JP2003189470A

JP2003189470A - ピークカット装置の運転方法

Info

Publication number: JP2003189470A
Application number: JP2001390506A
Authority: JP
Inventors: Fumiya Ishimaru; 文也石丸; Eiichi Nomura; 栄一野村; Takashi Yamashita; 貴士山下; Saburo Tanaka; 三郎田中
Original assignee: Yuasa Corp; Yuasa Battery Corp
Current assignee: Yuasa Corp
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2003-07-04

Abstract

(57)【要約】【課題】ピークカット装置の運転方法を改善することに
より、年間のランニングコストは大幅に低減できるのみ
ならず装置の寿命延長も十分に期待でき、電力事情や信
頼性の向上させる。【解決手段】商用電源から電力を供給される需要家に設
置され、当該需要家における電力使用量が所定値を越え
る時間帯に、前記商用電源からの電力供給量を削減する
目的で当該需要家内に電力を供給するピークカット装置
１の運転方法において、前記ピークカット装置の運転を
電力使用量がピークを迎える夏季にのみ行い、他の季節
には、運転を完全停止するピークカット装置の運転方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は工場、事務所等の需
要家の敷地内に設置されるピークカット装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ピークカット装置は、商用電源から電力
を供給される需要家に設置され、当該需要家における電
力使用量がピークに達する時間帯に、当該装置から電力
を供給することにより、商用電源から供給される電力の
ピーク使用量を低減し、ピーク電力値を契約によって定
められた値よりも多くならないようにして、次の契約時
における契約電力料金を削減させるものである。

【０００３】この種のピークカット装置としては、特開
平１０−２３４１３３号公報、特開２０００−９２７１
７号公報及び特開２００１−１９７６６１号公報に記載
のものがある。

【０００４】そして、特開平１０−２３４１３３号公報
には、ビル、工場等のデマンド監視制御装置を用いた負
荷節減方式において、電力管理用デマンド監視制御装置
に複数のデマンド目標値を設定して、このデマンド目標
値を季節に応じて切換手段によって切り換えるものが開
示されている。

【０００５】また、特開２０００−９２７１７号公報に
は、バッテリーの容量を増加させることなく、契約電力
の削減をすることを目的として、所内負荷を、常時給電
用、ピークシフト用、ピークカット用の３系統に分割し
て、ピークシフト用負荷に接続されたバッテリーを、深
夜を含む軽負荷時に充電し、電力ピーク時間帯に放電す
ることにより、ピークシフト用負荷には電力ピーク時間
帯のみバッテリーから給電し、ピークカット用負荷はピ
ーク時間帯のみ給電停止するものが開示されている。

【０００６】また、特開２００１−１９７６６１号公報
には、大型店舗等における季節または時間帯によって異
なる最大使用電力を所定値以下に制御することによっ
て、その店舗の契約電力及び消費電力の低減を図ること
を目的として、電力会社の変流器に接続されたパルス検
出器にデマンド制御装置を接続して成る節電制御装置に
おいて、空調設備、冷凍設備、原動機設備及び証明設備
に対する時間差制御によって順位制御を行うように設定
したリレー・タイマー盤を備えた節電制御盤を前記デマ
ンド制御装置に接続し、消費電力のスケジュール制御と
ピークカット制御を行うことによって、消費電力及び契
約電力を低減するものが開示されている。

【０００７】次に、ピークカット装置の機能を図に基づ
いて詳細に説明する。図１は商用電源から電力を供給さ
れる需要家である工場における電力負荷の季節間変動を
示している。図１において、横軸は１日の時間（１〜２
４時）を、縦軸は各時間における使用電力であって、
春、秋、冬、夏の季節ごとの傾向が示されている。図１
から、各季節共に、昼間（９時〜１７時）の期間には、
夜間に比較して使用電力が多くなる点は共通している
が、そのピークの値に季節によって大きな差が存在する
ことがわかる。図１によれば、この工場の夏季以外の季
節では１０００ｋＷ程度の最大使用電力であるのに対し
て、夏季ではそれが１６００ｋＷになって、約１．５倍
程度の差が存在することが理解できる。

【０００８】次に、最大ピーク発生日の負荷曲線を図２
に基づいて説明する。図２から、１日のうちの、昼間の
時間帯の何時間かで、使用電力が１５００ｋＷを超えて
１６００ｋＷ程度まで上昇していることがわかる。上記
のような工場では、電力契約における基本料金は、年間
を通しての最大電力値（但し、３０分間の平均電力）に
より決定され、向こう１年間にその基本料金が継続され
ることになる。従って、この工場の場合には、契約電力
の基本料金の基礎として、夏季の昼間の最大使用電力で
ある１６００ｋＷが基準にされる。

【０００９】しかし、使用電力が１５００ｋＷを超えて
いる期間は、夏季の特定の日のうちの、さらに特定の時
間のみで、他の大部分の期間は１５００ｋＷ以上にはな
らないのに、１年を通じて１６００ｋＷの使用電力に応
じた基本料金の契約をすることの矛盾がある。ピークカ
ット装置の基本的な考えは、このような矛盾を解消する
ことにある。

【００１０】すなわち、本発明では、ピークカット装置
を設置することによって、１５００ｋＷを超える電力が
使用される期間だけ、ピークカット装置から電力を供給
するようにして、図２に示す最大ピーク発生日の負荷曲
線を、最大でも１５００ｋＷを超えないようする。この
ことにより、工場の契約電力における基本料金は、年間
を通しての最大電力値の１５００ｋＷを基準に決定さ
れ、向こう１年間にその基本料金が継続されることにな
る。なお、図４では、すべての時間帯において、１５０
０ｋＷを超えないように示されているが、契約におけ
る、最大電力値は、前述の如く３０分間の平均電力であ
るので、１５００ｋＷを超えた時間のすべてについてピ
ークカット装置を稼動させる必要はなく、３０分に１回
の間隔で数分間の運転を行って、平均電力が１５００ｋ
Ｗ以下になるようにすれば、ピークカット設置の目的は
達成されることになる。

【００１１】また、ピークカット装置を設置する目的
は、電力会社との契約電力の低減、すなわち基本料金の
低減であって電力量料金の削減が目的ではないので、使
用最大電力が契約電力である１５００ｋＷを超えないよ
うにするだけで、当該契約電力よりも余分に低い使用電
力に下げる必要はない。（余分に使用電力を下げること
は、ピークカット装置から大きな電力を供給することに
なって、逆にコストが高くなるためである。）

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述した、従来のピー
クカット装置は、電池部と充電器／インバータ部で構成
され、電力使用量が増加する夏季の昼間に運転され、電
池部からの放電によって得られる電力をインバータで交
流に変換して母線に供給することで、負荷が消費する電
力の一部又は全部を賄うことができ、商用電源から供給
される電力を低減することができる。また、電力使用量
が低下する、例えば夜間時間帯に、商用電力から充電器
を介して電池部の電池が充電される。

【００１３】そして、充電は、初期において、０．１Ｃ
Ａ（Ｃは電池の定格容量値）程度の定電流で行われ、所
定の電圧、例えば２．４Ｖ／セルに到達した後、その電
圧の印加を続ける定電圧充電に移行するという方法で行
われるのが一般的であるが、放電量が少ない等の理由か
ら過充電が懸念される場合には、時間または電流を検出
し、印加電圧を２．４Ｖ／セルから、例えば２．２３Ｖ
／セルに下げる２段定電圧で行われることもある。

【００１４】しかし、このようなピークカット装置の運
転（電池の放電）は夏季に多く使用されることが予想さ
れるため、夏季以外の季節には常に定電圧充電が行われ
ることになる。また、ピークカット装置の制御は上位
側、例えば受電点付近に設置されたデマンドメータから
の警報信号によって行われるのが一般的で、通常、接点
信号がその出力信号として送出される。例えば、予測デ
マンド＞目標デマンドの時に送出されるデマンド警報に
よりピークカット装置を起動する方法である場合には、
起動信号を受けてピークカット装置は定格出力で運転を
開始し、次に停止信号を受けるまで定格出力で運転を継
続し、これによってピーク電力値を低減する。

【００１５】ピークカット装置は、そのランニングコス
トを考えると、充電器／インバータにおける交流／直流
の変換効率に大きく依存するが、充電器／インバータは
その特性上、定格出力時に最も変換効率が高く、出力が
低くなると変換効率が低下する。そして、ピークカット
装置を運転しない夏季以外は、定電圧で電池の充電が行
われるため、充電器／インバータの出力電流値は減衰し
て微小な充電電流のみが長時間にわたって流れることに
なる。この定電圧充電時の電池に対する充電電流の変化
は、図５に示す如く、その平均充電電流が６．７×１０
^-5ＣＡ（以下、６．７Ｅ−０５ＣＡと表記する。但し、
Ｃは電池の定格容量を示す。）である。そして、このよ
うな微小な充電電流では、充電器／インバータの変換効
率が低いため、充電電流値に対する交流入力電力が大き
くなり、ランニングコストは高くなるという問題があ
る。

【００１６】また、ピークカット装置の制御を接点信号
（オン・オフ信号）、例えば、予測デマンド＞目標デマ
ンドの時に送出されるデマンド警報で行う場合、警報送
出→装置運転→消費量電力量低下→警報解除→装置停止
→消費電力量増加→警報送出の動作を繰り返す可能性が
あり、充電器／インバータ部、電池部の故障原因になる
ことが懸念される。さらに、接点信号で装置をオン・オ
フ制御する場合、動作は起動→一定出力運転→停止に限
定される。すなわち、設定値に対して、少しでも超過ま
たは超過が予想された時点で、装置は一定出力運転を行
うため、デマンド目標値以上の不要な電力供給も含まれ
ることになり、電池の放電容量は必要以上に多くなっ
て、その寿命に悪影響を及ぼすだけでなく、不要な電力
供給も考えた電池を準備する必要があって、電池容量が
大きくなるという問題がある。

【００１７】本発明の課題（目的）は、ピークカット装
置の運転方法を改善することにより、年間のランニング
コストは大幅に低減できるのみならず、装置の寿命延長
も十分に期待でき、電力事情や信頼性の向上させること
にある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、商用電源から電力を供給される需要家に設置され、
当該需要家における電力使用量が所定値を越える時間帯
に、前記商用電源からの電力供給量を削減する目的で当
該需要家内に電力を供給するピークカット装置の運転方
法において、前記ピークカット装置の運転を電力使用量
がピークを迎える夏季にのみ行い、他の季節には、運転
を完全停止する（請求項１）。このようなピークカット
装置の運転方法を採用することにより、装置を運転しな
い季節（例えば１０月〜６月）には装置のすべてを停止
させて電池への定電圧充電が行われないようにすること
ができ、低出力時における充電器／インバータ部の消費
電力と待機電力の削減が行えるので、そのランニングコ
ストを低減することが可能になる。

【００１９】また、前記ピークカット装置の運転を完全
停止する期間中に、短時間の調整運転を実行することに
より、電池のより良い保守・管理が可能になる（請求項
２）。

【００２０】また、電力使用量が一定の時間継続して所
定値を越えた場合に、ピークカット装置から、前記一定
の時間より短い時間だけ電力を供給をすることによっ
て、電池からの必要以上の期間にわたる電力の供給を防
止することができる（請求項３）。

【００２１】また、前記一定の時間は、契約によって定
められた時間であると共に、ピークカット装置から供給
される電力を、契約によって決まっている電力量値以下
に使用電力量がなるように制御することによって、ピー
クカット装置から供給される電力を必要最低限の値にす
ることができる（請求項４）。

【００２２】また、前記ピークカット装置は、電池部と
充電器／インバータ部で構成され、電力トランスジュー
サで検出された現在の使用電力に応じて、タイマーを介
して制御される（請求項５）。

【００２３】

【発明の実施の形態】図３に本発明のピークカット装置
の接続された工場内の電気系統図を示す。図３は、高圧
Ｂ受電設備によって、商用電源（例えば、３φ３Ｗ、６
６００Ｖ、６０Ｈｚ）を引き込み、第１〜第８系統の負
荷への給電を示している。本発明の特徴であるピークカ
ット装置１は、図３では第８系統にＶＣＢ（７．２ｋ
Ｖ、６００Ａ、１２．５ｋＡ）、ＬＢＳ（７．２ｋＶ、
２００Ａ、Ｇ５０Ａ）、Ｔｒ(３φ、６６００／２１０
Ｖ、３００ｋＶＡ)を介して接続されている。

【００２４】前記高圧Ｂ受電設備の後段（第１系統〜第
８系統の合計電流が流れる位置）にはＶＣＴ（計器用変
成器）２を介してＷｈ（電力計）３及びＤＭ（デマンド
メータ）４が接続されている。また、電力トランスジュ
ーサ５で検出された現在の使用電力に応じた信号はタイ
マー６を介して前記ピークカット装置１に与えられる。
このピークカット装置１に制御信号として与えられる信
号は、単なるオン・オフ信号ではなく、ピークカット装
置１から供給される電力量を連続的に可変でき、且つ、
その供給時間をも制御できるものである。

【００２５】本発明の実施の形態に係るピークカット装
置の運転方法の第１の特徴は、ピークカット装置を設置
する目的が、電力会社との契約電力の低減、つまり基本
料金の低減であって電力量料金の削減ではないので、ピ
ークカット装置を１年中稼動させておく必要はないとい
う点に基づいている。そして、本発明のピークカット装
置の運転方法では、夏季のみピークカット装置を運転し
て、夏季以外の期間には、ピークカット装置は完全停止
させておく点に特徴がある。このことによって、ピーク
カット装置を運転しない夏季以外における電池の充電を
行う必要がなくなる。特に、待機時の充電は定電圧で行
われるため、充電電流値は減衰して微小な充電電流のみ
が長時間にわたって流れ、このような微小電流では、充
電器／インバータ部の変換効率が低いため、充電電流値
が小さいにもかかわらず、交流入力電力が大きくなって
ランニングコストが高くなるという問題が解決できる。

【００２６】なお、ピークカット装置を構成する電池の
保守・管理上、ピークカット装置を夏季以外の期間の長
期間にわたって完全停止してから再起動するまでの間
に、１〜２回、１回に１日程度の短時間の充電を行う調
整運転をすることも可能である。このことによる損失
は、充電を行う時間が短時間であるので、本発明の運転
方法のメリットを損うものではないだけでなく、電池を
放置することによる自己放電劣化の防止や、電池に制御
弁式鉛蓄電池を用いた場合にはその放置による劣化を防
止する効果があり、液式鉛蓄電池を用いた場合には均等
充電と同様の電解液を攪拌する効果がある。

【００２７】また、本発明の実施の形態に係るピークカ
ット装置の運転方法の第２の特徴は、ピークカット装置
の運転を単なるオン・オフ運転（使用電力が契約電力を
超えた時に、ピークカート装置を起動して、一定の電力
を供給し、使用電力がピークカット装置を停止しても契
約電力を下回る値まで低下した時に停止させる）ではな
く、ピークカット装置から、必要最小限の電力を必要最
小限の期間供給することを可能とする点である。すなわ
ち、図３に示した電力トランスデューサ５の出力信号に
より、ピークカット装置１から供給される電力量の制御
をアナログ的に行うことで、起動・停止を制御するだけ
でなく出力値を任意の値に制御できる。例えば、図２に
示した最大ピーク発生日を例にとると、設定値を１５０
０ｋＷとすることで、ピークカット装置１から供給され
る電力が１５００ｋＷを超える時間のみを供給する運転
を行うことによって、図４に示すようにすることが可能
になる。

【００２８】さらに、本発明の実施の形態に係るピーク
カット装置の運転方法の第３の特徴は、電力トランスデ
ューサからの制御信号にタイマーを付加することによ
り、ピークカット装置の運転を必要最小限に限定した点
である。契約電力における基本料金は、年間を通しての
最大電力値（３０分間の平均電力）により決定され、向
こう１年間はこの基本料金が継続されることになる。す
なわち、設定値を超過した時間のすべてについて装置を
稼動させる必要はなく、３０分に１回の間隔で数分間の
運転を行えば設置の目的は達成されることになる。

【００２９】一例として、図４に、１００ｋＷ／４００
ｋＷｈの容量のピークカット装置を導入した後のピーク
発生日の推定負荷曲線を示す。図４によれば、１５００
ｋＷを超える分の電力をピークカット装置が供給するの
で、使用電力量を１５００ｋＷに抑えることができ、契
約電力を１００ｋＷ低減することができる。そのため、
基本料金の部分で年間２１６万円削減できることにな
る。

【００３０】図５は、１０月〜６月の間、電池への充電
を継続した場合の推定電流特性を示すものである。この
期間の平均充電電流は６．７×１０^-5ＣＡであり、１０
０ｋＷ／４００ｋＷｈの容量のピークカット装置で充電
器／インバータ部の変換効率を２０％とし、さらに待機
電力も考慮して試算を行うとこの間の消費電力量は１２
０００ｋＷｈ程度となり、電力量料金に換算すると約１
２万円となり、この分だけ削減できることになる。

【００３１】また、ピークカット装置を運転する夏季期
間においても、ピークカット装置の運転を昼間：放電、
夜間：充電の１サイクル／１日とすると、電池の放電深
度を小さくすることができ、その寿命を延ばすうえで有
効である。

【００３２】上記した如く、本発明の運転方法によりピ
ークカット装置を運用すれば、年間のランニングコスト
は大幅に低減できるのみならず、装置の寿命延長も十分
に期待でき、電力事情や信頼性の向上に寄与するところ
が大である。

【００３３】また、本発明の運転方法が適用されるピー
クカット装置には、鉛蓄電池を使用しているが、ニッケ
ル−水素蓄電池やニッケル−カドミウム蓄電池のような
アルカリ蓄電池も使用できる。そして、この場合も、前
述した調整運転を行うことにより、鉛蓄電池と同様に自
己放電劣化が防止できる。

【００３４】

【発明の効果】請求項１に記載の発明では、商用電源か
ら電力を供給される需要家に設置され、当該需要家にお
ける電力使用量が所定値を越える時間帯に、前記商用電
源からの電力供給量を削減する目的で当該需要家内に電
力を供給するピークカット装置の運転方法において、前
記ピークカット装置の運転を電力使用量がピークを迎え
る夏季にのみ行い、他の季節には、運転を完全停止する
ことによって、装置を運転しない季節（例えば１０月〜
６月）に電池への定電圧充電を行わないことにより、低
出力時の充電器／インバータ部の消費電力及び待機電力
の削減が行え、ランニングコストを低減することが可能
になる。

【００３５】また、請求項２に記載の発明では、前記ピ
ークカット装置の完全停止期間中に、短時間の調整運転
を実行することにより電池のより良い保守・管理が可能
になる。

【００３６】また、請求項３に記載の発明では、電力使
用量が一定の時間継続して所定値を越えた場合に、ピー
クカット装置から、前記一定の時間よりも短い時間電力
の供給をすることによって、電池からの必要以上の期間
にわたる電力の供給を防止することができる。

【００３７】また、請求項４に記載の発明では、前記一
定の時間は、契約によって決まった時間であると共に、
ピークカット装置から供給される電力を、契約によって
決まっている電力量値以下に使用電力量がなるように制
御することによって、ピークカット装置から供給される
電力を必要最低限の値に制限できる。

【００３８】また、請求項５に記載の発明では、前記ピ
ークカット装置は、電池部と充電器／インバータ部で構
成され、電力トランスジューサで検出された現在の使用
電力に応じて、タイマーを介して制御されるので、電池
部からの必要以上の期間にわたる電力の供給を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】工場における電力負荷の季節間変動の例を示す
図である。

【図２】工場における最大ピーク発生日の負荷曲線の例
を示す図である。

【図３】ピークカット装置を付加した工場内電気系統図
の例を示す図である。

【図４】ピークカット装置付加後の工場における最大ピ
ーク発生日の負荷曲線を示す図である。

【図５】長期待機中の電池の充電電流特性を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ピークカット装置２計器用変成器（ＶＣＴ）３電力計（Ｗｈ）４デマンドメータ（ＤＭ）５電力トランスジューサ６タイマー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中三郎大阪府高槻市古曽部町二丁目３番21号株式会社ユアサコーポレーション内Ｆターム(参考） 5G066 KA01 KA12 KB03 KB07 KC01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】商用電源から電力を供給される需要家に
設置され、当該需要家における電力使用量が所定値を越
える時間帯に、前記商用電源からの電力供給量を削減す
る目的で当該需要家内に電力を供給するピークカット装
置の運転方法において、前記ピークカット装置の運転を電力使用量がピークを迎
える夏季にのみ行い、他の季節には、運転を完全停止す
る、ことを特徴とするピークカット装置の運転方法。
【請求項２】前記ピークカット装置の完全停止期間中
に、短時間の調整運転を実行すること、を特徴とする請求項１に記載のピークカット装置の運転
方法。
【請求項３】電力使用量が一定の時間継続して所定値
を越えた場合に、ピークカット装置から、前記一定の時
間よりも短い時間、電力の供給をすること、を特徴とする請求項１又は２に記載のピークカット装置
の運転方法。
【請求項４】前記一定の時間は、契約によって決まっ
た時間であると共に、ピークカット装置から供給される
電力を、契約によって決まっている電力量値以下に使用
電力量がなるように制御すること、を特徴とする請求項３に記載のピークカット装置の運転
方法。
【請求項５】前記ピークカット装置は、電池部と充電
器／インバータ部で構成され、電力トランスジューサで
検出された現在の使用電力に応じて、タイマーを介して
制御されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一
項に記載のピークカット装置の運転方法。