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公開番号2025044042
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-01
出願番号2023151721
出願日2023-09-19
発明の名称無停電電源装置、電力システム、制御装置及び制御方法
出願人株式会社東芝
代理人個人,個人,個人
主分類H02J 3/32 20060101AFI20250325BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力系統に接続された負荷装置に安定した電力を供給する。
【解決手段】本実施形態に係る無停電電源装置は、電力系統から負荷装置に電力が供給される電力線に接続可能な無停電電源装置であって、充放電可能な蓄電池と、前記蓄電池の充電状態を監視する監視部と、前記電力系統の周波数である第1周波数及び前記電力系統の基準となる第2周波数の差分と、前記蓄電池の充電状態とに基づいて、前記蓄電池から前記電力線への充放電を制御する制御部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電力系統から負荷装置に電力が供給される電力線に接続可能な無停電電源装置であって、
充放電可能な蓄電池と、
前記蓄電池の充電状態を監視する監視部と、
前記電力系統の周波数である第１周波数及び前記電力系統の基準となる第２周波数の差分と、前記蓄電池の充電状態とに基づいて、前記蓄電池から前記電力線への充放電を制御する制御部と、
を備えた無停電電源装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記差分と、前記電力線への充放電電力値とを対応づけた複数の充放電パターンのうちから前記蓄電池の充電状態に応じて充放電パターンを選択し、選択した充放電パターンと、前記差分とに基づいて、前記蓄電池の充放電を制御する
請求項１に記載の無停電電源装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記充電状態が前記第１閾値以上の場合、第１充放電パターンを選択し、前記充電状態が第１閾値未満の場合、第２充放電パターンを選択する
請求項２に記載の無停電電源装置。
【請求項４】
前記第１充放電パターンは、
前記差分が第１所定値より大きい場合は前記差分が大きいほどより大きな充電電力を定め、
前記差分が前記第１所定値より小さい場合は前記差分が小さいほどより大きな放電電力を定めており
前記第２充放電パターンは、
前記差分が第２所定値より大きい場合は前記差分が大きいほどより大きな充電電力を定め、
前記差分が前記第２所定値より小さい場合は前記差分が小さいほどより大きな放電電力値を定めており、
前記第１所定値は、前記第２所定値よりも大きい
請求項３に記載の無停電電源装置。
【請求項５】
前記第２充放電パターンは、
前記差分が第３所定値より大きい場合は前記差分が大きいほどより大きな充電電力を定め、
前記差分が前記第３所定値より小さい場合はゼロの放電電力を定めている
請求項３に記載の無停電電源装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記充電状態が第２閾値以上の場合、第３充放電パターンを選択し、前記第２閾値は、前記第１閾値より大きい
請求項３に記載の無停電電源装置。
【請求項７】
前記第１充放電パターンは、
前記差分が第１所定値より大きい場合は前記差分が大きいほどより大きな充電電力を定め、
前記差分が前記第１所定値より小さい場合は前記差分が小さいほどより大きな放電電力を定めており
前記第３充放電パターンは、
前記差分が第４所定値より大きい場合は前記差分が大きいほどより大きな充電電力を定め、
前記差分が前記第４所定値より小さい場合は前記差分が小さいほどより大きな放電電力値を定めており、
前記第４所定値は、前記第１所定値よりも大きい
請求項６に記載の無停電電源装置。
【請求項８】
前記第３充放電パターンは、
前記差分が第５所定値より大きい場合はゼロの充電電力を定めており、
前記差分が第５所定値より小さい場合は前記差分が小さいほどより大きな放電電力を定めている、
請求項６に記載の無停電電源装置。
【請求項９】
前記充電状態は、前記蓄電池の容量に対する前記蓄電池の蓄電量の比率である
請求項３に記載の無停電電源装置。
【請求項１０】
前記電力系統の周波数が閾値を下回った場合に第１時間のカウントを開始するタイマーを備え、
前記制御部は、前記第１時間の間、前記蓄電池を放電し、
前記タイマーにより前記第１時間が経過したことが検出された場合に、前記電力系統と前記負荷装置との間に設けられているＡＣ／ＤＣ変換器を停止させる、前記蓄電池の放電を停止する
請求項１に記載の無停電電源装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、無停電電源装置、電力システム、制御装置及び制御方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
無停電電源装置において、電力系統の周波数（系統周波数）の変化に対して、無停電電源装置の蓄電池から充放電を行い、高速周波数応答（Fast frequency response）や一次周波数制御（Primary frequency control）などの調整力として、電力系統をサポートする機能を有するものもある。
【０００３】
しかしながら、無停電電源装置の蓄電池から電力系統に調整力を供給すると、蓄電池の充電状態（SoC: State of Charge）が低下し、停電時に無停電電源装置として負荷側に必要な電力供給量を下回ることがある。この場合、負荷側に安定した電力を供給できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２２／２３３４５７号
【非特許文献】
【０００５】
I. Alapera, J. Paananen, K. Dalen and S. Honkapuro, "Fast frequency response from a UPS system of a data center background and pilot results", 16th Int. Conf. Eur. Energy Mark. EEM, pp. 1-5, 2019-September.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本実施形態は、電力系統に接続された負荷装置に安定した電力を供給することを可能にする無停電電源装置、電力システム、制御装置及び制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態の無停電電源装置は、電力系統から負荷装置に電力が供給される電力線に接続可能な無停電電源装置であって、充放電可能な蓄電池と、前記蓄電池の充電状態を監視する監視部と、前記電力系統の周波数である第１周波数及び前記電力系統の基準となる第２周波数の差分と、前記蓄電池の充電状態とに基づいて、前記蓄電池から前記電力線への充放電を制御する制御部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本実施形態に係る電力システムの例を示す図。
第１充放電パターンと第２充放電パターンの例を示す図。
第１閾値と第２閾値と充電状態との関係の例を示す図。
第１充放電パターンと第２充放電パターンの他の例を示す図。
第１充放電パターンと第３充放電パターンの例を示す図。
第１充放電パターンと第３充放電パターンの他の例を示す図。
充放電量計算部における充放電パターンを決定する処理の例のフローチャート。
本実施形態に係る電力システムの例を示す図。
本実施形態に係る電力システムの例を示す図。
系統周波数の変化と、供給する調整力との関係を表す図。
第４の実施形態に係る電力システムの例を示す図。
ＵＰＳが４台の場合の電力システムの構成例を示す図。
２台のＵＰＳに対して同じ第１充放電パターンを適用する例を示す図。
２台のＵＰＳにそれぞれ適用する第１充放電パターンの例を示す図。
２台のＵＰＳにそれぞれ適用する第１充放電パターンの他の例を示す図。
図１５に示したＵＰＳ－鉛蓄電池の第１充放電パターンを一部変更した例を示す図。
２台のＵＰＳにそれぞれ適用する第１充放電パターンの他の例を示す図。
本実施形態に係る他の電力システムの構成例を示す図。
ステップ状に変化する場合の第１充放電パターンの例を示す図。
第６の実施形態に係る電力システムの例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る電力システムの例を示す。図１の電力システムは、無停電電源装置１００（UPS: Uninterruptible Power System）、負荷装置２００、電力系統３００を備えている。電力系統３００は、発電設備により発電を行い、発電した電力を需要家の受電設備に送電することにより、需要家に電力を供給するシステムである。負荷装置２００は需要家の受電設備の一例であり、例えばデータセンターや工場等の施設に設けられるサーバである。無停電電源装置１００は充放電可能な蓄電池１１０を備え、電力系統３００に対して調整力を供給（放電又は受電）することにより電力系統３００の運用をサポートする。調整力の供給により電力系統３００から需要家への電力供給を安定化させることができる。なお、無停電電源装置１００は電力系統３００への調整力の供給とは別に負荷装置２００への電力供給（放電）を別途常時並行して行ってもよい。以下の説明では特に無停電電源装置１００の電力供給は主に調整力の供給に着目して説明を行う。負荷装置２００は、電力系統３００から供給される電力と無停電電源装置１００から供給される電力（調整力として供給される電力、及び常時供給される電力が別途ある場合は当該電力）とにより動作する。無停電電源装置１００は需要家側に備え付けられるものであり、電力系統３００側の設備とは異なるものである。
【００１０】
ＵＰＳ１００は、蓄電池１１０と、調整部１２０と、ＤＣ／ＤＣ変換部１３０と、蓄電池監視部１４０と、電圧センサ１５０と、周波数計測部１６０と、充放電量計算部１７０と、充放電指示部１８０（制御部）を備える。調整部１２０は、ＡＣ／ＤＣ変換部１２１と、ＤＣ／ＡＣ変換部１２２とを備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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