本発明は、設定された時間に基づいて電力貯蔵用蓄電池を充電又は放電する電力貯蔵システムと、これに用いられる充電又は放電（以下「充放電」という）時間管理装置に関する。

従来、夜間に蓄電池を充電し、昼間に蓄電池から負荷に放電するようにした電力貯蔵システムが知られている。 この電力貯蔵システムを使用すると、電力会社は、電力需要の多い昼間と電力需要の少ない夜間とで電力需要を平準化して電力設備の効率的な運用ができると共に、電力使用者は受給電力を平準化して契約電力の低減及び夜間電力の利用を図ることにより電力量料金を削減できる。

上記電力貯蔵システムでは、電力使用者が電力会社との電力契約時に１日の充放電時間のパターンを設定し、この充放電パターンを年間スケジュールとしてプログラムにより自動制御するようにしている。 充放電パターンは、例えば図５に示すように、充電時間を夜間及び早朝の２２:００〜８:００、放電時間を昼間の１１:００〜１７:００とし、充電時間と放電時間との間を待機時間とするようなものである。

一般に、電力使用者は電気料金として契約電力に応じた基本料金と使用電力量に応じた電力量料金を支払っており、使用電力量は電力量計によって計測されている。 この電力量計は封印されており、電力量計を不正に操作できないようになっている（例えば、下記特許文献１〜３参照）。

特開２００１−１８３４０１号公報

特開２００２−２５７８６２号公報

特開２００３−２８８９７号公報

上記のような電力貯蔵システムでは、電力使用者の操業時間や製造業での保守点検に不都合が生じないように、充放電時間の設定を任意に変更可能としている。

しかしながら、従来の電力貯蔵システムでは、電力使用者や保守員が充放電時間を誤って設定し、あるいは電力使用者が電力契約に反して故意に充放電時間を変更しても、それを確認することができない。 このため、充電時間を誤って設定した場合には、電力使用者の電気料金が低減可能な負荷カーブにならないという不都合が生じ、故意に充放電時間を変更した場合には、電力使用者と電力会社との割引契約の制約事項に抵触することになり、電力使用者に不利益となる可能性がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、充放電時間を誤って設定又は変更することを防止すると共に不正な時間設定又は変更を確認することができて充放電時間の設定変更が可能な充放電時間管理装置と、これを用いた電力貯蔵システムを提供することを目的とする。

本発明は、直流電力を充放電する蓄電池と、該蓄電池を充電させる充電指令に基づいて交流電力から直流電力に変換して前記蓄電池に充電する一方、該蓄電池を放電させる放電指令に基づいて前記蓄電池の直流電力を交流電力に変換して負荷に放電する電力変換装置とを有する電力貯蔵システムに用いられる充放電時間管理装置であって、前記蓄電池の充電又は放電時間を設定する充放電時間入力手段と、該充放電時間入力手段により設定された充電時間以外の非充電時間中に前記電力変換装置に対する放電指令を許可する放電指令許可手段と、前記充放電時間入力手段及び前記放電指令許可手段を収容する開閉可能なケースと、該ケースを封印する封印手段とを備えたことを特徴とする。

この充放電時間管理装置によれば、上記ケースに充放電時間入力手段及び放電指令許可手段を収容し、封印手段によりケースを封印する。 この状態で、上記充放電時間入力手段で設定された充電時間以外の非充電時間中であれば、放電指令許可手段は電力変換装置に対する放電指令を許可する。 電力変換装置は、この放電指令に基づいて蓄電池の直流電力を交流電力に変換して負荷に放電する。 従って、電力会社以外の者が充放電時間の設定やその変更を自由に行うのを防止すると共に、予め設定された充電時間中に放電指令が供給されたり放電時間中に充電指令が供給されたりする不都合も防止できる。

本発明の実施態様では、前記放電指令許可手段は、現在の時間が充電時間である場合に充電時間信号を生成する充電時間信号生成回路と、前記充電時間信号生成回路から供給される充電時間信号を非充電時間信号に反転するＮＯＴ回路と、このＮＯＴ回路から供給される非充電時間信号と前記放電指令とのアンド条件の成立により前記放電指令を出力するＡＮＤ回路とを含んで構成される。

この実施態様によれば、充電時間信号生成回路は、現在時間が充電時間である場合、充電時間信号を生成してＮＯＴ回路に供給する。 ＮＯＴ回路は、充電時間信号生成回路から供給された充電時間信号を非充電時間信号に反転してＡＮＤ回路に供給する。 ＡＮＤ回路は、ＮＯＴ回路から供給される非充電時間信号と放電指令とのアンド条件が成立したとき、放電指令を出力する。

本発明の充放電時間管理装置は、前記充放電時間入力手段で設定された充電及び／又は放電時間を表示する充放電時間表示手段を更に備えてもよい。 これによれば、設定された充放電時間を確認することができる。

また、本発明は、該蓄電池を充電させる充電指令に基づいて交流電力から直流電力に変換して前記蓄電池に充電し、該蓄電池を放電させる放電指令に基づいて前記蓄電池の直流電力を交流電力に変換して負荷に放電する電力変換装置とを備えた電力貯蔵システムにおいて、前記蓄電池の充電又は放電時間を設定する充放電時間入力手段と、該充放電時間入力手段で設定された充電時間以外の非充電時間中に前記電力変換装置に対する放電指令を許可する放電指令許可手段と、前記充放電時間入力手段及び前記放電指令許可手段を収容する開閉可能なケースと、前記ケースを封印する封印手段とを有する充放電時間管理装置を備えたことを特徴とする。

この電力貯蔵システムによれば、充放電時間管理装置の充放電時間入力手段により充電又は放電時間を設定し、充放電時間入力手段及び放電指令許可手段を収容したケースを、封印手段により封印する。 この状態で、上記充放電時間入力手段で設定された充電時間以外の非充電時間中、放電指令許可手段は電力変換装置に対する放電指令を許可する。 電力変換装置は、この放電指令に基づいて蓄電池の直流電力を交流電力に変換して負荷に放電する。

なお、蓄電池としてはナトリウム−硫黄蓄電池（ＮＡＳ電池）、鉛蓄電池、レドックスフロー電池等の蓄電池を使用できる。

本発明によれば、充放電時間を誤って設定したり変更したりすることを防止できると共に、充放電時間の不正な設定変更を確認でき、かつ充放電時間を設定変更できる充放電時間管理装置とこれを用いた電力貯蔵システムが提供される。 また、本発明に係る充放電時間管理装置は、電力契約時に充放電時間を設定して、ケースを封止シール等の封印手段で封印することができるので、電力量料金の証明その他の保証手段として広く利用できる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、実施形態の電力貯蔵システムと一般負荷及び非常用負荷等との関係を示す。 図１において、商用電源１からの電力系統２には、遮断器（以下「ＣＢ」という）３を介して蓄電池４及び非常用負荷５が並列に接続されると共に、蓄熱設備６及び一般負荷７も並列に接続されている。 ＣＢ３は、通常は閉じられており、非常時に開放される。 その開閉は、下記の管理装置９からの指令信号によって行われる。 ＣＢ３と蓄電池４との間には、交流電力と直流電力を相互に変換する回路で構成された電力変換装置（以下「ＰＣＳ」という）８が接続され、このＰＣＳ８に充放電時間の設定等を行う管理装置９が接続されている。

電力貯蔵システムは、蓄電池４、ＰＣＳ８及び管理装置９で構成されている。

管理装置９は、スケジュール放電指令、自動運転指令、手動放電指令、非常用放電指令、及び現在時刻の各入力信号に応じて、ＰＣＳ８へ供給する信号を出力する。 そのため、図２に示すように、以下の回路で構成される。

自動運転信号を反転するＮＯＴ回路９ａ、
スケジュール放電指令と自動運転信号とのアンド（論理積）を出力するＡＮＤ回路９ｂ、
手動放電指令と手動運転信号とのアンドを出力するＡＮＤ回路９ｃ、
これら２つのＡＮＤ回路９ｂ，９ｃからの信号のオア（論理和）を出力するＯＲ回路９ｄ、
数字入力キーボードのような充放電時間入力手段を有し、これによって入力された時間情報に基づいて充電時間信号を生成する充電時間信号生成回路９ｅ、
充電時間信号を非充電時間信号に反転するＮＯＴ回路９ｆ、
ＮＯＴ回路９ｆからの信号とＯＲ回路９ｄからの信号とのアンドを出力するＡＮＤ回路９ｇ、
非常用負荷系統電源停電が通知されると、ＣＢ開放指令を生成するＣＢ開放指令生成回路９ｈ、
非常用負荷系統電源停電通知とＣＢ開放信号とのアンドをとって非常用放電指令を出力するＡＮＤ回路９ｉ、
上記２つのＡＮＤ回路９ｇ，９ｉからの信号のオアをとって、その出力をＰＣＳ８へ供給するＯＲ回路９ｊ。

図２の回路構成によれば、自動運転信号が入力されているとき、スケジュール放電指令が入力されると、ＡＮＤ回路９ｂはスケジュール放電指令を出力する。 このとき、手動放電指令が入力されても、ＮＯＴ回路９ａにより自動運転信号が反転しているため、ＡＮＤ回路９ｃは、手動放電指令を出力しない。 従って、ＯＲ回路９ｄは、スケジュール放電指令を出力する。

ここで、充電時間信号生成回路９ｅから充電時間信号が供給されていない場合（すなわち、非充電時間中）は、非充電時間信号がＮＯＴ回路９ｆで反転されるため、ＡＮＤ回路９ｇは、ＯＲ回路９ｄから供給されたスケジュール放電指令を出力する。 従って、ＡＮＤ回路９ｉから非常用放電指令が出力されていないとき、ＯＲ回路９ｊは、スケジュール放電指令をＰＣＳ８に供給する。 ＰＣＳ８は、このスケジュール放電指令ＳＣに応じて、蓄電池４から放電した直流電力を交流電力に変換して一般負荷７に供給する。

一方、充電時間信号生成回路９ｅから充電時間信号が供給されている場合（すなわち、充電時間中）は、これがＮＯＴ回路９ｆで反転されるため、ＡＮＤ回路９ｇは、ＯＲ回路９ｄからのスケジュール放電指令ＳＣを出力しない。 従って、ＡＮＤ回路９ｉから非常用放電指令が出力されていないとき、ＯＲ回路９ｊは、放電指令を出力しない。 このため、ＰＣＳ８は、電力系統２からＣＢ３を通って供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電池４を充電する。

次に、自動運転信号が入力されていないときは、スケジュール放電指令が入力されても、ＡＮＤ回路９ｂはスケジュール放電指令を出力しない。 このとき、非自動運転信号がＮＯＴ回路９ａで反転されているため、手動放電指令が入力されると、ＡＮＤ回路９ｃは、手動放電指令を出力する。 従って、ＯＲ回路９ｄは、手動放電指令を出力する。

ここで、充電時間信号生成回路９ｅから充電時間信号が供給されていない場合（非充電時間中）は、非充電時間信号がＮＯＴ回路９ｆで反転されるため、ＡＮＤ回路９ｇは、ＯＲ回路９ｄから供給された手動放電指令を出力する。 従って、ＡＮＤ回路９ｉから非常用放電指令が出力されていないとき、ＯＲ回路９ｊは、手動放電指令をＰＣＳ８に供給する。 ＰＣＳ８は、この手動放電指令に応じて、蓄電池４から放電した直流電力を交流電力に変換して一般負荷７に供給する。

一方、充電時間信号生成回路９ｅから充電時間信号が供給されている場合（充電時間中）は、これがＮＯＴ回路９ｆで反転されるため、ＡＮＤ回路９ｇは、ＯＲ回路９ｄから供給された手動放電指令を出力しない。 従って、ＡＮＤ回路９ｉから非常用放電指令が出力されていないとき、ＯＲ回路９ｊは、放電指令を出力しない。 このため、ＰＣＳ８は、電力系統２からＣＢ３を通って供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電池４を充電する。

以上は、非常用負荷系統電源停電が通知されない場合であるが、これが通知されたときは、ＣＢ開放指令生成部９ｈがＣＢ開放指令を生成し、ＣＢ３を開放する。 このとき、ＡＮＤ回路９ｉが非常用放電指令を出力するので、ＯＲ回路９ｊは、ＡＮＤ回路９ｇからのスケジュール又は手動放電指令の有無に関わらず、非常用放電指令を出力する。 ＰＣＳ８は、この放電指令に応じて、蓄電池４から放電した直流電力を交流電力に変換して非常用負荷５に供給する。

本発明によれば、図２の回路構成において、充放電時間入力手段としての機能を有する充電時間信号生成回路９ｅと、放電指令許可手段としての機能を有するＮＯＴ回路９ｆ及びＡＮＤ回路９ｇとを含む回路部２０は、例えば図４に示すように開閉蓋１４ｂを備えたケース１４ａの中に収納される。 そして、ケース１４ａは、開閉蓋１４ｂを閉じた状態で封止シール１６により封印される。 これにより、充放電時間の設定を容易に変更できないようにすると共に、電力会社で確認が必要な場合などにはシール１６を外して、収納された回路部２０を取り出して確認或いは必要な操作をすることができる。

図３は、管理装置９が上記の機能ないし動作を実現するための手段として、より具体的な回路で構成した実施例を示す。 この例では、管理装置９は、充放電制御装置１０、ユーザインタフェース１１、充放電時間入力部１２、充放電時間表示部１３、及び制御部１５を備えている。

ユーザインタフェース１１は、自動及び手動運転スイッチＳ１及び手動放電スイッチＳ２を備えている。 自動及び手動運転スイッチＳ１は、自動運転と手動運転のいずれかに切換え設定される。 手動放電スイッチＳ２は、これがオンのとき、手動放電信号を充放電制御装置１０に供給する。

なお、ＣＢ３には保護リレーＲが接続され、保護リレーＲは電力系統２の停電を検出すると、ＣＢ３に開放指令を出力すると共に、充放電制御装置１０に停電信号を出力するようになっている。

充放電制御装置１０は、スケジュール放電指令生成タイミング回路１０ａ、ＡＮＤ回路１０ｂ、ＮＯＴ回路１０ｃ、手動放電指令生成タイミング回路１０ｄ、ＡＮＤ回路１０ｅ、及びＯＲ回路１０ｆを備えている。

指令生成タイミング回路１０ａは、自動及び手動運転スイッチＳ１により自動運転に設定されると、自動運転プログラムに基づいて指令生成タイミング信号を生成する。

ＡＮＤ回路１０ｂは、自動及び手動運転スイッチＳ１から供給される自動運転信号と、指令生成タイミング回路１０ａから供給される指令生成タイミング信号とをアンド条件として、スケジュール放電指令ＳＣを生成する。

ＮＯＴ回路１０ｃは、自動及び手動運転スイッチＳ１からの自動運転／手動運転信号を反転して、後述のＡＮＤ回路１０ｅに供給する。

手動放電指令生成タイミング回路１０ｄは、手動放電スイッチＳ２からの手動放電信号に応じて指令生成タイミング信号を生成する。

ＡＮＤ回路１０ｅは、ＮＯＴ回路１０ｃから供給される反転した手動運転信号と、指令生成タイミング回路１０ｄから供給される指令生成タイミング信号とをアンド条件として、手動放電指令ＭＣを生成する。

ＯＲ回路１０ｆは、ＡＮＤ回路１０ｂから供給されるスケジュール放電指令ＳＣと、ＡＮＤ回路１０ｅから供給される手動放電指令ＭＣとをオア条件として、スケジュール放電指令ＳＣ又は手動放電指令ＭＣを生成する。

充放電制御装置１０は、上記構成に加えて、更に非常用放電指令生成タイミング回路１０ｇ、ＡＮＤ回路１０ｉ及びＯＲ回路１０ｊを備えている。

非常用放電指令生成タイミング回路１０ｇは、保護リレーＲからの停電信号に応じて非常用放電指令生成タイミング信号を生成する。

ＡＮＤ回路１０ｉは、非常用放電指令生成タイミング回路１０ｇから供給される指令生成タイミング信号と、ＣＢ３から供給される開放通知信号とをアンド条件として、非常用放電指令ＥＣを生成する。

ＯＲ回路１０ｊは、ＡＮＤ回路１０ｉから供給される非常用放電指令ＥＣと、後述のＡＮＤ回路１５ｇから供給される許可スケジュール放電指令ＳＣ又は許可手動放電指令ＭＣとをオア条件として、許可スケジュール放電指令ＳＣ又は許可手動放電指令ＭＣを生成する。

図３の回路構成では、充放電時間入力部１２及び制御部１５が、図４に示すように開閉蓋１４ｂを備えたケース１４ａの中に収納される。 ケース１４ａは、開閉蓋１４ｂを閉じて封止シール１６を貼付することにより封印される。 図示の例では、開閉蓋１４ｂに充放電時間表示部１３が一体として設けられ、開閉蓋１４ｂの正面には、充電時間表示窓１３ａ及び放電時間表示窓１３ｂが配置されている。

制御部１５は、時間情報処理回路１５ａ、メモリ１５ｂ、表示部駆動回路１５ｃ、充電時間信号生成回路１５ｄ、時計部１５ｅ、ＮＯＴ回路１５ｆ、及びＡＮＤ回路１５ｇを備えており、下記のように、充放電時間入力部１２により設定された充電時間以外の非充電時間中にＰＣＳ８に対する放電指令を許可する放電指令許可手段としての機能を有する。

時間情報処理回路１５ａは、充放電時間入力部１２から入力される充電時間及び放電時間情報を、充電時間及び放電時間データに処理してメモリ１５ｂに記憶する。

表示部駆動回路１５ｃは、時間情報処理回路１５ａから供給される充電時間データ及び放電時間データを充放電時間表示部１３に表示する。

充電時間信号生成回路１５ｄは、時間情報処理回路１５ａから供給される充電時間データと時計部１５ｅから供給される現在の時間信号とにより、充電時間信号を生成する。

ＮＯＴ回路１５ｆは、充電時間信号生成回路１５ｄから供給された充電時間信号を非充電時間信号に反転する。

ＡＮＤ回路１５ｇは、ＮＯＴ回路１５ｆから供給される非充電時間信号と、ＯＲ回路１０ｆから供給されるスケジュール放電指令ＳＣ又は手動放電指令ＭＣとのアンドをとり、許可スケジュール放電指令ＳＣ又は許可手動放電指令ＭＣを生成する。

次に、上記構成を有する電力貯蔵システムの動作について説明する。

まず、電力会社は、電力使用者との電力契約に基づいて、電力貯蔵システムの充放電パターンを設定する。 その後、図４のケース１４ａの開閉蓋１４ｂを開けて、充放電時間入力部１２から充電時間情報及び放電時間情報を入力する。 制御部１５の時間情報処理回路１５ａは、メモリ１５ｂに充電時間データ及び放電時間データとして記憶され、表示部駆動回路１５ｃを駆動して充電時間データ及び放電データを充放電時間表示部１３に表示される。 ここで、ケース１４ａの開閉蓋１４ｂを閉じて封止シール１６で封印する。

このように設定された状態で、自動及び手動運転スイッチＳ１を自動運転に設定すると、自動及び手動運転スイッチＳ１からの自動運転信号がＡＮＤ回路１０ｂに供給される。 このとき、自動運転信号はＮＯＴ回路１０ｃで反転され、ＡＮＤ回路１０ｅには供給されない。

ＡＮＤ回路１０ｂは、自動運転信号が供給されているとき、指令生成タイミング回路１０ａから指令生成タイミング信号が供給されると、スケジュール放電指令ＳＣを生成してＯＲ回路１０ｆに供給する。

ＯＲ回路１０ｆは、ＡＮＤ回路１０ｂからスケジュール放電指令ＳＣが供給されると、このスケジュール放電指令ＳＣを制御部１５のＡＮＤ回路１５ｇに供給する。

制御部１５のＡＮＤ回路１５ｇは、ＮＯＴ回路１５ｆから非充電時間信号が供給されているときに、上記スケジュール放電指令ＳＣが供給されると、許可スケジュール放電指令ＳＣを生成して、充放電制御装置１０のＯＲ回路１０ｊに供給する。

充放電制御装置１０のＯＲ回路１０ｊは、ＡＮＤ回路１０ｉから非常用放電指令ＥＣが供給されていないときに、ＡＮＤ回路１５ｇから許可スケジュール放電指令ＳＣが供給されると、この許可スケジュール放電指令ＳＣをＰＣＳ８に供給する。 ＰＣＳ８は、許可スケジュール放電指令ＳＣに基づいて、蓄電池４の直流電力を交流電力に変換して一般負荷７に供給する。

次に、自動及び手動運転スイッチＳ１を手動運転に設定すると、充放電制御装置１０のＡＮＤ回路１０ｂには自動運転信号が供給されない。 このとき、自動及び手動運転スイッチＳ１からの（手動運転）信号は、ＮＯＴ回路１０ｃで反転され、手動運転信号としてＡＮＤ回路１０ｅに供給される。

ＡＮＤ回路１０ｅは、手動運転信号が供給されているとき、指令生成タイミング回路１０ｄから指令生成タイミング信号が供給されると、手動放電指令ＭＣを生成してＯＲ回路１０ｆに供給する。

ＯＲ回路１０ｆは、ＡＮＤ回路１０ｅから手動放電指令ＭＣが供給されたとき、この手動放電指令ＭＣを制御部１５のＡＮＤ回路１５ｇに供給する。

ここで、制御部１５のＡＮＤ回路１５ｇは、ＮＯＴ回路１５ｆから供給された非充電時間信号が供給されているときに、上記手動放電指令ＭＣが供給されると、許可手動放電指令ＭＣを生成して、充放電制御装置１０のＯＲ回路１０ｊに供給する。

充放電制御装置１０のＯＲ回路１０ｊは、ＡＮＤ回路１０ｉから非常用放電指令ＥＣが供給されていないときに、ＡＮＤ回路１５ｇから許可手動放電指令ＭＣが供給されると、この許可手動放電指令ＭＣをＰＣＳ８に供給する。 ＰＣＳ８は、許可手動放電指令ＭＣに基づいて、蓄電池４の直流電力を交流電力に変換して一般負荷７に供給する。

なお、保護リレーＲが停電を検出すると、ＣＢ３に開放指令を出力すると共に、非常用放電指令生成タイミング回路１０ｇに停電信号を出力する。 非常用放電指令生成タイミング回路１０ｇは、保護リレーＲからの停電信号に応じて指令生成タイミングを生成してＡＮＤ回路１０ｉに供給する。 ＡＮＤ回路１０ｉは、ＣＢ３から開放信号が供給され、非常用放電指令生成タイミング回路１０ｇから指令生成タイミングが供給されると、非常用放電指令ＥＣを生成して、ＯＲ回路１０ｊに供給する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限られることなく、種々の変形が可能である。

例えば、図３の実施形態では、充放電制御装置１０がスケジュール放電指令ＳＣ又は手動放電指令ＭＣを生成しても、充電時間中はＰＣＳ８に対する放電指令を許可しないようにしたが、充放電制御装置１０がスケジュール充電指令又は手動充電指令を生成しても、放電時間中はＰＣＳ８に対する充電指令を許可しないように構成してもよい。

本発明の実施形態の電力貯蔵システムと一般負荷及び非常用負荷等との関係を示すブロック構成図である。

実施形態の充放電時間管理装置の機能ブロック図である。

実施形態の電力貯蔵システムの要部構成を示すブロック図である。

充放電時間管理装置の実施例の外観を示す斜視図である。

従来の電力貯蔵システムにおける１日の充放電パターンの例を示す図である。

符号の説明

１…商用電源、２…電力系統、３…遮断器、４…蓄電池、５…非常用負荷、８…電力変換装置、９…管理装置、１０…充放電制御装置、１１…ユーザインタフェース、１２…充放電時間入力部、１３…充放電時間表示部、１４ａ…ケース、１４ｂ…開閉蓋、１５…制御部、１５ｂ…メモリ、１５ｄ…充電時間信号生成回路、１５ｆ…ＮＯＴ回路、１５ｇ…ＡＮＤ回路、１６…封止シール。