードを維持すればよい。また、放電モードと充電モードとを切り換えるときの制御のハンチングを防止するために、上記基準電圧Ｖ_Rの前後に不感帯を設けてもよい。

本発明に係る電力供給システムは、蓄電ユニットの蓄電量を常に適切な範囲内で確保するようなシステムに利用できる。

第１実施形態の電力供給システムの構成を説明する図 発電装置の作動制御のフローチャート 放電モード及び充電モードのそれぞれにおける合計電力消費量と合計電力供給量とキャパシタの充放電量との関係を模式的に示す図 充電モード及び放電モードが切り換わるときのキャパシタ電圧の変化状況を説明するためのグラフ 図１の電力供給システムの構成を模擬した回路 シミュレーションにおいて、図２のフローチャートに示した制御を行っているときの合計電力消費量及び合計電力供給量の時間的変化を示すグラフ キャパシタ電圧の時間的変化を示すグラフ シミュレーションにおける放電モード及び充電モードの推移を示すグラフ シミュレーションにおける直流線の電圧の時間的変化を示すグラフ

符号の説明

１ 交流電源（商用電力系統）
４ キャパシタ（蓄電装置、蓄電ユニット）
６ 直流線
１０〜１８ 電力消費装置（電力消費ユニット）
２０〜２８ 発電装置（電力供給ユニット）
Ｃ 制御手段

Claims (8)

1. 互いに接続される、複数の電力消費ユニット、複数の電力供給ユニット及び蓄電ユニットと、前記電力消費ユニット及び前記電力供給ユニットの少なくとも一方の作動を制御する制御手段とを備える電力供給システムであって、
   前記制御手段は、
   前記蓄電ユニットの蓄電量が所定の値を上回ると、前記複数の電力消費ユニットの合計電力消費量より、前記複数の電力供給ユニットの合計電力供給量が小さくなるように、前記電力消費ユニット及び前記電力供給ユニットの少なくとも一方の作動を制御し、
   前記蓄電ユニットの蓄電量が所定の値を下回ると、前記複数の電力消費ユニットの合計電力消費量より、前記複数の電力供給ユニットの合計電力供給量が大きくなるように、前記電力消費ユニット及び前記電力供給ユニットの少なくとも一方の作動を制御する構成を備えた電力供給システム。
2. 前記複数の電力供給ユニットが、設定出力での運転状態及び停止状態の何れかの状態に制御される複数の発電装置であって、
   前記制御手段は、前記発電装置の運転台数を制御して、前記複数の発電装置の合計電力供給量を調節する構成を備えた請求項１記載の電力供給システム。
3. 前記制御手段は、前記複数の電力消費ユニットの合計電力消費量と前記複数の発電装置の合計電力供給量との差が、前記発電装置の前記設定出力以下となるように、前記発電装置の運転台数を制御する構成を備えた請求項２記載の電力供給システム。
4. 前記複数の電力消費ユニット、前記複数の電力供給ユニット及び前記蓄電ユニットが、共通の直流線で互いに接続されている請求項１〜３の何れか一項に記載の電力供給システム。
5. 商用電力系統が、前記複数の電力消費ユニット、前記複数の電力供給ユニット及び前記蓄電ユニットと接続されている請求項１〜３の何れか一項に記載の電力供給システム。
6. 前記商用電力系統が整流器を介して、前記複数の電力消費ユニット、前記複数の電力供給ユニット及び前記蓄電ユニットと、共通の直流線で互いに接続されている請求項５記載の電力供給システム。
7. 商用電力系統と共に互いに接続される、複数の電力消費ユニット及び蓄電ユニットと、前記電力消費ユニットの作動及び前記商用電力系統からの買電量の少なくとも一方を制御する制御手段とを備える電力供給システムであって、
   前記制御手段は、
   前記蓄電ユニットの蓄電量が所定の値を上回ると、前記複数の電力消費ユニットの合計電力消費量より、前記商用電力系統からの買電量が小さくなるように、前記電力消費ユニットの作動及び前記商用電力系統からの買電量の少なくとも一方を制御し、
   前記蓄電ユニットの蓄電量が所定の値を下回ると、前記複数の電力消費ユニットの合計電力消費量より、前記商用電力系統からの買電量が大きくなるように、前記電力消費ユニットの作動及び前記商用電力系統からの買電量の少なくとも一方を制御する構成を備えた電力供給システム。
8. 前記蓄電ユニットが、化学電池とキャパシタとフライホイールの少なくとも１つで構成されている請求項１〜７の何れか一項に記載の電力供給システム。

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