(54)【考案の名称】インテリジェンス蓄電システム

(73)【実用新案権者】長▲園▼科技實業股▲分▼有限公司

(72)【考案者】【考案者】

(72)【考案者】【考案者】

(72)【考案者】【考案者】

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【選択図】図1

【概要説明】

【分野】

【0001】
本考案は蓄電システムに関し、とりわけ電力供給および蓄電を効果的に自動調節するための複数種類の制御モードを備えた蓄電システムに関する。

【従来の技術】

【0002】
電力エネルギーは現代化生活における基盤であり、経済発展の動力でもあって、過去における一般的な従来産業(例:印刷工場、紡績工場、製鉄所、石油プラントなど)または昨今新興のハイテク産業(例:半導体工場、液晶パネル工場など)にかかわらず、生産ラインまたは設備での生産開始、オペレーションに用いるために電力エネルギーを動力としていないものはない。また、日々の生活においても、ほとんどの家庭で電力エネルギーを必要としている(例:電灯、電気温水器、テレビ受像機、空調機、冷蔵庫など)。
上記様々な産業または生活用電力としての電力エネルギーを供給するためには、電力エネルギーを発生させ、その電力を各々電力エネルギーを必要とする負荷装置に配電するための給電システムが必要となる。
【0003】
しかし、いずれの発電所も発電量には限界があり、同時に多くの消費電力が大きな装置が起動し、給電する場合、またはいずれかの送電ラインで消耗される電力が過度に大きく、電力使用量が突然増加する場合、発電所は十分な電力をただちに供給することができなくなる。この場合、電力不足により停電が発生し、上記の産業または生活用電力において生産オペレーションに用いられる安定した電力が得られなくなってしまい、その結果、莫大な経済的損失を生じ、生活面においても極めて大きな不便がもたらされる。
【0004】
送電ラインにて消費電力が大きな装置が同時に起動し、またはいずれかの送電ラインで消耗される電力が過度に多くなり、電力使用量が突然増加することで電力不足の発生を防止するために、給電システムでは、現時点での送電ラインでの電力使用量よりも多い予備電力を提供することで、電力不足を生じないようにするため多くの発電モジュールを運転している。また、給電システムはより多くの発電モジュールを即時的に運転して電力不足の問題を解決して、停電の不具合が発生しないことを確実にしている。
【0005】
しかしながら、このような方法ではまた別の問題が浮き彫りになる。つまり、発電モジュールが発電した余剰電力の問題であり、送電ラインにて使用されない予備電力は、蓄電またはその他に利用することができず、長期間においてはこの予備電力が無駄となる。
そしてこの予備電力の無駄に起因して電力の使用コストが上昇し、経済的に非常に非効率である。さらに、この予備電力を発電するために、より多くの発電資源を消耗することも、厳しい環境保全の要求に適合しない。
【0006】
例示して説明する。都市部での夏季における電力使用平常時の電力総使用量が1000万ワットであり、電力使用ピーク時の電力総使用量が1500万ワットである場合にについて説明する。この都市部が必要とする電力量は郊外の火力発電所から供給される。この火力発電所には合計20基の発電機ユニットが設置され、1基の発電機ユニットが100万ワットを発電できると仮定する。
この場合、この火力発電所では夕方の電力使用平常時では10基の発電機ユニットを運転して、1000万ワットの電力を供給すればよい。しかし、この都市の住民が同じ時間内に消費電力の大きな空調機を同時に運転し、電力総使用量が1000万ワットを超えてしまうと、発電機ユニットは、電力使用平常時間帯からピーク時に移行するとき、暖機運転が必要となることから、余分となる500万ワットの電を供給に追いつかず、この火力発電所が十分な電力量を供給すべくより多くの発電機ユニットの本稼働に間に合わなくなる。その結果、瞬間的に停電、停電などの不具合が発生して、ひいては市民に不満が生じる。
【0007】
従って、この火力発電所では、余分な500万ワットの予備電力を用意することで、突発的に電力総使用量が1000万ワットを超えるまで増加しても停電の不具合が発生するのを効果的に防止できるように、15基の発電機ユニットを運転して、総給電量を1500万ワットにまで高める必要がある。
しかし、余分な500万ワットの予備電力は決して常に利用されるわけではなく、場合によっては全く利用されない。そしてこの火力発電所にはこの予備電力を別途利用する、または蓄電することが可能な設備を備えていない。これが長期間にわたると、全く無駄になっているこの予備電力の費用は単に全ての消費者の負担となり、経済的効率が非常に悪くなる。
ましてや、この火力発電所では発電量を増大させるためにより多くの発電機ユニットを運転することになり、多くの発電資源が消費されるばかりでなく、環境にとってもさらに多くの汚染および破壊をもたらす(例:大気汚染、温水排水による河川、海洋への破壊など)。
【0008】
上記課題に基づいて、マイクログリッド送電網の概念が提唱されている。未来のマイクログリッド送電網は、太陽光エネルギー、風力および燃料電池などを含む分散型の発電設備を連結するとともに、個別のマイクログリッド送電網を構成するものである。このマイクログリッド送電網は大規模送電網に並列接続され運用するのみならず、単独で運転することも可能である。
しかし、マイクログリッド送電網の構築においては、現在、例えば、最も潜在力を有する太陽光エネルギーおよび風力発電について言えば、出力が不安定であることから大規模送電網の給電品質に影響を及ぼしかねないという問題に直面している。したがって、現状では各工場、オフィスおよび住宅では蓄電システムを予備電源として使用している。蓄電システム電力エネルギーは通常は商用電源または電力エネルギー発生装置(太陽光電池または/および風力発電機)から得ることで、蓄電システムの電力エネルギーを商用電源の電力不足または停電時にて負荷に使用している。
しかし、従来の蓄電システムは商用電源の電力不足時に切換え使用されるのみであり、時間制御または電力により蓄電システムによる給電/蓄電方式を自動的に調節することはできない。これでは電力量の消費を減らすことができないばかりか、無意識のうちに蓄電システムによる蓄電手段の無駄も増大し、また別の環境汚染を引き起こしかねない。
【0009】
よって、給電/蓄電方式を自動的に調整することができ、しかも電力量の無駄を減らして更には環境保全を図る蓄電システムを如何に設計するかということは、一刻も早く、解決が待たれる一つの重要な課題であった。
【考案が解決しようとする課題】
【0010】
従来の蓄電システムでは給電/蓄電方式を自動的に調整し電力量の無駄を減らすという効果を兼備できず、産業の発展を阻害し生活面で不便が生じるのみならず、エネルギー利用においても極めて大きな損失および環境の汚染が引き起こされる。
そこで、本考案の目的は、上記欠点を解決し、給電/蓄電方式を自動的に調整しつつ電力量の無駄を減らすために複数種類の制御モードを提供するインテリジェンス蓄電システムを提供する点にある。

【効果】

【0016】
本考案の長所は、蓄電システムに給電/蓄電方式を自動的に調整しつつ電力量の無駄を減らすために複数種類の制御モードを提供する蓄電システムであって、取り扱いが便利・簡単であり、マイクログリッド送電網における一つのポイントとして、例えば太陽光発電、風力発電、潮汐発電および燃料電池などといった分散型の発電設備に組み合わせることが可能となり、大規模送電網と並列接続され運用するのみならず、単独で運転することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本考案で実施するシステムの概略図。
【図2】本考案で実施する他のシステムの概略図。
【図3】本考案で実施する他のシステムの概略図。

【0018】
ここでは、本考案の技術的特徴および内容ついての理解を助けるために、本考案のインテリジェンス蓄電システムの図面説明および具体的な実施形態を記述する。以下の記載を参照されたい。
【0019】
本考案のシステムの概略図である図1を参照されたい。本考案のインテリジェンス蓄電システムは、電力エネルギーを蓄電するための蓄電手段100と、商用電源の交流電源300が引き込まれて、電力エネルギーをその蓄電手段100に蓄電するように切換えるとともに、交流電源300と接続されている間に第1の制御スイッチ210が設けられている充電モジュール200を備える。
また、本考案のインテリジェンス蓄電システムは、その蓄電手段100の電力エネルギーを外部の負荷500向けに切換えるためのものであるとともに、商用電源の交流電源300が引き込まれて、しかも交流電源と接続されている間に第2の制御スイッチ410が設けられている、その蓄電手段100に電気的に接続されている電源スイッチングモジュール400を備える。
さらに、本考案のインテリジェンス蓄電システムは、発生した電力エネルギーをその蓄電手段100に蓄電するためものであり、太陽光発電装置および風力発電装置のいずれか一つまたは両者を同時に使用するものである、第3の制御スイッチ610を介してその蓄電手段100に電気的に接続されている電力エネルギー発生装置600と、その第1の制御スイッチ210、その第2の制御スイッチ410およびその第3の制御スイッチ610の断接を制御するための選択制御モジュール700と、を備える。
【0020】
この蓄電手段100は電力量測定装置800に電気的に接続されて、かつ測定結果をその選択制御モジュール700に送信することで、その選択制御モジュール700により商用電源の交流電源300またはその蓄電手段100から外部の負荷500への給電の切換え機能を提供する。
【0021】
そして図2および図3を参照されたい。実施においては、この第1の制御スイッチ210、第2の制御スイッチ410および第3の制御スイッチ610は各々一つのリレーとすることができ、しかもそのリレーはプログラミングコントローラまたはマイコンにより制御される。
実際には、その第1の制御スイッチ210および第2の制御スイッチ410の機能および動作は、二つのスイッチング素子により同じく断接する目的および機能を達成してもよく、その第1の制御スイッチ210は並列接続されている第1のスイッチ211および第1のリレー212と交換することができる。また、第2の制御スイッチ410を並列接続されている第2のスイッチ411および第2のリレー412と交換して、所望の動作関係を完成するようにしてもよい。
【0022】
また、この選択制御モジュール700はコントロールパネル710に電気的に接続されており、使用者はそのコントロールパネル710を通じてその選択制御モジュール700を操作することができる。また、その選択制御モジュール700は連結装置720(図3に示す)に電気的に接続することができ、使用者はコンピュータを通じて直接接続(またはネットワーク接続)してその選択制御モジュール700を操作することができる。
【0023】
この選択制御モジュール700はタイマーモード、平常省電力モードおよび強制充電モードを含む。その動作方式を下記で説明する。
【0024】
<1>タイマーモード
このタイマーモードは、蓄電手段100から給電する時間を設定するものである。そのタイマーモードでは、これを使用する顧客がその蓄電手段100での給電モードを起動する時間を設定する。例えば、朝10時である場合には、そのコントロールパネル710にて起動時間をAM10:00に設定する。
続いて、その蓄電手段100での給電モードを停止、つまり商用電源の交流電源300への給電モードに復帰する時間を設定するには、例えば朝11時である場合には、パネルにて停止時間をAM11:00に設定する。設定が確認されると、再設定しない限り、毎日1時から10時にて、その蓄電手段100での給電モードを起動し、朝11時にて、その蓄電手段100での給電モードを停止して、交流電源300での給電モードに復帰する。
ただし、タイマーモードで起動・停止の設定完了後、その蓄電手段100での給電中に、もしその蓄電手段100の電力量(電圧)が設定された停止電力量(例えば48V)を下ったときには、その蓄電手段100での給電時間が終了していなくとも、商用電源の交流電源300モードに復帰させなければならない。
【0025】
そしてこのタイマーモード中に停電が発生したときには以下の状態となる。
1.もし停電時間がそのタイマーモードで設定されたその蓄電手段100での給電期間内である場合には、元よりその蓄電手段100での給電モードにすでに切り替っており、そのタイマーモードでの時間終了後に、本来ならば商用電源の交流電源300に切り替らなければならない。しかし、交流電源300が存在しないため、引き続きその蓄電手段100は給電モードでその蓄電手段100の電力量(電圧)が停止電力量(例えば48V)に達するまで放電し、さらに交流電源300モードに戻った後、システムは停止する。
商用電源からの給電が復旧した後、システムは再起動し、正常のタイマーモードに戻る。もし商用電源からの給電がまだ復旧しない場合には、その蓄電手段100はその電力エネルギー発生装置600により発生した電力を蓄電し、その蓄電手段100の電力量が設定されている起動可能電圧にまで達した後、システムは再起動して、その蓄電手段100での給電モードに戻る。
【0026】
2.もし停電時間がそのタイマーモードで設定されたその蓄電手段100での給電モード期間外であった場合には、その蓄電手段100での給電モードに自動的に切り替り、その蓄電手段100の電力量(電圧)が停止電力量(例えば48V)に達するまで引き続き放電し、さらに交流電源300モードに戻った後、システムは停止する。
商用電源からの給電が復旧した後、システムは再起動し、正常のタイマーモードに戻る。もし商用電源からの給電がまだ復旧しない場合には、その蓄電手段100はその電力エネルギー発生装置600により発生した電力を蓄電し、その蓄電手段100の電力量が設定されている起動可能電圧にまで達した後、システムは再起動して、その蓄電手段100での給電モードに戻る。
【0027】
<2>平常省エネモード
その平常省エネモードはその蓄電手段100の電力量および交流電源300の有無を検出して、その蓄電手段100の電力量が設定値を超えると(例えば電圧が56Vにまで上昇すると)、その蓄電手段100での給電モードに自動的に切り替る。そしてその蓄電手段100の電力量が設定値を下回ると(例えば電圧が51Vにまで放電されると)、交流電源300モードに自動的に切り替る。
また、停電になって交流電源300からの給電がなくなったときには以下の状態となる。
1.もし停電時間がそのタイマーモードで設定されたその蓄電手段100での給電期間内である場合には、元よりその蓄電手段100での給電モードにすでに切り替っており、その蓄電手段100は引き続き給電モードでその蓄電手段100の電力量(電圧)が停止電力量(例えば48V)に達するまで放電し、さらに交流電源300モードに戻った後、システムは停止する。商用電源からの給電が復旧した後、システムは再起動し、正常の平常省エネモードに戻る。
もし商用電源からの給電がまだ復旧しない場合には、その蓄電手段100はその電力エネルギー発生装置600により発生した電力を蓄電し、その蓄電手段100の電力量が設定されている起動可能電圧にまで達した後、システムは再起動して、その蓄電手段100での給電モードに戻る。
【0028】
2.もし停電時間が交流電源300モードの期間であった場合には、その蓄電手段100での給電モードに自動的に切り替り、その蓄電手段100はその蓄電手段100の電力量(電圧)が停止電力量(例えば48V)に達するまで引き続き放電し、さらに交流電源300モードに戻った後、システムは停止する。商用電源からの給電が復旧した後、システムは再起動し、正常の平常省エネモードに戻る。
もし商用電源からの給電がまだ復旧しない場合には、その蓄電手段100はその電力エネルギー発生装置600により発生した電力を蓄電し、その蓄電手段100の電力量が設定されている起動可能電圧にまで達した後、システムは再起動して、その蓄電手段100での給電モードに戻る。
【0029】
<3>強制充電モード
その強制充電モードはそのタイマーモードおよびその平常省エネモードよりも優先されるものであり、その強制充電モードを起動した後に、その蓄電手段100の電力量が設定値に達する(例えば電圧が55Vに達する)、または充電設定された時間の後に充電を終了する(例えば設定充電時間8時間の後に充電を終了する)。
【0030】
上記した本考案の構造およびモードをまとめるに、本考案は応用において主に以下の条件がある。
1、電力使用平常時に充電することができ、充電モジュール200に商用電源の交流電源300を引き込んでその蓄電手段100を充電する時間を設定することができる。
2、電力使用ピーク時に蓄電手段100を強制的に放電する(タイマーモード)。
3、その蓄電手段100の電力量が半分を下回ったとき(または所定の電力容量を下回ったとき)、商用電源の交流電源300から負荷500に給電する(平常省エネモード)。
4、時間帯を問わず、例えば停電後の短期間の商用電源の復旧という具合に充電が必要な場合には、システムにて平常時に設定した充電時間(非ピーク時)以外で強制的に充電を行うことができる(強制充電モード)。
【0031】
以下にて、この第1の制御スイッチ210の断接を、第1のスイッチ211および第1のリレー212の断接を例として説明し、この第2の制御スイッチ410の断接を、第2のスイッチ411および第2のリレー412の断接を例として説明する。
【0032】
上記本考案の応用における主な条件によれば、その選択制御モジュール700は第1のスイッチ211が電力使用平常時に導通するように制御して、充電モジュール200を商用電源の交流電源300を引き込んでその蓄電手段100を充電する。そしてその蓄電手段100の電力量が設定値を超えると、その第1のリレー212が開放して、充電しない。このうちその第1のスイッチ211および第1のリレー212の動作はその第1の制御スイッチ210により同じ機能および目的が達成される。
【0033】
この選択制御モジュール700はその第2のスイッチ411が電力使用ピーク時に開放するように制御して、その蓄電手段100を強制的に放電する。そしてその他の時間ではその第2のスイッチ411は導通して、商用電源の交流電源300から負荷500に給電することができる。
その選択制御モジュール700はその第2のリレー412を制御してその蓄電手段100があるべき電力量の半分を下回ったとき(または所定の電力容量を下回ったとき)、その第2のリレー412が導通して、商用電源の交流電源300から負荷500に給電する。
そしてその蓄電手段100の電力量が設定値を超えると(例えば電圧が56Vにまで上昇すると)、その第2のリレー412が開放して、その蓄電手段100から給電される。このうちその第2のスイッチ411および第2のリレー412の動作はその第2の制御スイッチ410により同じ機能および目的が達成される。
【0034】
そしてこの選択制御モジュール700がその第3の制御スイッチ610を制御してその蓄電手段100の電力量が設定値を超えると(例えば電圧が56Vまで上昇すると)、その第3の制御スイッチ610が開放して、その電力エネルギー発生装置600はその蓄電手段100に充電を行わない。そして電気蓄電手段100の電力量が設定値を下回ったとき(例えば電圧が52.8Vにまで下降したとき)、その第3の制御スイッチ610が導通して、その電力エネルギー発生装置600はその蓄電手段100を充電する。
【0035】
本考案は上記にて好ましい実施例で開示したが、当業者は、その実施例は本考案を表現するのみであって、本考案の範囲を限定するものであると読み解くべきではないことを理解すべきである。注意すべきは、その実施例と同等効果となる変化および置換は、いずれも本考案の範囲内に含まれるべきであるということである。したがって、本考案の保護範囲は別紙の実用新案登録請求の範囲を基準とすべきである。
【0036】
100 蓄電手段
200 充電モジュール
210 第1の制御スイッチ
211 第1のスイッチ
212 第1のリレー
300 交流電源
400 電源スイッチングモジュール
410 第2の制御スイッチ
411 第2のスイッチ
412 第2のリレー
500 負荷
600 電力エネルギー発生装置
610 第3の制御スイッチ
700 選択制御モジュール
710 コントロールパネル
720 連結装置
800 電力量測定装置

(57)【要約】

【課題】給電/蓄電方式を自動的に調整しつつ電力量の無駄を減らすために複数種類の制御モードを提供するインテリジェンス蓄電システムを提供する。【解決手段】インテリジェンス蓄電システムは蓄電手段100と、充電モジュール200と、電源スイッチングモジュール400と、太陽電池等の電力エネルギー発生装置600と、充電モジュールおよび電源スイッチングモジュールの起動状態を制御するための選択制御モジュール700とを備えている。また、交流電源300と負荷500を備える。選択制御モジュールにより複数種類の制御モードを提供して、電力供給および蓄電を効果的に自動調整することで、電力量の無駄を減らす。


【パテントレビュー】

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【インターネット特許番号リンク】

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