JP7221630B2 - power supply system - Google Patents
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Description
本発明は、自然エネルギーを利用して発電可能な発電部、蓄電池及び燃料電池を具備する電力供給システムの技術に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technology for a power supply system that includes a power generation unit capable of generating power using natural energy, a storage battery, and a fuel cell.
従来、太陽電池、燃料電池及び蓄電池の３電池を活用する電力供給システムの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。
2. Description of the Related Art Conventionally, technology of a power supply system utilizing three batteries, ie, a solar cell, a fuel cell, and a storage battery, is publicly known. For example, it is as described in
特許文献１に記載の電力供給システムは、太陽電池（太陽光発電部）、燃料電池及び蓄電池（蓄電装置）を具備する。また特許文献１には、燃料電池で発電を行うと共に、余剰した電力（太陽電池で発電された電力等）を逆潮流させて売電することが可能な旨が記載されている。このように余剰電力を売電することで、経済的な利益を得ることができる。
The power supply system described in
しかしながら、近年、太陽電池の余剰電力の買取価格が低下しており、購入電力単価や燃料電池の発電単価よりも太陽電池の余剰電力の買取単価のほうが安価となる場合がある。このような場合、燃料電池を発電させて太陽電池の発電電力の売電量を増やすよりも、当該発電電力を自家消費することが望ましく、自家消費を促進することが可能な電力供給システムが必要とされている。 However, in recent years, the purchase price of surplus power from solar cells has been decreasing, and there are cases where the purchase price of surplus power from solar cells is lower than the unit price of purchased power and the unit price of power generation from fuel cells. In such a case, it is desirable to self-consume the generated power rather than to increase the amount of power generated by the solar cell to be sold by the fuel cell, and a power supply system that can promote self-consumption is required. It is
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、発電部で得られた電力の自家消費を促進することが可能な電力供給システムを提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the circumstances described above, and the problem to be solved is to provide a power supply system capable of promoting self-consumption of the power obtained by the power generation unit. .
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problems to be solved by the present invention are as described above, and the means for solving the problems will now be described.
即ち、請求項１においては、自然エネルギーを利用して発電可能な発電部と、燃料を用いて発電可能な燃料電池と、電力を充放電可能な蓄電池と、前記燃料電池及び前記蓄電池の動作を制御可能な制御装置と、を具備し、前記制御装置は、電力需要に対して、前記燃料電池からの電力よりも、前記発電部及び前記蓄電池からの電力を優先して供給させることが可能であり、前記発電部及び前記蓄電池からの電力では前記電力需要を賄うことができない場合に、前記燃料電池を発電させることが可能であり、前記燃料電池を発電させるため燃料の単価から当該燃料電池の発電に伴って得られる熱の価値を差し引いた値が、系統電源から購入する電力単価以下である場合に、前記燃料電池を負荷追従運転により発電させることが可能であるものである。
That is, in
請求項２においては、前記燃料電池は、系統電源から電力需要へと電力を供給可能な配電線において、前記発電部及び前記蓄電池よりも系統電源側に配置されているものである。
In
請求項３においては、前記制御装置は、前記燃料電池を発電させるため燃料の単価が、系統電源から購入する電力単価以下である場合に、前記燃料電池を定格能力で発電させることが可能なものである。
In
請求項４においては、前記制御装置は、所定の制約条件に応じて前記燃料電池の運転を停止することが可能なものである。
In
請求項５においては、前記制御装置は、少なくとも電力需要の予測値及び前記発電部からの発電電力の予測値に基づいて、前記蓄電池及び前記燃料電池の運転を予め計画するものである。
In
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects are obtained.
請求項１においては、発電部で得られた電力の自家消費を促進することができる。また、発電部で得られた電力の自家消費を促進しながらも、必要に応じて燃料電池からの電力も電力需要へと供給することができる。また、燃料電池による発電と、系統電源からの電力の購入のうち、コストが低い方法で電力需要を賄うことができる。
In
請求項２においては、燃料電池よりも優先的に発電部及び蓄電池からの電力を電力需要へと供給し易くすることができる。
In
請求項３においては、燃料電池を比較的安価に発電させることができる場合に、当該燃料電池に高効率な運転を行わせることができる。
In
請求項４においては、燃料電池の運転を適切に制御することができる。
In
請求項５においては、適切な電力の供給が可能となる。
In
以下では、図１を用いて、本発明の一実施形態に係る電力供給システム１の構成について説明する。
The configuration of a
本実施形態に係る電力供給システム１は、住宅に設けられ、当該住宅の電力負荷Ｈで発生する電力需要に対して適宜電力を供給するものである。電力供給システム１は、主として太陽光発電部（ＰＶ）１１、蓄電池１２、パワコン１３、燃料電池１４及びＥＭＳ１５を具備する。
The
太陽光発電部１１は、太陽光を利用して発電する装置である。太陽光発電部１１は、太陽電池パネル等により構成される。太陽光発電部１１は、例えば、住宅の屋根の上等の日当たりの良い場所に設置される。
The solar
蓄電池１２は、電力を充放電可能に構成されるものである。蓄電池１２は、例えば、リチウムイオン電池により構成される。
The
パワコン１３は、電力を適宜変換するもの（ハイブリッドパワーコンディショナ）である。パワコン１３は、太陽光発電部１１及び蓄電池１２に接続される。またパワコン１３は、系統電源Ｋと住宅の電力負荷Ｈとをつなぐ配電線Ｌの中途部（第一接続点Ｐ１）に接続される。
The
パワコン１３は、配電線Ｌにおいて第一接続点Ｐ１のすぐ上流側（系統電源Ｋ側）に隣接するように設けられた第一電力センサ１３ａと接続される。第一電力センサ１３ａは、配電線Ｌを流通する電力を検出するものである。第一電力センサ１３ａは、設けられた箇所を流通する電力（例えば、電力負荷Ｈ側へと流れる電力や、系統電源Ｋ側へと流れる電力）の電圧（供給電圧）及び電流（供給電流）を検出する。第一電力センサ１３ａの検出結果は、パワコン１３に出力される。
The
燃料電池１４は、水素等の燃料を用いて発電する装置である。燃料電池１４は、図示せぬ貯湯ユニットを具備し、発電時に発生する熱を用いて当該貯湯ユニット内で湯を沸かすことができる。当該熱（湯）は、住宅の給湯負荷に対して供給し、当該住宅で利用することができる。燃料電池１４は、配電線Ｌの中途部に接続される。より具体的には、燃料電池１４は、配電線Ｌにおいて、第一接続点Ｐ１及び第一電力センサ１３ａよりも上流側（系統電源Ｋ側）に設定された第二接続点Ｐ２に接続される。
The
燃料電池１４は、配電線Ｌにおいて第二接続点Ｐ２のすぐ上流側（系統電源Ｋ側）に隣接するように設けられた第二電力センサ１４ａと接続される。第二電力センサ１４ａは、配電線Ｌを流通する電力を検出するものである。第二電力センサ１４ａは、設けられた箇所を流通する電力（例えば、電力負荷Ｈ側へと流れる電力や、系統電源Ｋ側へと流れる電力）の電圧（供給電圧）及び電流（供給電流）を検出する。第二電力センサ１４ａの検出結果は、燃料電池１４に出力される。
The
ＥＭＳ１５は、電力供給システム１の動作を管理するエネルギーマネジメントシステム（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）である。ＥＭＳ１５は、ＣＰＵ等の演算処理部、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶部や、タッチパネル等の入出力部等を具備する。ＥＭＳ１５の記憶部には、電力供給システム１の動作を制御する際に用いられる種々の情報やプログラム等が予め記憶される。ＥＭＳ１５の演算処理部は、前記プログラムを実行して前記種々の情報を用いた所定の演算処理等を行うことで、電力供給システム１を動作させることができる。
The EMS 15 is an energy management system that manages the operation of the
ＥＭＳ１５は、パワコン１３及び燃料電池１４と電気的に接続される。ＥＭＳ１５は、所定の信号をパワコン１３に送信し、各部の動作を制御することができる。例えばＥＭＳ１５は、蓄電池１２に充電や放電の指示を出すことができる。特にＥＭＳ１５は、当該蓄電池１２に、第一電力センサ１３ａの検出値に基づく負荷追従運転を行わせることができる。
The EMS 15 is electrically connected to the
また、ＥＭＳ１５は、所定の信号を燃料電池１４に送信し、当該燃料電池１４の動作を制御することができる。例えばＥＭＳ１５は、燃料電池１４を発電状態（燃料を用いて発電する状態）、待機状態（自己の運転に必要な最低限の電力のみ発電した待機する状態）、停止状態（運転を停止した状態）等に切り替えることができる。特にＥＭＳ１５は、当該燃料電池１４を発電状態として、第二電力センサ１４ａの検出値に基づく負荷追従運転を行わせたり、定格能力による発電を行わせることができる。
The
また、ＥＭＳ１５は、パワコン１３及び燃料電池１４から所定の信号が入力可能に構成され、パワコン１３及び燃料電池１４が有する各種の情報を取得することができる。またＥＭＳ１５は、図示せぬ各種センサを用いて、太陽光発電部１１の発電電力、蓄電池１２の充電量、電力負荷Ｈで生じる電力需要等を検出することができる。
Further, the
本実施形態に係る電力供給システム１は、近年の発電電力の買取価格の低下に鑑みて、太陽光発電部１１で発電された電力を極力自家消費させる（住宅の電力負荷Ｈで消費させる）ことを目的として、電力の流通を制御する。以下では、当該電力供給システム１の制御態様について、図２及び図３を用いて具体的に説明する。なお、図２及び図３には図示していないが、太陽光発電部１１で発電された電力は、電力需要が生じていれば、パワコン１３を介して当該電力負荷Ｈへと供給される。
In view of the recent decline in the purchase price of generated power, the
図２のステップＳ１０１において、ＥＭＳ１５は、太陽光発電部１１で発電される電力（発電電力）が電力負荷Ｈの電力需要を超過しているか否かを判定する。発電電力が電力需要を超過していれば、当該発電電力だけで電力需要を賄うことができる。
In step S101 of FIG. 2, the
ＥＭＳ１５は、発電電力が電力需要を超過していると判定した場合、ステップＳ１０２に移行する。
またＥＭＳ１５は、発電電力が電力需要以下であると判定した場合、ステップＳ１０４に移行する。
When the
Moreover, when the
ステップＳ１０２において、ＥＭＳ１５は、蓄電池１２が満充電か否かを判定する。
In step S102, the
ＥＭＳ１５は、蓄電池１２が満充電であると判定した場合、太陽光発電部１１の発電電力のうち、電力需要に対して余剰する電力（余剰電力）は売電される。
またＥＭＳ１５は、蓄電池１２が満充電ではないと判定した場合、ステップＳ１０３に移行する。
When the
When the
ステップＳ１０３において、ＥＭＳ１５は、余剰電力を蓄電池１２に充電させる。
In step S103, the
このように電力供給システム１においては、基本的に発電電力だけで電力需要を賄おうとする。またパワコン１３は、発電電力だけで電力需要を賄うことができると判断した場合（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、蓄電池１２が充電可能であれば余剰電力を当該蓄電池１２に充電する（ステップＳ１０２でＮＯ、ステップＳ１０３）。
In this way, the
ステップＳ１０１から移行したステップＳ１０４において、ＥＭＳ１５は、蓄電池１２の残量（蓄電池残量）が所定の閾値α（例えば、満充電の３０％）を超過しているか否かを判定する。当該閾値αは、停電などの非常時の備えとして、蓄電池１２に蓄えておくべき電力量に基づいて定められる。
In step S104 after shifting from step S101, the
ＥＭＳ１５は、蓄電池残量が閾値αを超過していると判定した場合、ステップＳ１０５に移行する。
またＥＭＳ１５は、蓄電池残量が閾値α以下であると判定した場合、ステップＳ１１０（図３参照）に移行する。
When the
When the
ステップＳ１０５において、ＥＭＳ１５は、蓄電池１２から電力を放電させる。この際、蓄電池１２は、第一電力センサ１３ａにより検出される電力需要（より詳細には、太陽光発電部１１の発電電力では賄いきれない分の電力需要）に応じた負荷追従運転により放電を行う。ＥＭＳ１５は、当該ステップＳ１０５の処理を行った後、ステップＳ１０６に移行する。
In step S<b>105 , the
このようにＥＭＳ１５は、発電電力だけで電力需要を賄うことができない場合（ステップＳ１０１でＮＯ）、蓄電池１２の残量がある程度残っていれば（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、当該蓄電池１２を放電させる（ステップＳ１０５）。このように電力供給システム１においては、発電電力だけで電力需要を賄うことができない場合には、蓄電池１２を放電させ、発電電力と放電電力だけで電力需要を賄おうとする。
In this way, when the power demand cannot be covered by the generated power alone (NO in step S101), if the remaining amount of the
ステップＳ１０６において、ＥＭＳ１５は、太陽光発電部１１の発電電力及び蓄電池１２から放電される電力（放電電力）で電力需要を賄うことができるか否かを判定する。具体的には、ＥＭＳ１５は、太陽光発電部１１の発電電力と蓄電池１２から放電可能な電力の和が、電力負荷Ｈの電力需要を超過しているか否かを判定する。発電電力等の和が電力需要を超過していれば、当該発電電力等で電力需要を賄うことができる。
In step S<b>106 , the
ＥＭＳ１５は、発電電力等の和が電力需要以下であると判定した場合、ステップＳ１０７に移行する。
When the
ステップＳ１０７において、ＥＭＳ１５は、所定の制約条件に基づいて、燃料電池１４が発電可能か否かを判定する。ここで、「所定の制約条件」とは、燃料電池１４の運転効率の向上等を目的として設定され、当該燃料電池１４の運転を停止する（停止状態とする）ためのものである。当該制約条件として、例えば、（１）燃料電池１４の発停（発電及び停止）の頻発を避けるために「１日に１回の発停とする」と定めたり、（２）定額料金制の範囲に収めるために、検診日近辺において、燃料電池１４の発電量を制限することを目的として定めたりすることが可能である。
In step S107, the
ＥＭＳ１５は、燃料電池１４が発電可能であると判定した場合、ステップＳ１０８に移行する。
また、ＥＭＳ１５が燃料電池１４は発電不可であると判定した場合、燃料電池１４は停止状態とされ、当該燃料電池１４の発電は行われない。
When the
Further, when the
ステップＳ１０８において、ＥＭＳ１５は、系統電源Ｋから電力を購入する場合と、燃料電池１４を発電させる場合の、メリットを比較する。具体的には、ＥＭＳ１５は、燃料電池１４を発電させるための燃料（ガス）の実質的な単価（発電単価）から、当該燃料電池１４の発電に伴って得られる熱の価値（熱価値）を減算し、燃料電池１４を発電させる際の実質的なコストを算出する。そしてＥＭＳ１５は、当該コストと系統電源Ｋから購入する電力の単価（購入単価）を比較して、どちらがメリットがあるか（コストが低いか）を判定する。発電単価と熱価値の差が、購入単価以下であれば、燃料電池１４を発電させたほうがコストが低くなる。
In step S108, the
なお、発電単価は、「発電単価＝ガス単価÷熱量×発電効率」の式で算出することができる。具体的な数値の一例を挙げると、「発電単価＝１５０円／ｍ３÷４５ＭＪ／ｍ３×３．６ＭＪ／ｋＷｈ÷４０％＝３０円／ｋＷｈ」のように算出することができる。また熱価値は、「熱価値＝排熱回収量÷熱効率×ガス単価」の式で算出することができる。具体的な数値の一例を挙げると、「熱価値＝１ｋＷｈ÷９０％×３．６ＭＪ／ｋＷｈ÷４５ＭＪ／ｍ３×１５０円／ｍ３＝１３円／ｋＷｈ」のように算出することができる。 The power generation unit price can be calculated by the formula "power generation unit price = gas unit price / heat amount x power generation efficiency". To give an example of a specific numerical value, it can be calculated as follows: "power generation unit price = 150 yen/m 3 ÷ 45 MJ/m 3 × 3.6 MJ/kWh ÷ 40% = 30 yen/kWh". Also, the heat value can be calculated by the formula "heat value=exhaust heat recovery amount/heat efficiency×gas unit price". To give an example of a specific numerical value, it can be calculated as follows: "Thermal value = 1 kWh/90% x 3.6 MJ/kWh/45 MJ/m 3 x 150 yen/m 3 = 13 yen/kWh".
ＥＭＳ１５は、発電単価と熱価値の差が、購入単価以下であると判定した場合、ステップＳ１０９に移行する。
When the
ステップＳ１０９において、ＥＭＳ１５は、燃料電池１４に発電を行わせる。この際、燃料電池１４は、第二電力センサ１４ａにより検出される電力需要（より詳細には、太陽光発電部１１の発電電力及び蓄電池１２からの放電電力では賄いきれない分の電力需要）に応じた負荷追従運転により発電を行う。
In step S109, the
このようにＥＭＳ１５は、発電電力及び放電電力だけで電力需要を賄うことができない場合（ステップＳ１０６でＮＯ）、燃料電池１４による発電を行うことを検討する。具体的には、ＥＭＳ１５は、燃料電池１４の発電が可能であり（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、かつ燃料電池１４で発電を行うメリットがあると判断した場合（ステップＳ１０８でＮＯ）に、当該燃料電池１４を負荷追従運転により発電させる（ステップＳ１０９）。このように電力供給システム１においては、発電電力及び放電電力だけで電力需要を賄うことができない場合に、はじめて燃料電池１４による発電を検討する。
In this way, the
ステップＳ１０４から移行したステップＳ１１０（図３参照）において、ＥＭＳ１５は、所定の条件に基づいて、燃料電池１４が発電可能か否かを判定する。なお、当該ステップＳ１１０の処理は、ステップＳ１０７の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。
In step S110 (see FIG. 3) after step S104, the
ＥＭＳ１５は、燃料電池１４が発電可能であると判定した場合、ステップＳ１１１に移行する。
またＥＭＳ１５は、燃料電池１４が発電不可であると判定した場合、燃料電池は停止とし、不足分を系統電力（系統電源Ｋ）から購入する。
When the
Further, when the
ステップＳ１１１において、ＥＭＳ１５は、発電単価が購入単価を超過しているか否かを判定する。
ＥＭＳ１５は、発電単価が購入単価以下であると判定した場合、ステップＳ１１２に移行する。
またＥＭＳ１５は、発電単価が購入単価を超過していると判定した場合、ステップＳ１１４に移行する。
In step S111, the
When the
When the
ステップＳ１１２において、ＥＭＳ１５は、燃料電池１４に発電を行わせる。この際、燃料電池１４は、定格能力で発電を行う。これによって燃料電池１４は、高効率な発電を行うことができる。またＥＭＳ１５は、当該燃料電池１４の発電によって発生する余剰電力を、蓄電池１２に充電させる。これによって、安価（低コスト）な電力を蓄電池１２に充電することができる。
In step S112, the
このようにＥＭＳ１５は、蓄電池１２の残量が少ない場合（ステップＳ１０４でＮＯ）、燃料電池１４による発電を行うことを検討する。具体的には、ＥＭＳ１５は、燃料電池１４の発電が可能であり（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、発電単価が購入単価以下である場合（ステップＳ１１１でＮＯ）に、燃料電池１４を定格能力で発電させる（ステップＳ１１２）。このように、発電単価のほうが購入単価よりも安価な場合には、燃料電池１４を高効率な状態で発電させることで、低コストな電力を電力需要へと供給すると共に、当該安価な電力を蓄電池１２に蓄えて活用することができる。
In this way, the
ＥＭＳ１５は、当該ステップＳ１１２の処理を行った後、ステップＳ１１３に移行する。
After performing the process of step S112, the
ステップＳ１１３において、ＥＭＳ１５は、蓄電池１２の残量（蓄電池残量）が所定の閾値β（例えば、満充電の５０％）を超過しているか否かを判定する。
ＥＭＳ１５は、蓄電池残量が閾値β以下であると判定した場合、ステップＳ１１０に移行する。
またＥＭＳ１５は、蓄電池残量が閾値βを超過していると判定した場合、ステップＳ１１５に移行する。
In step S113, the
When the
Moreover, when EMS15 determines with the storage battery remaining amount exceeding the threshold value (beta), it transfers to step S115.
ステップＳ１１１から移行したステップＳ１１４において、ＥＭＳ１５は、系統電源Ｋから電力を購入する場合と、燃料電池１４を発電させる場合の、メリットを比較する。なお、当該ステップＳ１１１の処理は、ステップＳ１０８の処理を同様であるため、詳細な説明は省略する。
In step S114 after step S111, the
ＥＭＳ１５は、発電単価と熱価値の差が、購入単価以下であると判定した場合、ステップＳ１１５に移行する。
またＥＭＳ１５は、発電単価と熱価値の差が、購入単価を超過していると判定した場合、燃料電池は発電させず、不足分を系統電力（系統電源Ｋ）から購入する。
When the
Further, when the
ステップＳ１１３又はステップＳ１１４から移行したステップＳ１１５において、ＥＭＳ１５は、燃料電池１４に発電を行わせる。この際、燃料電池１４は、第二電力センサ１４ａにより検出される電力需要（より詳細には、太陽光発電部１１の発電電力では賄いきれない分の電力需要）に応じた負荷追従運転により放電を行う。ＥＭＳ１５は、当該ステップＳ１１５の処理を行った後、処理を終了する。
In step S115 after moving from step S113 or step S114, the
このようにＥＭＳ１５は、発電単価が購入単価を超過している場合には（ステップＳ１１１でＹＥＳ）、燃料電池１４で発電を行うメリットがあると判断した場合に限り（ステップＳ１１４でＮＯ）、当該燃料電池１４を負荷追従運転により発電させる（ステップＳ１１５）。またパワコン１３は、ステップＳ１１３で蓄電池残量が閾値βを超過していると判定した場合、燃料電池１４を定格能力での発電ではなく負荷追従運転させることで（ステップＳ１１５）、それ以上蓄電池１２に充電させないようにする。
In this way, when the power generation unit price exceeds the purchase unit price (YES in step S111), the
ＥＭＳ１５は、上述の制御（図２及び図３参照）を繰り返し行うことで、太陽光発電部１１で発電された電力を極力自家消費させることができる。なお、上述の制御は、あらかじめ予測される太陽光発電部１１の発電量や電力需要等に基づいて事前に行う（すなわち、上述の制御により蓄電池１２や燃料電池１４の運転の計画を立てる）ことが可能である。
The
例えばＥＭＳ１５は、ある日（当日）の燃料電池１４等の運転を計画する場合、当日予測される電力需要や太陽光発電部１１の発電量等に基づいて、当該燃料電池１４等の運転を事前に（例えば前日までに）計画することができる。電力需要や太陽光発電部１１の発電量等の予測は、任意の方法（過去データの学習等）により行うことができる。
For example, when planning the operation of the
なお、上述の制御をリアルタイムで実行することも可能であるが、燃料電池１４の運転の切り替え（停止状態から発電状態への切り替え等）には時間がかかるため、所望の制御を行うことは困難である。従って、上述のように予め計画を立て、当該計画に基づいた燃料電池１４等の運転を実行することが望ましい。
Although it is possible to perform the above-described control in real time, it is difficult to perform desired control because it takes time to switch the operation of the fuel cell 14 (switching from a stopped state to a power generation state, etc.). is. Therefore, it is desirable to make a plan in advance as described above and to operate the
以下では、図２から図８までを用いて、上述の制御（図２及び図３参照）を実行した場合の一例について説明する。図４から図８までは、ある一日において上記制御（図２及び図３参照）を行った結果（計画）の一例を、段階的に示している。 An example in which the above-described control (see FIGS. 2 and 3) is executed will be described below with reference to FIGS. 2 to 8. FIG. FIGS. 4 to 8 show step by step an example of the results (plans) of performing the above control (see FIGS. 2 and 3) in one day.
ある一日において、図４に示すように電力需要と太陽光発電部１１の発電電力（ＰＶ発電量）が生じる場合、太陽光発電部１１の発電電力が得られる時間帯は、当該発電電力を電力負荷Ｈで使用（自家消費）する。
In one day, as shown in FIG. 4, when the power demand and the generated power (PV power generation amount) of the solar
図５に示すように、太陽光発電部１１の発電電力が余剰する（余剰電力が発生する）時間帯（図５の例では８時～１２時）には、当該余剰電力を蓄電池１２に充電する（図２のステップＳ１０３）。当該蓄電池１２が満充電になった場合（図５の例では１２時～１４時）には、余剰電力は売電される（図２のステップＳ１０２でＹＥＳ）。
As shown in FIG. 5, during the time period (8:00 to 12:00 in the example of FIG. 5) when the power generated by the solar
図６に示すように、太陽光発電部１１の発電電力で電力需要を賄えず、かつ蓄電池１２が放電可能な時間帯（図６の例では４時～６時、及び１５時～２０時）には、蓄電池１２を放電させ、電力需要を賄う（図２のステップＳ１０５）。
As shown in FIG. 6, the power generated by the photovoltaic
図７に示すように、例えば蓄電池１２が放電不能な場合や、蓄電池１２を放電させてもなお電力需要が賄えない場合（図７の例では０時～３時、及び２０時～２３時）には、燃料電池１４で発電を行う。このとき、発電単価と熱価値の差が購入単価以下である場合には（図２又は図３のステップＳ１０８又はステップＳ１１４でＮＯ）、燃料電池１４は負荷追従運転により発電を行う（ステップＳ１０９又はステップＳ１１５）。
As shown in FIG. 7, for example, when the
また図８に示すように、発電単価が購入単価以下である場合（図８の例では、２１時～２３時）には（図３のステップＳ１１１でＮＯ）、燃料電池１４に定格能力で発電を行わせる（ステップＳ１１２）。このとき、燃料電池１４の発電によって発生する余剰電力は、蓄電池１２に充電させる。但し、燃料電池１４による発電電力だけで蓄電池１２が満充電にならないように、例えば満充電の５０％までなど、充電の制限を設けている（ステップＳ１１３）。
Further, as shown in FIG. 8, when the power generation unit price is equal to or less than the purchase unit price (in the example of FIG. 8, from 21:00 to 23:00) (NO in step S111 of FIG. 3), the
なお、上述の制御を行っても電力需要を賄うことができない場合（図８の例では、６時）には、系統電源Ｋから電力を購入（買電）し、当該電力によって電力需要が賄われる。 If the power demand cannot be covered by the above control (6 o'clock in the example of FIG. 8), power is purchased from the grid power supply K, and the power demand is covered by the power. will be
このように本実施形態の制御では、電力需要に対して燃料電池１４からの電力ではなく、太陽光発電部１１からの電力を優先的に供給させることで、当該太陽光発電部１１の発電電力の自家消費を促すことができる。
As described above, in the control of the present embodiment, the power generated by the solar
以上の如く、本実施形態に係る電力供給システム１は、
自然エネルギーを利用して発電可能な太陽光発電部１１（発電部）と、
燃料を用いて発電可能な燃料電池１４と、
電力を充放電可能な蓄電池１２と、
前記燃料電池１４及び前記蓄電池１２の動作を制御可能なＥＭＳ１５（制御装置）と、
を具備し、
前記ＥＭＳ１５は、
電力需要に対して、前記燃料電池１４からの電力よりも、前記太陽光発電部１１及び前記蓄電池１２からの電力を優先して供給させることが可能なものである。
このように構成することにより、太陽光発電部１１で得られた電力の自家消費を促進することができる。すなわち、燃料電池１４よりも優先的に太陽光発電部１１や蓄電池１２からの電力を電力需要へと供給することで、当該太陽光発電部１１で得られた電力の逆潮流を抑制し、ひいては自家消費を促進させることができる。
As described above, the
a photovoltaic power generation unit 11 (power generation unit) capable of generating power using natural energy;
a
a
an EMS 15 (control device) capable of controlling the operations of the
and
The
It is possible to supply power from the photovoltaic
By configuring in this way, self-consumption of electric power obtained by the photovoltaic
また、前記燃料電池１４は、
系統電源Ｋから電力需要へと電力を供給可能な配電線Ｌにおいて、前記太陽光発電部１１及び前記蓄電池１２よりも系統電源Ｋ側に配置されているものである。
このように構成することにより、燃料電池１４よりも優先的に太陽光発電部１１及び蓄電池１２からの電力を電力需要へと供給し易くすることができる。すなわち、蓄電池１２や燃料電池１４が負荷追従運転を行う場合、下流側（電力需要側）に配置された蓄電池１２や太陽光発電部１１からの電力が優先的に電力需要へと供給される。このため、複雑な制御等を行わずとも、太陽光発電部１１及び蓄電池１２からの電力を優先的に電力需要へと供給することができる。
Further, the
It is arranged closer to the system power source K than the photovoltaic
By configuring in this way, the power from the solar
また、前記ＥＭＳ１５は、
前記太陽光発電部１１及び前記蓄電池１２からの電力では前記電力需要を賄うことができない場合に、前記燃料電池１４を発電させることが可能なものである。
このように構成することにより、太陽光発電部１１で得られた電力の自家消費を促進しながらも、必要に応じて燃料電池１４からの電力も電力需要へと供給することができる。これによって、電力需要を適切に賄うことができる。
Moreover, the
When the electric power from the solar
With this configuration, it is possible to supply electric power from the
また、前記ＥＭＳ１５は、
前記燃料電池１４を発電させるため燃料の単価から当該燃料電池１４の発電に伴って得られる熱の価値を差し引いた値が、系統電源Ｋから購入する電力単価以下である場合に（ステップＳ１０８又はステップＳ１１４でＮＯ）、前記燃料電池１４を負荷追従運転により発電させる（ステップＳ１０９又はステップＳ１１５）ことが可能なものである。
このように構成することにより、燃料電池１４による発電と、系統電源Ｋからの電力の購入のうち、コストが低い方法で電力需要を賄うことができる。
Moreover, the
If the value obtained by subtracting the value of the heat obtained by the power generation of the
By configuring in this way, it is possible to meet the demand for electric power with a low-cost method of power generation by the
また、前記ＥＭＳ１５は、
前記燃料電池１４を発電させるため燃料の単価が、系統電源Ｋから購入する電力単価以下である場合に（ステップＳ１１１でＮＯ）、前記燃料電池１４を定格能力で発電させる（ステップＳ１１３）ことが可能なものである。
このように構成することにより、燃料電池１４を比較的安価に発電させることができる場合に、当該燃料電池１４に高効率な運転を行わせることができる。また当該発電によって得られた電力が余剰した場合には、蓄電池１２に充電しておくことで、安価に得られた電力を活用することができる。
Moreover, the
When the unit price of the fuel for generating power from the
By configuring in this way, when the
また、前記ＥＭＳ１５は、
所定の制約条件に応じて前記燃料電池の運転を停止する（ステップＳ１０７又はステップＳ１１０でＮＯ）ことが可能なものである。
このように構成することにより、燃料電池１４の運転を適切に制御することができる。すなわち、種々の観点から制約条件を設定することで、当該観点に適した態様で燃料電池１４の発電を行うことができる。
Moreover, the
It is possible to stop the operation of the fuel cell (NO in step S107 or step S110) according to a predetermined constraint.
By configuring in this way, the operation of the
また、前記ＥＭＳ１５は、
少なくとも電力需要の予測値及び前記太陽光発電部１１からの発電電力の予測値に基づいて、前記蓄電池１２及び前記燃料電池１４の運転を予め計画するものである。
このように構成することにより、適切な電力の供給が可能となる。すなわち、制御に時間を要する機器（状態の切り替えに時間がかかる燃料電池１４等）が含まれていても、事前に立てられた計画に従って運転を制御することで、望みどおりの制御（電力の供給）を行い易くすることができる。
Moreover, the
The operations of the
By configuring in this way, it is possible to supply appropriate power. In other words, even if a device that takes time to control (such as the
なお、本実施形態に係る太陽光発電部１１は、本発明に係る発電部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係るＥＭＳ１５は、本発明に係る制御装置の実施の一形態である。
In addition, the solar
Also, the
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above configuration, and various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims.
例えば、電力供給システム１は、太陽光を利用して発電可能な太陽光発電部１１を具備するものとしたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、その他種々の自然エネルギーを利用して発電可能な発電部（例えば、風力発電部等）を具備するものであってもよい。
For example, the
また、本実施形態では、ＥＭＳ１５が電力供給システム１の各部の動作を適宜制御するものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、制御の主体は任意に変更することが可能である。例えば、燃料電池１４が有する制御部等によって制御を行うことも可能である。
Further, in the present embodiment, the
また、図２及び図３に示したフローチャートは一例であり、本発明の範囲内で、各ステップの処理を適宜省略又は追加することも可能である。例えば、蓄電池残量と閾値（閾値αや閾値β）を比較する処理（ステップＳ１０４やステップＳ１１２）を省略したり、燃料電池１４の発電の可否を判断する処理（ステップＳ１０７やステップＳ１１０）を省略することも可能である。また、上記フローチャート（図３）では、所定の場合（ステップＳ１１３でＮＯ，ステップＳ１１４でＹＥＳ、ステップＳ１１５の終了後）にステップＳ１１０の処理を再度行うものとしたが、例えば当該場合に一旦制御を終了し、ステップＳ１０１（図２）の処理から再度繰り返すことも可能である。
Also, the flowcharts shown in FIGS. 2 and 3 are examples, and it is possible to omit or add the processing of each step as appropriate within the scope of the present invention. For example, the processing (steps S104 and S112) for comparing the remaining amount of the storage battery and the threshold value (threshold value α or threshold value β) may be omitted, or the processing (steps S107 and S110) for determining whether or not the
１ 電力供給システム
１１ 太陽光発電部
１２ 蓄電池
１３ パワコン
１４ 燃料電池
１５ ＥＭＳ
1
Claims (5)
燃料を用いて発電可能な燃料電池と、
電力を充放電可能な蓄電池と、
前記燃料電池及び前記蓄電池の動作を制御可能な制御装置と、
を具備し、
前記制御装置は、
電力需要に対して、前記燃料電池からの電力よりも、前記発電部及び前記蓄電池からの電力を優先して供給させることが可能であり、
前記発電部及び前記蓄電池からの電力では前記電力需要を賄うことができない場合に、前記燃料電池を発電させることが可能であり、
前記燃料電池を発電させるため燃料の単価から当該燃料電池の発電に伴って得られる熱の価値を差し引いた値が、系統電源から購入する電力単価以下である場合に、前記燃料電池を負荷追従運転により発電させることが可能である、
電力供給システム。 a power generation unit capable of generating power using natural energy;
a fuel cell capable of generating electricity using fuel;
a storage battery capable of charging and discharging electric power;
a control device capable of controlling the operation of the fuel cell and the storage battery;
and
The control device is
It is possible to supply power from the power generation unit and the storage battery with priority over power from the fuel cell with respect to power demand ,
When the electric power from the power generation unit and the storage battery cannot cover the electric power demand, the fuel cell can generate electric power,
When the value obtained by subtracting the value of the heat obtained with the power generation of the fuel cell from the unit price of the fuel for generating power by the fuel cell is equal to or less than the unit price of power purchased from the grid power supply, the fuel cell is operated according to the load. It is possible to generate electricity by
power supply system.
系統電源から電力需要へと電力を供給可能な配電線において、前記発電部及び前記蓄電池よりも系統電源側に配置されている、
請求項１に記載の電力供給システム。 The fuel cell is
In a distribution line capable of supplying power from a system power supply to a power demand, the power generation unit and the storage battery are arranged on the system power supply side,
The power supply system according to claim 1.
前記燃料電池を発電させるため燃料の単価が、系統電源から購入する電力単価以下である場合に、前記燃料電池を定格能力で発電させることが可能である、
請求項１又は請求項２に記載の電力供給システム。 The control device is
When the unit price of fuel for generating power from the fuel cell is equal to or less than the unit price of power purchased from a system power supply, the fuel cell can generate power at its rated capacity.
The power supply system according to claim 1 or 2.
所定の制約条件に応じて前記燃料電池の運転を停止することが可能である、
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の電力供給システム。 The control device is
It is possible to stop the operation of the fuel cell according to predetermined constraints,
The power supply system according to any one of claims 1 to 3 .
少なくとも電力需要の予測値及び前記発電部からの発電電力の予測値に基づいて、前記蓄電池及び前記燃料電池の運転を予め計画する、
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の電力供給システム。 The control device is
planning in advance the operation of the storage battery and the fuel cell based on at least the predicted value of power demand and the predicted value of power generated from the power generation unit;
The power supply system according to any one of claims 1 to 4 .
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003333751A (en) | 2002-05-13 | 2003-11-21 | Hitachi Ltd | Method for operating natural energy power generating system and natural energy power generating system using the same |
| JP2016052156A (en) | 2014-08-29 | 2016-04-11 | 大和ハウス工業株式会社 | Power supply system |
| JP2016086594A (en) | 2014-10-28 | 2016-05-19 | 京セラ株式会社 | Power supply system, power supply apparatus and control method for power supply system |
| WO2018139603A1 (en) | 2017-01-27 | 2018-08-02 | 京セラ株式会社 | Power supply control method, power supply control device, and power supply control system |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003333751A (en) | 2002-05-13 | 2003-11-21 | Hitachi Ltd | Method for operating natural energy power generating system and natural energy power generating system using the same |
| JP2016052156A (en) | 2014-08-29 | 2016-04-11 | 大和ハウス工業株式会社 | Power supply system |
| JP2016086594A (en) | 2014-10-28 | 2016-05-19 | 京セラ株式会社 | Power supply system, power supply apparatus and control method for power supply system |
| WO2018139603A1 (en) | 2017-01-27 | 2018-08-02 | 京セラ株式会社 | Power supply control method, power supply control device, and power supply control system |
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