JP2011152013A - フライホイール蓄電システム - Google Patents

Abstract

【課題】電力の固定損失を低減しつつ系統負荷に対する電力供給の信頼性を高めることができるフライホイール蓄電システムを提供する。
【解決手段】フライホイール蓄電システム１は、複数のフライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄと、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの運転を制御するコントローラ２２とを備えており、コントローラ２２は、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの全てを蓄電された電力の出力が可能な待機状態にしておき、電力を供給すべき負荷の負荷状態に応じて、電力を出力させる出力状態にするフライホイール蓄電装置の数を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のフライホイール蓄電装置を備えるフライホイール蓄電システムに関する。

フライホイール蓄電装置は、ローターに設けられたフライホイールと、ローターに取り付けられたモータ／発電機と、ローターを支持する軸受部と、これらを収容する容器とを備えており、電力エネルギーをフライホイールの回転エネルギーに変換することによって蓄電するものである。フライホイール蓄電システムは、必要となる電力貯蔵量に応じて上記のフライホイール蓄電装置を複数備えており、例えば主電源からの電力が不足した場合に複数のフライホイール蓄電装置の各々の運転状態を統括して制御することにより系統負荷に電力を供給する。

以下の特許文献１には、複数のフライホイール蓄電装置を備えるフライホイール蓄電システムにおいて、電源停止時におけるフライホイール蓄電装置の運転方法として、以下に示す２つの運転方法が開示されている。
（１）全てのフライホイール蓄電装置を同時に運転させ、系統負荷で必要となる電力を全てのフライホイール蓄電装置で常時負担する運転方法
（２）複数のフライホイール蓄電装置のうちの運転させるべきフライホイール蓄電装置を順次切り替え、系統負荷に対する電力供給を常に１台のみで行う運転方法

特開２０００−１５２５２１号公報

ところで、フライホイール蓄電装置においてフライホイールの回転エネルギーとして蓄えられているエネルギーを電力エネルギーに変換する場合には、蓄えられたエネルギーの一部がフライホイール蓄電装置の内部で消費されてしまう。例えば、ローターに取り付けられたモータ／発電機を励磁するための電力や、モータ／発電機で発電された電力を変換する電力変換器の駆動のための電力が固定損失として消費される。

このため、上述した（１）の運転方法のように、電源停止時に全てのフライホイール蓄電装置を同時に運転させてしまうと、フライホイール蓄電装置の台数分の固定損失が生じてしまい非効率であるという問題がある。また、上述した（１）の運転方法は、系統負荷で必要となる電力を全てのフライホイール蓄電装置で負担するものであるため、その制御が複雑であるという問題もある。

また、上述した（２）の運転方法は、複数のフライホイール蓄電装置のうちのある１つのフライホイール蓄電装置のみを一時に運転させ、そのフライホイール蓄電装置の残存電力量が供給限界に達したときに、次の新たなフライホイール蓄電装置を運転させるものである。このため、新たなフライホイール蓄電装置の運転開始に失敗してしまうと、系統負荷に対する電力供給が行われなくなる虞が考えられ、フライホイール蓄電装置の運転切り替え時の信頼性に課題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電力の固定損失を低減しつつ系統負荷に対する電力供給の信頼性を高めることができるフライホイール蓄電システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のフライホイール蓄電システムは、複数のフライホイール蓄電装置（１０ａ〜１０ｄ）と、該フライホイール蓄電装置の動作を制御する制御装置（２２）とを備えるフライホイール蓄電システム（１）において、前記制御装置は、前記複数のフライホイール蓄電装置の全てを蓄電された電力の出力が可能な待機状態にしておき、電力を供給すべき負荷の負荷状態に応じて、電力を出力させる出力状態にするフライホイール蓄電装置の数を制御することを特徴としている。
また、本発明のフライホイール蓄電システムは、前記制御装置が、出力状態にあるフライホイール蓄電装置の充電状態が予め設定された中間充電状態になったときに、前記複数のフライホイール蓄電装置のうちの他のフライホイール蓄電装置を出力状態にする制御を行うことを特徴としている。
また、本発明のフライホイール蓄電システムは、前記制御装置が、出力状態にあるフライホイール蓄電装置の数が変化した場合であって前記負荷の負荷状態が変わらないときには、前記出力状態にあるフライホイール蓄電装置から出力される電力の和が変化の前後で変化しないように制御することを特徴としている。
また、本発明のフライホイール蓄電システムは、前記制御装置が、前記負荷の負荷状態が予め設定された基準状態を超えた場合には、出力状態にするフライホイール蓄電装置の数を増加させる制御を行うことを特徴としている。
また、本発明のフライホイール蓄電システムは、前記制御装置が、前記複数のフライホイール蓄電装置を充電する場合には、前記複数のフライホイール蓄電装置の各々が充電されるタイミングを異ならせて、充電状態にあるフライホイール蓄電装置を一時に１台のみとする制御を行うことを特徴としている。
また、本発明のフライホイール蓄電システムは、前記負荷に供給される電流を検出する電流検出器（２５）を備えており、前記制御装置は、前記電流検出器の検出結果に基づいて前記負荷の負荷状態を求めることを特徴としている。

本発明によれば、複数のフライホイール蓄電装置の全てを蓄電された電力の出力が可能な待機状態にしておき、電力を供給すべき負荷の負荷状態に応じて、電力を出力させる出力状態にするフライホイール蓄電装置の数を制御しているため、電力の固定損失を低減しつつ系統負荷に対する電力供給の信頼性を高めることができるという効果がある。

本発明の一実施形態によるフライホイール蓄電システムの要部構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるフライホイール蓄電システムの動作を説明するグラフである。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態によるフライホイール蓄電システムについて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態によるフライホイール蓄電システムの要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、フライホイール蓄電システム１は、複数のフライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄと、系統側と負荷側との間に設けられた切替制御装置２０とを備えており、系統負荷の二次電源として活用されるものである。

つまり、図中の系統側から負荷側に供給される電力を用いて予めフライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄを充電しておき、例えば瞬低（瞬時電圧低下）や停電が生じて系統側から負荷側に供給される電力が不足した場合にフライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄに蓄電された電力を負荷側に供給するものである。尚、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの各々の出力は、例えば２００ｋＷ〜数ＧＷ程度である。

フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄは、フライホイールチャンバ内に、フライホイール１１、モータ／発電機１２、インバータ１３、及び回転センサ１４を収容した構成であり、外部から供給される電力をフライホイール１１の回転エネルギーに変換して蓄電する。これらフライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄは、切替制御装置２０に接続された補助系統ＳＬに並列接続されている。

フライホイール１１は、モータ／発電機１２と同心に誘導回転する円盤である。このフライホイール１１は、モータ／発電機１２の回転駆動によって回転し、モータ／発電機１２による回転駆動が停止しても慣性によって回転し続ける。モータ／発電機１２は、インバータ１３から供給される交流の駆動電力によってモータとしてフライホイール１１を回転駆動する。また、慣性によって回転するフライホイール１１の回転速度を減速させることによって回転エネルギーを電気エネルギーへ変換する発電機として機能する。尚、フライホイール１１及びモータ／発電機１２を収容するフライホイールチャンバは、これらの動作を妨げる空気抵抗を低減するためにその内部が真空にされている。

インバータ１３は、切替制御装置２０から補助系統ＳＬに供給される直流電力をモータ／発電機１２の駆動に適した電圧を有する交流電力に変換し、変換した交流電力によってモータ／発電機１２をモータとして駆動する。また、モータ／発電機１２から供給される交流電力を補助系統ＳＬの電圧に等しい電圧（例えば、６００［Ｖ］）を有する直流電力に変換して補助系統ＳＬに出力する。このインバータ１３の動作の切り替えは、切替制御装置２０に設けられたコントローラ２２によって制御される。

回転センサ１４は、フライホイール１１の回転数を検出する。上述した通り、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄは、外部から供給される電力をフライホイール１１の回転エネルギーに変換して蓄電するものであるため、フライホイール１１が停止している場合の充電量は零であり、フライホイール１１の回転速度が速くなるにつれて充電量が多くなる。回転センサ１４は、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの充電量を求めるために設けられており、その検出結果は切替制御装置２０に設けられたコントローラ２２に出力される。

切替制御装置２０は、電源供給系統切替回路２１、コントローラ２２（制御装置）、交流電圧計２３、直流電圧計２４、及び交流電流計２５（電流検出器）を備えており、電力の供給系統の切り替え制御、及びフライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの運転状態の制御を行う。電源供給系統切替回路２１は、交流スイッチ２１ａとインバータ／コンバータ２１ｂとを備える。交流スイッチ２１ａは、系統側と負荷側との間に設けられ、コントローラ２２の制御によって開状態又は閉状態になる半導体スイッチである。

交流スイッチ２１ａが閉状態になると系統側と負荷側とが電気的に導通状態になり、例えば４００［Ｖ］の電圧を有する交流電力が系統側から負荷側に供給される。これに対し、交流スイッチ２１ａが開状態になると系統側と負荷側とが電気的に絶縁状態になり、系統側から負荷側への電力供給が遮断される。このように、交流スイッチ２１ａの開閉状態を制御することにより、系統側から負荷側への電力供給が制御される。

インバータ／コンバータ２１ｂは、負荷側と補助系統ＳＬとの間に設けられ、コントローラ２２の制御の下で直流／交流変換を行うインバータ、又は交流／直流変換を行うコンバータとして動作する。具体的には、コンバータとして動作する場合には、系統側から負荷側に供給される電圧が４００［Ｖ］の交流電力の一部を、電圧が６００［Ｖ］の直流電流に変換して補助系統ＳＬに出力する。また、インバータとして動作する場合には、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄから補助系統ＳＬを介して供給される電圧が６００［Ｖ］の直流電力を、電圧が４００［Ｖ］の交流電力に変換して負荷側に出力する。

コントローラ２２は、交流スイッチ２１ａの開閉状態の制御、インバータ／コンバータ２１ｂの動作の切り替え制御、及びフライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの運転状態の制御を行う。具体的には、交流電圧計２３の検出結果を参照して１秒程度以下の瞬低や２０分程度以下の停電が生じたと判断した場合には、交流スイッチ２１ａを開状態にするとともにインバータ／コンバータ２１ｂをインバータとして動作させ、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの全てを待機状態にする。そして、負荷側の負荷状態に応じて出力状態にするフライホイール蓄電装置の数を制御する。

ここで、上記の「待機状態」とは、電力の出力はされていないものの、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの各々に蓄電された電力の出力が可能となっている状態をいう。また、上記の「出力状態」とはフライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの少なくとも１つから蓄電された電力が実際に出力されている状態をいう。フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの全てを待機状態にしてから、出力状態にするフライホイール蓄電装置の数を制御するのは、運転開始の失敗による信頼性低下を防止するためである。

つまり、コントローラ２２の制御によっては、上記の待機状態にすることなく上記の出力状態でフライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの運転を開始させることも可能である。しかしながら、かかる制御を行うと運転開始に失敗した場合には、意図したタイミングで電力の出力が行われない虞がある。これに対し、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの運転を開始させて上記の待機状態にしてしまえば、運転状態を出力状態に変えるときに失敗が生ずることがないため、意図したタイミングで確実に電力の出力を行うことができ、信頼性を向上させることができる。尚、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄを待機状態にする場合であっても運転開始の失敗が生ずることはあるが、運転状態を出力状態に変える時点までに再度の運転開始により待機状態になっていれば良い。

また、負荷側の負荷状態に応じて出力状態にするフライホイール蓄電装置の数を制御するのは固定損失を極力抑えるためである。つまり、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの全てを常時出力状態にしてしまうとフライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの台数分の固定損失が生じてしまい非効率であるため、本実施形態では負荷側の負荷状態に応じて必要最小限のフライホイール蓄電装置を出力状態にすることで固定損失を抑えることとしている。

また、コントローラ２２は、上記の制御に加えて、出力状態にあるフライホイール蓄電装置（例えば、フライホイール蓄電装置１０ａ）の充電状態が予め設定された中間充電状態になったときに、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄのうちの他のフライホイール蓄電装置（例えば、フライホイール蓄電装置１０ｂ）を出力状態にする制御を行う。ここで、中間充電状態とは、フライホイール蓄電装置が未充電である状態（残存電力量が供給限界に達した状態）及び満充電の状態以外の状態をいい、例えば最大充電量の５０％になる充電状態、或いは最大充電量の９０％になる充電状態をいう。

また、コントローラ２２は、直流電圧計２４の検出結果を参照して補助系統ＳＬの電圧が一定（例えば、６００［Ｖ］）になるように、且つ出力状態にあるフライホイール蓄電装置の数が変化した場合であって負荷側の負荷状態が変わらないときには、出力状態にあるフライホイール蓄電装置から出力される電力の和が変化の前後で変化しないように制御する。例えば、フライホイール蓄電装置１０ａのみが出力状態にある場合のフライホイール蓄電装置１０ａから出力される電力と、フライホイール蓄電装置１０ａ，１０ｂが出力状態にある場合のフライホイール蓄電装置１０ａ，１０ｂの各々から出力される電力の和とが同じになるように制御する。尚、コントローラ２２は、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの各々に設けられた回転センサ１４の検出結果を用いて、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの充電量をそれぞれ求めて上記の制御を行う。

更に、コントローラ２２は、負荷側の負荷状態が予め設定された基準状態を超えた場合には、出力状態にするフライホイール蓄電装置の数を増加させる制御を行う。例えば、フライホイール蓄電装置１０ａ，１０ｂが出力状態である場合に、負荷側の負荷が９０％を超えた場合には、新たにフライホイール蓄電装置１０ｃを出力状態にする制御を行う。かかる制御を行うのは、９０％を超えた負荷を新たなフライホイール蓄電装置１０ｃから出力される電力によって賄うことにより、見かけ上の電力負荷平準化（ピークカット）をするためである。

また、コントローラ２２は、回転センサ１４の検出結果を参照してフライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄを充電する必要がある場合には、交流スイッチ２１ａを閉状態にするとともにインバータ／コンバータ２１ｂをコンバータとして動作させ、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄを充電させる制御を行う。ここで、コントローラ２２は、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの各々を充電するタイミングを異ならせて、充電状態にあるフライホイール蓄電装置を一時に１台のみとする制御を行う。これは、系統側から供給される電力がフライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの充電に費やされて、負荷側に供給される電力が不足するのを避けるためである。

交流電圧計２３は系統側に接続されて系統側に現れる電圧を検出し、直流電圧計２４は補助系統ＳＬに接続されて補助系統ＳＬに現れる電圧を検出する。また、交流電流計２５は、負荷側に流れる電流（交流電流）を検出する。この交流電流計２５の検出結果はコントローラ２２に出力され、負荷側の負荷状態を求めるために用いられる。

次に、上記構成におけるフライホイール蓄電システム１の動作について説明する。尚、以下では、交流スイッチ２１ａが閉状態にされて系統側から負荷側に電力が供給されている状態で停電が生じた場合の動作を例に挙げて説明する。尚、停電が生ずる前には、インバータ／コンバータ２１ｂがコンバータとして動作してフライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄに対する充電が行われており、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの全てが満充電の状態であるとする。また、以下では説明を簡単にするために、フライホイール蓄電システム１が４台のフライホイール蓄電装置を備えるとする。

図２は、本発明の一実施形態によるフライホイール蓄電システムの動作を説明するグラフである。図２中の上側のグラフＧ１は、負荷側の負荷の変動の一例を示すグラフであって、時間を横軸にとり、負荷を縦軸にとっている。また、図２中の下側のグラフＧ２は、フライホイール蓄電システム１が備えるフライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの放電量の変化の一例を示す図であって、時間を横軸にとり、放電量を縦軸にとっている。いま、図２中の時刻ｔ１で停電が生じたとすると、コントローラ２２は、交流電圧計２３の検出結果を参照して停電が生じたと判断する。

すると、コントローラ２２は、電源供給系統切替回路２１に対して制御信号を出力し、交流スイッチ２１ａを開状態にするとともにインバータ／コンバータ２１ｂをインバータとして動作させる。また、これと同時に、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄに制御信号を出力して運転を開始させ、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの全ての運転状態を待機状態にする。尚、運転開始に失敗したフライホイール蓄電装置については、再度の運転開始が行われる。

以上の処理が終了すると、コントローラ２２は交流電流計２５の検出結果を参照して負荷側の負荷状態を求め、その負荷状態に応じてフライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの運転状態を制御する。具体的には、まず図中の時刻ｔ２で制御信号を出力してフライホイール蓄電装置１０ａを出力状態にし、フライホイール蓄電装置１０ａからの電力の出力を開始させる。フライホイール蓄電装置１０ａから出力された電力（直流電力）は、補助系統ＳＬを介して切替制御装置２０に入力され、インバータ／コンバータ２１ｂで電圧が４００［Ｖ］の交流電力に変換されて負荷側に供給される。これにより、グラフＧ２中の曲線Ｌ１で示す通り、フライホイール蓄電装置１０ａの放電量は時間が経過するにつれて直線状に増加する。

コントローラ２２は、フライホイール蓄電装置１０ａからの放電が行われている間は、フライホイール蓄電装置１０ａに設けられた回転センサ１４の検出結果を用いてフライホイール蓄電装置１０ａの充電量を求めるとともに、交流電流計２５の検出結果を参照して負荷側の負荷状態を求めている。いま、時刻ｔ３においてフライホイール蓄電装置１０ａの放電量（充電量）が５０％になったとすると、コントローラ２２は、フライホイール蓄電装置１０ｂに制御信号を出力してフライホイール蓄電装置１０ｂを出力状態にし、フライホイール蓄電装置１０ｂからの電力の出力を開始させる。これにより、運転状態が出力状態であるフライホイール蓄電装置は２台になる。

このとき、コントローラ２２は、フライホイール蓄電装置１０ａのみが運転状態にある場合のフライホイール蓄電装置１０ａから出力される電力と、フライホイール蓄電装置１０ａ，１０ｂが運転状態にある場合のフライホイール蓄電装置１０ａ，１０ｂの各々から出力される電力の和とが同じになるように制御する。つまり、時刻ｔ２１〜ｔ３の間は負荷側に供給すべき電力をフライホイール蓄電装置１０ａのみで賄っていたが、時刻ｔ３からは２台のフライホイール蓄電装置１０ａ，１０ｂで賄うことができるため、フライホイール蓄電装置１０ａ，１０ｂの各々から出力される電力を下げる制御を行う。かかる制御を行うことで、図２中のグラフＧ２に示す通り、時刻ｔ２〜ｔ３の間の曲線Ｌ１の傾きよりも、時刻ｔ３〜ｔ４の曲線Ｌ１，Ｌ２の傾きが小さくなる。

いま、時刻ｔ４において負荷側の負荷が徐々に小さくなっていき、時刻ｔ５で負荷がほぼ０％になったとする。すると、コントローラ２２は、フライホイール蓄電装置１０ａ，１０ｂの各々に制御信号を出力して、負荷状態の変化に合わせてフライホイール蓄電装置１０ａ，１０ｂの各々から出力される電力を徐々に小さくする。そして、負荷がほぼ０％になった時刻ｔ５でフライホイール蓄電装置１０ａ，１０ｂを待機状態として電力の出力を停止させる。以上の制御を行うことで、図２中のグラフＧ２に示す通り、時刻ｔ４〜ｔ５の間の曲線Ｌ１，Ｌ２の傾きは徐々に小さくなっていき、時刻ｔ５で傾きは０になる。これにより、時刻ｔ５において運転状態が出力状態であるフライホイール蓄電装置は０台になる。

次いで、時刻ｔ６において負荷側の負荷が徐々に大きくなっていき、時刻ｔ８で約９０％程度になったとする。すると、コントローラ２２は、先に出力状態にあったフライホイール蓄電装置１０ａ，１０ｂの各々に制御信号を出力してこれらを再び出力状態にする。いま、時刻ｔ６と時刻ｔ８との間の時刻である時刻ｔ７において、フライホイール蓄電装置１０ａの放電量が予め設定された所定の放電量Ｘ％（例えば、９０％）になったとする。すると、コントローラ２２は、フライホイール蓄電装置１０ｃに制御信号を出力してフライホイール蓄電装置１０ｃを出力状態にし、フライホイール蓄電装置１０ｃからの電力の出力を開始させる。これにより、運転状態が出力状態であるフライホイール蓄電装置は３台になる。

グラフＧ２中の曲線Ｌ１，Ｌ２で示す通り、負荷側の負荷が徐々に大きくなる時刻ｔ６〜ｔ８の間は、フライホイール蓄電装置１０ａ，１０ｂの放電量は時間が経過するにつれて増加する。加えて、グラフＧ２中の挙億千Ｌ３で示す通り、時刻ｔ７〜ｔ８の間は、フライホイール蓄電装置１０ｃの放電量も時間が経過するにつれて増加する。また、時刻ｔ８が経過した直後もフライホイール蓄電装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃからは電力が出力され続けるため、これらの放電量は時刻ｔ８以後も増加する。

そして、時刻ｔ９でフライホイール蓄電装置１０ａの放電量が１００％になると、コントローラ２２はフライホイール蓄電装置１０ａを停止させるとともに、フライホイール蓄電装置１０ｄに対して制御信号を出力してフライホイール蓄電装置１０ｄからの電力の出力を開始させる。尚、時刻ｔ９において、運転状態が出力状態であるフライホイール蓄電装置は３台である。

以後、３台のフライホイール蓄電装置１０ｂ，１０ｃ，１０ｄから電力が出力されるため、グラフＧ２中の曲線Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に示す通り、フライホイール蓄電装置１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの放電量は時間の経過につれて徐々に大きくなる。このように、負荷側の負荷が約７５％以下である時刻ｔ２〜ｔ５の間は１台又は２台のフライホイール蓄電装置が出力状態とされる。これに対し、負荷側の負荷が約９０％程度である時刻ｔ８以後は３台のフライホイール蓄電装置が出力状態とされる。尚、負荷がほぼ０％となる時刻ｔ５〜ｔ６の間は、運転状態が出力状態であるフライホイール蓄電装置は０台である。

次に、図２中の時刻ｔ１０で復電したとすると、コントローラ２２は、交流電圧計２３の検出結果を参照して復電したと判断する判断する。すると、コントローラ２２は、交流スイッチ２１ａを閉状態にするとともにインバータ／コンバータ２１ｂをコンバータとして動作させ、フライホイール蓄電装置１０ａに制御信号を出力して充電状態にする。フライホイール蓄電装置１０ａの回転センサ１４の検出結果によってフライホイール蓄電装置１０ａが満充電になったと判断すると、コントローラ２２は、フライホイール蓄電装置１０ａに対する充電を停止させるとともに、フライホイール蓄電装置１０ｂに制御信号を出力して充電状態にする（時刻ｔ１１）。

また、フライホイール蓄電装置１０ｂの回転センサ１４の検出結果によってフライホイール蓄電装置１０ｂが満充電になったと判断すると、コントローラ２２は、フライホイール蓄電装置１０ｂに対する充電を停止させるとともに、フライホイール蓄電装置１０ｃに制御信号を出力して充電状態にする（時刻ｔ１２）。同様に、フライホイール蓄電装置１０ｃの回転センサ１４の検出結果によってフライホイール蓄電装置１０ｃが満充電になったと判断すると、コントローラ２２は、フライホイール蓄電装置１０ｃに対する充電を停止させるとともに、フライホイール蓄電装置１０ｄに制御信号を出力して充電状態にする（時刻ｔ１３）。このようにして、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄに対する充電が順次行われる。

次いで、時刻ｔ１４〜ｔ１５において、グラフＧ１に示す通り、負荷側の負荷が９０％を超えたとすると、コントローラ２２は、フライホイール蓄電装置１０ａを出力状態にする。これにより、グラフＧ１中の過負荷となる部分Ｐで必要となる電力が、フライホイール蓄電装置１０ａから出力される電力によって賄えるため、見かけ上の電力負荷平準化（ピークカット）を実現することができる。

以上説明した通り、本実施形態では、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの全てを待機状態にしておき、負荷側の負荷状態に応じて、電力を出力させる出力状態にするフライホイール蓄電装置の数を制御している。これにより、フライホイール蓄電装置１０ａ〜１０ｄの全てを同時に運転させる場合に比べて電力の固定損失を低減することができる。また、仮にフライホイール蓄電装置の運転開始に失敗したとしても系統負荷に対する電力供給が即座に停止されることがないため、系統負荷に対する電力供給の信頼性を高めることができる。

以上、本発明の一実施形態によるフライホイール蓄電システムについて説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、中間充電状態がフライホイール蓄電装置の充電量が最大充電量の５０％になる充電状態である場合を一例として挙げた。しかしながら、本発明はこれに限られず、フライホイール蓄電装置が未充電である状態（残存電力量が供給限界に達した状態）及び満充電の状態以外の状態であれば良い。このたため、例えば最大充電量の４０％や６０％を中間充電状態としても良い。

１ フライホイール蓄電システム
１０ａ〜１０ｄ フライホイール蓄電装置
２２ コントローラ
２５ 交流電流計

Claims (6)

1. 複数のフライホイール蓄電装置と、該フライホイール蓄電装置の動作を制御する制御装置とを備えるフライホイール蓄電システムにおいて、
   前記制御装置は、前記複数のフライホイール蓄電装置の全てを蓄電された電力の出力が可能な待機状態にしておき、電力を供給すべき負荷の負荷状態に応じて、電力を出力させる出力状態にするフライホイール蓄電装置の数を制御することを特徴とするフライホイール蓄電システム。
2. 前記制御装置は、出力状態にあるフライホイール蓄電装置の充電状態が予め設定された中間充電状態になったときに、前記複数のフライホイール蓄電装置のうちの他のフライホイール蓄電装置を出力状態にする制御を行うことを特徴とする請求項１記載のフライホイール蓄電システム。
3. 前記制御装置は、出力状態にあるフライホイール蓄電装置の数が変化した場合であって前記負荷の負荷状態が変わらないときには、前記出力状態にあるフライホイール蓄電装置から出力される電力の和が変化の前後で変化しないように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のフライホイール蓄電システム。
4. 前記制御装置は、前記負荷の負荷状態が予め設定された基準状態を超えた場合には、出力状態にするフライホイール蓄電装置の数を増加させる制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のフライホイール蓄電システム。
5. 前記制御装置は、前記複数のフライホイール蓄電装置を充電する場合には、前記複数のフライホイール蓄電装置の各々が充電されるタイミングを異ならせて、充電状態にあるフライホイール蓄電装置を一時に１台のみとする制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載のフライホイール蓄電システム。
6. 前記負荷に供給される電流を検出する電流検出器を備えており、
   前記制御装置は、前記電流検出器の検出結果に基づいて前記負荷の負荷状態を求める
   ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載のフライホイール蓄電システム。

Images