JP2003045460A - 燃料電池装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気消費量及び給湯消費量を予測して、燃料
電池の運転停止を抑制する制御方法の提供。 【解決手段】 本発明の燃料電池装置は、電力負荷或い
は熱負荷を検出する手段（２、３）と、気候に関する情
報を入力する手段（４）と、検出された電力負荷及び熱
負荷と気候に関する情報（８）に基づいて電力負荷或い
は温水消費量を予測する手段（９）と、予測された電力
負荷（２）或いは温水消費量（３）を参照して燃料電池
（Ｂ）の運転停止を抑制する様に制御する制御手段
（Ａ）、とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池の発電電
力、及びその排熱を利用する燃料電池装置及びその制御
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃料電池装置の運転では、図１３
のｄ線上におけるｄ０部（ｄ０１〜ｄ０４の４箇所）で
示す様に、貯湯槽の蓄熱量（ｇ線）が貯湯槽容量（図１
３では１４０ｌ）を上回った場合に、頻繁に（４回）燃
料電池の運転停止が生ずる。ここで、図１３は縦軸に電
力（ｋＷ）を、横軸に経過時間（ｍｉｎ）を示し、ｃ線
は消費電力（ｋＷ）を、ｄ線は燃料電池Ｂの発電量（ｋ
Ｗ）を、ｅ線は燃料電池からの給湯量（Ｌ／ｍｉｎ）
を、ｆ線は消費給湯量（Ｌ／ｍｉｎ）を、ｇ線は蓄熱量
（Ｌ）、を表す。具体例としては、自家発電を主たる目
的とし、電気の負荷に追従する様に燃料電池を運転し、
これにより発生する排熱を利用して貯湯するような家庭
用燃料電池の運転制御において、夏季の日中の強冷房の
続行により燃料電池の使用（ｄ線）が増えて、それにつ
れて燃料電池からの給湯量（ｅ線）も増えて、貯湯槽に
お湯が満杯になると燃料電池は運転を停止してしまう。
そして、燃料電池の運転停止が頻繁に発生すると、燃料
電池装置の構成である改質器（水素発生手段の１種）の
寿命に悪影響が及ぶこととなると共に起動エネルギーに
よるエネルギー消費量が増加する。燃料電池装置への悪
影響を回避するためには、燃料電池の運転停止を抑制す
る制御が必要となる。そして、燃料電池の運転停止を抑
制するためには、消費電力、給湯消費量の予測により運
転制御ロジックの確立が必要となる。

【０００３】しかし、従来はその様な消費電力の予測
や、燃料電池の運転停止を予測するような制御は提案さ
れてはいなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した従来
技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、消費電力
や給湯消費量を予測して、燃料電池の運転停止を抑制す
る制御方法の提供を目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の燃料電池装置
は、電力負荷或いは熱負荷を検出する手段（２、３）
と、気候に関する情報を入力する手段（４）と、検出さ
れた電力負荷及び熱負荷と気候に関する情報（８）に基
づいて電力負荷或いは温水消費量を予測する手段（９）
と、予測された電力負荷（２）或いは温水消費量（３）
を参照して燃料電池（Ｂ）の運転停止を抑制（Ｓ１１〜
Ｓ１７）する様に制御する制御手段（Ａ）、とを含む
（請求項１：図１〜図３）。

【０００６】前記制御手段（Ａ）は、電力負荷（２）が
連続して（別途設定する）閾値以下となる期間が最も長
くなる期間の運転を停止する制御（Ｓ２３〜Ｓ２６）を
行う様に構成されている（請求項２：図１、図４）。

【０００７】前記制御手段（Ａ）は、電力消費が燃料電
池（Ｂ）の発電可能最低電力を下回っている（Ｓ３１）
場合に、該発電可能最低電力で運転したならば余剰とな
るであろう温水量（Ｓ３２）を廃棄する（Ｓ３３）制御
を行う様に構成されている（請求項３：図１、図５）。

【０００８】前記制御手段（Ａ）は、温水消費量が最大
となる時間帯以前に余剰となる温水量を予測し（Ｓ４１
〜Ｓ４３）、該余剰温水を廃棄する（Ｓ４４）制御を行
う様に構成されている（請求項４：図１、図６）。

【０００９】電力負荷或いは熱負荷を検出する手段
（２、３）と、気候に関する情報を入力する手段（４）
と、検出された電力負荷及び熱負荷と気候に関する情報
（８）に基づいて電力負荷或いは温水消費量を予測する
手段（９）と、制御手段（Ａ）とを含み、前記制御手段
（Ａ）は発電（Ｂ）された電力と消費電力との差異が最
小となる様（Ｓ５１〜Ｓ５４）に、制御における応答時
間を切り換える様（Ｓ５５）に構成されている（請求項
５：図１、図７）。

【００１０】本発明の燃料電池装置の制御方法は、電力
負荷或いは熱負荷を検出（Ｓ３）し、気候に関する情報
を入力（Ｓ３）し、検出された電力負荷及び熱負荷と機
構に関する情報（８）に基づいて電力負荷或いは温水消
費量を予測（Ｓ５〜Ｓ８）し、予測された電力負荷或い
は温水消費量を参照して燃料電池の運転停止を抑制する
様（Ｓ１１〜Ｓ１７）に制御する（請求項６：図２、
３）。

【００１１】本発明の燃料電池装置の制御方法は、予測
された電力負荷が連続して閾値以下となる期間を求め
（Ｓ２２）、当該期間が最も長くなる期間の運転を停止
する様に制御（Ｓ２３〜Ｓ２６）を行う（請求項７：図
４）。

【００１２】本発明の燃料電池装置の制御方法は、電力
消費が燃料電池（Ｂ）の発電可能最低電力を下回ってい
る（Ｓ３１）場合に、該発電可能最低電力で運転したな
らば余剰となるであろう温水量（Ｓ３２）を廃棄する
（Ｓ３３）様に制御を行う（請求項８：図５）。

【００１３】本発明の燃料電池装置の制御方法は、温水
消費量が最大となる時間帯以前に余剰となる温水量を予
測し（Ｓ４１〜Ｓ４３）、該余剰温水を廃棄する（Ｓ４
４）ように制御を行う（請求項９：図６）。

【００１４】本発明の燃料電池装置の制御方法は、電力
負荷（２）或いは熱負荷（３）を検出し、気候に関する
情報（４）を入力し、検出された電力負荷及び熱負荷と
気候に関する情報（８）に基づいて電力負荷或いは温水
消費量を予測（９）し、発電された電力と消費電力との
差異が最小となる様（Ｓ５１〜Ｓ５４）に、制御におけ
る応答時間を切り換える（Ｓ５５）（請求項１０：図
７）。

【００１５】ここで、各物理量の予測に関しては、基本
的に、従来・公知の技術を用いれば良い。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図３を参照して、本
発明の第１実施形態について説明する。図１は、制御部
を含む燃料電池装置全体の構成を示すものであり、図２
および図３は制御の流れを示すフローチャートを二つの
図に分割したものである。なお、図２は、各種条件の設
定及び入力と、各種物理量の予測部分であり、図３は燃
料電池停止抑制制御を示す部分で、制御ユニットから、
水素製造手段に伝達される以降の制御のフローを含むも
のである。

【００１７】図１において、装置全体としては、例え
ば、起動・停止からモード選択その他に至る各種指令入
力手段１と、電力負荷計測手段２と、給湯負荷等を含む
熱負荷計測手段３と、気候データ入力手段４と、季節・
日付データ等のカレンダー機能５と、計時手段であるタ
イマ機能６と、現在の温水貯湯量計測手段７と、制御装
置（請求項では制御手段）Ａと、燃料電池装置Ｂと、外
部負荷１３とにより構成されている。前記制御装置Ａ
は、電力負荷データ、熱負荷データ、気候データ、季節
・日付データとを有するデータベース（請求項では情
報）８と、各種負荷・データの予測手段９と、制御モー
ド（制御方法）の選択手段及び制御実行手段１０とによ
り構成されている。 また、前記燃料電池装置Ｂは、改
質器等の水素製造手段１１と、セルスタック１２、とに
より構成されている。 ここで、前記手段１０では、使
用者が制御モードを選択するか、或いは、自動選択を行
う。ここで自動選択では、２４時間先の予測データから
後述の方法により使用ガス量、電力量を算出し、運転停
止回数が最小かつその時の料金テーブルから、ガス及び
電気料金を計算して、最も安くなる方法を選択する。も
しくは排出ＣＯ２量など環境面で最も優位なものを選択
する。

【００１８】図２および図３に基づいて制御の流れを説
明する。スタートして、燃料電池稼動率が曜日及び曜日
の時間帯によって変わる（特色を有する）ことに着目し
て、ステップＳ１では、曜日を含むカレンダーを設定す
る。

【００１９】次のステップＳ２では、制御を行うに先立
ち、予測モデル作成のためのデータ取得期間の設定をお
こない（例えばデータ取得期間は向こう一週間とし）、
予測時間すなわち、何時間後の物理量を予測するかを決
める値であるＸ時間後（例えば２４時間後）を設定す
る。 その２４時間の間には修正回数としてＹ分（例え
ば３０分）毎、即ち修正回数４８回を設定する。これは
手段１０における２４時間先予測のまま制御指令の計算
を行うと、気温の急変や急な外出などの影響が大きいた
めである。更に、部分負荷効率の閾値（Ｗ％）と、継続
時間（Ｖ分）を設定する。（制御の例としては、例え
ば、部分負荷効率が閾値Ｗ（７０）％以下の状態がＶ
（１２０）分以上継続した場合に運転を停止する等。）

【００２０】次のステップＳ３では、出力（負荷）デー
タ及び入力（気候・温度等）データの収集を開始する。
そして次のステップＳ４に進む。

【００２１】ステップＳ４では、制御装置Ａはデータの
収集期間を越えたか否かを判断する。 データの収集期
間を越えていれば（ステップＳ４においてＹＥＳ）、次
のステップＳ５に進み、越えていなければ（ステップＳ
４においてＮＯ）、ステップＳ３からを繰り返す。

【００２２】ステップＳ５では、負荷予測を開始する。
そして、次のステップＳ６において、今後の電力及び給
湯量の予測のためのモデル作成を、例えば事例ベース推
論、または、自己回帰モデルの二つの予測方法によって
行う。 なお、予測法には、ニューラルネットワークを
使用する方法、スペクトルモデルを使用する方法、など
他にも存在する。

【００２３】次のステップＳ７では、前述の予測に基づ
き、現在からＸ時間後の合計電力及び消費給湯量の予測
を行い、ステップＳ８に進む。

【００２４】ステップＳ８では、Ｘ時間後の貯湯量を以
下の算定式から求める。即ち、現在の貯湯量に、負荷予
測電力カーブに基づく発電量を燃料電池の発電効率で除
し更に排熱効率を掛けた値を加えたものから、温水消費
量を減じたもの、がＸ時間後の貯湯量である。 ここ
で、経時変化に伴う効率の変化を正確に反映させるた
め、効率算出に必要なセンサーを取付けることが好まし
い。そして、貯湯タンクの放熱量も考慮するのが好まし
い。 そして、手段１０で述べたように、ステップＳ９
で制御を自動選択するかを手段１により判断し、ＹＥＳ
（選択する）の場合、ステップＳ１０へ進む。ステップ
Ｓ１０では図３〜図７のＭ１〜Ｍ５により、Ｘ時間先の
予測結果に基づき、計算を行う。次に、ステップＳ１０
´でそのうちＸ時間先の運転停止回数の最小のもので、
そのうち光熱費（もしくはＣＯ２排出量、ＮＯｘ排出
量）が最低のもの を選択し、そのＭ（Ｍ１〜Ｍ５のど
れか）へ進む。一方、ステップＳ９でＮＯ の場合は、
手段１で選択した（Ｍ１〜Ｍ５のどれか）へ進む。 そ
して、図３のブロックＭ以降のステップＳ１１に進む。
尚、図３は燃料電池装置Ｂの停止抑制に関する制御であ
る。 ステップＳ１１において、制御装置Ａは温度セン
サーで貯湯槽が温水で満杯になるか否かを判断する。

【００２５】貯湯槽が満杯になると判断すれば（ステッ
プＳ１１においてＹＥＳ）、次のステップＳ１２に進
み、満杯にならないと判断すれば（ステップＳ１１にお
いてＮＯ）、ステップＳ１５まで進む。

【００２６】ステップＳ１２において、制御装置Ａは現
時点から貯湯槽の満杯終了予定時刻までの時間Ｚを算出
し、次のステップＳ１３に進む。

【００２７】ステップＳ１３では、満杯終了予定時刻に
貯湯槽が満杯になるように、発電出力を落した燃料電池
発電パターンを計算する。そして、次のステップＳ１４
に進む。

【００２８】ステップＳ１４では、制御装置Ａは、Ｚ時
間後に満杯になるか否かを判断する。Ｚ時間後に満杯に
なるのであれば（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、ス
テップＳ１３に戻り、満杯にならないのであれば（ステ
ップＳ１３においてＮＯ）、ステップＳ１５に進む。

【００２９】ステップＳ１５では、電力負荷予測パター
ンから計算した発電パターンに先行して改質ガスの流量
を決定して、次のステップＳ１６に進み、改質ガスを燃
料電池Ｂに投入する。

【００３０】次のステップＳ１７において、制御装置Ａ
は、タイマ６を介して改質ガス投入からＹ分経過したか
否かを判断する。 改質ガス投入からＹ分経過していれ
ば（ステップＳ１７においてＹＥＳ）、ステップＳ７に
戻り予測、制御を繰り返し、経過していなければ、ステ
ップＳ１５以降を繰り返す。

【００３１】ここで、前述の事例ベース推論とは、多数
の事例をデータベース化してメモリに蓄えておき、類似
事例があった場合に前記蓄えられた事例を引き出すもの
である。具体的には、先ず曜日で分け、土曜日の朝８時
に１時間後の予測（例えば、電力使用量と、曜日、時間
帯、天候及び気温との相関など）を行う。この様にして
１時間後毎の予測を蓄えていけば、一週間以上の後には
十分な量のデータが蓄積され、精度の高い類似例の活用
が可能となる。

【００３２】また、自己回帰モデルとしては、収集した
各種のデータをモデル式に当てはめてしまえば、従来の
事例から定数、その他を決定して電力消費量を示す式を
完成させることが出来る。そして、従来の事例に基づい
て、ある期間の式を作成し、当該式における「時間」の
ファクタを変化させて消費電力を予測することが出来
る。

【００３３】係る構成及び制御方法を具備する第一実施
形態である「運転停止回数を抑制する制御」によれば、
各種の予測データにより貯湯量満杯までの所要時間が予
測出来、また、リアルタイムで貯湯速度が監視できてい
るために、例えば、消費給湯量が少なくても、燃料電池
Ｂの運転停止には至らない。具体例としては、従来の、
「貯湯槽が満杯時に停止する通常制御」の場合の特性
図、図１３のｄ線上で示された４回の燃料電池Ｂの運転
停止であったものが、「運転停止回数を抑制する制御」
によって、図８のｄ線上のｄ０ｍ点で示される僅か一回
の燃料電池Ｂの運転停止までに改善されている。尚、図
８及び後述の図９は、前述の図１３と同じ様式のグラフ
である。

【００３４】次に、第２実施形態である「部分負荷効率
の低下する部分で運転しない制御」、所謂「部分負荷モ
ード」に関して、図４のサブフローチャートに基づき説
明する。尚、第２実施形態の制御フローにおいて、図４
のブロックＭ以前は、前述の第１実施形態の図２と同様
であり、装置の構成も第１実施形態と同じである。

【００３５】図２の最終ブロックＭから継続して、ステ
ップＳ２１において制御装置Ａは、予測開始から２４時
間後までの範囲の部分負荷効率（電力負荷予測値を定格
発電出力で除したものを１００分率で表す）を計算す
る。

【００３６】次のステップＳ２２において、部分負荷効
率の閾値Ｗ％以下の時間を各区間で計算して、次のステ
ップＳ２３に進む。ステップＳ２３において制御装置Ａ
は、Ｗ％以下の最長の区間を算出する。なお、ここで、
瞬時の時間α分（例えば、１分）以下の燃料電池Ｂの停
止は運転継続と見なす。ここで、閾値Ｗ％は、図１４の
負荷割合に対する効率を示す特性曲線に示される如く、
効率が急激に低下する部分負荷の定格負荷に対する割合
である。なお、燃料電池では定格出力時が最も効率が高
く、定格出力に対して各機器の配置及び仕様が定められ
ている。また、ステップＳ２３では、部分負荷効率がＷ
％以下となる時間が最も長くなる区間を算出する。

【００３７】次のステップＳ２４において、上記最長区
間の運転を停止する運転パターン、即ち、停止回数を減
らすような運転パターンを計算して次のステップＳ２５
に進む。

【００３８】ステップＳ２５において、制御装置Ａは、
その他の区間で貯湯槽が温水で満杯になり、運転を停止
するか否かを判断する。運転を停止するのであれば（ス
テップＳ２５においてＹＥＳ）、ステップＳ２６に進
み、運転を停止しないのであれば（ステップＳ２５にお
いてＮＯ）、図３の＊印、即ち、Ｓ１５に進む。

【００３９】ステップＳ２６では、最長区間の前後で運
転時間を減らす様に制御して、再びステップＳ２４に戻
る。以上が「部分負荷モード」の制御である。

【００４０】係る構成及び制御方法を具備する第２実施
形態である「部分負荷効率の低下する部分で運転しない
制御」、所謂「部分負荷モード」によれば、図９のｄ線
に示す様に部分負荷効率の低下する部分（計測開始後、
約４００分の間）で運転を行わない代わりに、その他の
区間では運転停止は１度も発生していない。即ち、電気
消費量、給湯消費量を予測しているので、燃料電池の運
転停止を抑制することが出来る。

【００４１】次に、第３実施形態である所謂「温水廃棄
制御（その１）」に関して、図５のサブフローチャート
に基づき説明する。尚、第３実施形態の制御フローにお
いて、図５のブロックＭ以前は、前述の第１実施形態の
図２と同様であり、装置の構成も第１実施形態と同じで
ある。

【００４２】図２の最終ブロックＭから継続して、ステ
ップＳ３１において制御装置Ａは、消費電力が燃料電池
の発電可能最低電力値、例えば０．３ｋＷ未満か否かを
判断する。０．３ｋＷ未満であれば（ステップＳ３１に
おいてＹＥＳ）、ステップＳ３２に進む。０．３ｋＷ以
上であれば（ステップＳ３１においてＮＯ）、ステップ
Ｓ３１を繰り返す。

【００４３】ステップＳ３２では、最低発電可能電力値
以下（例えば０．３ｋＷ）に消費電力がなった場合、運
転は０．３ｋＷで発電させた場合、制御装置Ａは、燃料
電池Ｂを仮に上記発電可能最低電力値（０．３ｋＷ）未
満で運転した場合の貯湯槽満杯時までの余剰温水量つま
り、発電可能最低電力運転時の温水量と最低電力未満で
運転した場合の温水量の差を計算する。そしてステップ
Ｓ３３に進む。

【００４４】ステップＳ３３では、計算された廃棄すべ
き温水量を外部へ排出して、制御は図３の＊印、即ち第
１実施形態のステップＳ１５に移る。以上が「温水廃棄
モード（その１）」の制御である。

【００４５】係る構成及び制御方法を具備する第３実施
形態である「温水廃棄制御（その１）」、所謂「温水廃
棄モード（その１）」によれば、仮に発電可能最低電力
値未満で運転続行した際に余剰となるであろうお湯を廃
棄することが出来るので、燃料電池Ｂの運転停止は抑制
される。

【００４６】次に、第４実施形態である所謂「温水廃棄
制御（その２）」に関して、図６のサブフローチャート
に基づき説明する。尚、第４実施形態の制御フローにお
いて、図６のブロックＭ以前は、前述の第１実施形態の
図２と同様であり、装置の構成も第１実施形態と同じで
ある。

【００４７】図２の最終ブロックＭから継続して、ステ
ップＳ４１において制御装置Ａは、燃料電池Ｂが貯湯槽
が満杯か否かに関わらず、常に発電した場合の発電カー
ブを計算する。

【００４８】次のステップＳ４２では、制御装置Ａは、
貯湯槽が満杯になるか否かを判断する。貯湯槽が満杯に
なるのであれば（ステップＳ４２においてＹＥＳ）、次
のステップＳ４３に進み、満杯とならないのであれば
（ステップＳ４２においてＮＯ）、制御は図３の＊印、
即ち第１実施形態のステップＳ１５に移る。

【００４９】ステップＳ４３では、２４時間先の範囲で
最大の温水消費量が予想される、例えば、夜間の８時か
ら１０時付近以前には満杯にしないように、温水廃棄量
を計算する。

【００５０】次のステップＳ４４では、計算された廃棄
するべき温水量を外部へ排出して、制御は図３の＊印、
即ち第１実施形態のステップＳ１５に移る。

【００５１】係る構成及び制御方法を具備する第４実施
形態である「温水廃棄制御（その２）」、所謂「温水廃
棄モード（その２）」によれば、常時発電を監視してお
り、特定の時間帯において貯湯槽を満杯にしないように
温水を廃棄することが出来る。

【００５２】次に、第５実施形態である負荷応答ステッ
プ制御、所謂「負荷応答ステップモード」に関して、図
７のサブフローチャートに基づき説明する。尚、第５実
施形態の制御フローにおいて、図７のブロックＭ以前
は、前述の第１実施形態の図２と同様であり、装置の構
成も第１実施形態と同じである。

【００５３】図２の最終ブロックＭから継続して、ステ
ップＳ５１において制御装置Ａは、ステップ数Δｗを設
定する。ここで、ステップΔｗは単位時間あたりに燃料
電池の出力（電力）を上昇・下降させる大きさのことで
ある。具体例として、７０Ｗ／分、１７Ｗ／分、等と表
す。

【００５４】ステップＳ５２に進み、制御装置Ａは予測
値に基づき各々のステップ数Δｗで運転パターンを計算
し、次のステップＳ５３に進む。

【００５５】ステップＳ５３では、各々の計算運転パタ
ーンで消費電力予測値と燃料電池発電量の予測値との差
の面積、即ち、前述のステップ数の経過時間における積
分値Ｆを求める。

【００５６】ステップＳ５４に進み、制御装置Ａは前記
消費電力予測値と燃料電池発電量の予測値との差の面積
Ｆを最小とするパターンを設定の時間区割り毎に選ぶ。

【００５７】そして、次のステップＳ５５において、制
御装置Ａは全体を通して面積Ｆが最小となる様に燃料電
池Ｂに制御信号を送り、燃料電池は該制御信号に基づき
運転を行い、その後、制御は図３の＊印、即ち第１実施
形態のステップＳ１５に移る。

【００５８】係る構成及び制御方法を具備する第５実施
形態である「負荷応答ステップ制御」、所謂「負荷応答
ステップモード」によれば、図１２に示す如く、選択或
いは制御によって、消費電力に大きな変化の無い計測開
始から２９分経過まではステップ数Δｗを１７Ｗ／分と
し、消費電力の変化が大きい２９分経過以降はΔｗを７
０Ｗ／分に切替えている。ここで、図１２の縦軸は電力
値を、横軸は時間を示し、ｃ線が電力負荷（消費電力）
を、ｄ線が燃料電池発電電力（燃料電池発電量）を表
す。このように、消費電力の変化の大きさによってステ
ップ数を変化させることにより、燃料電池Ｂの発電量を
これに追従させ、燃料電池の効率的な運転が可能とな
る。尚、図１０（グラフの様式は図１２と同じ）は、計
測時間帯全てにおいてステップ数Δｗを７０Ｗ／分に固
定した場合の特性を表しており、負荷応答ステップ制御
を行った図１２に比べ、特に計測時間帯の前半におい
て、消費電力と燃料電池発電量の差が大きい（非効率的
な）ことを表している。また、図１１（グラフの様式は
図１２と同じ）は、計測時間帯全てにおいてステップ数
Δｗを１７Ｗ／分に固定した場合の特性を表しており、
負荷応答ステップ制御を行った図１２に比べ、特に計測
開始後２９分から３６分の間において、消費電力と燃料
電池発電量の差が大きい（非効率的な）ことを表してい
る。

【００５９】図示の実施形態はあくまでも例示であり、
本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を
付記する。

【００６０】

【発明の効果】本発明の作用効果を以下に列記する。 （ａ）「運転停止回数を抑制する制御」によれば、各種
の予測データにより貯湯量満杯までの所要時間が予測出
来、また、リアルタイムで貯湯速度が監視できているた
めに、消費給湯量が少なくても、燃料電池の運転停止の
回数を大幅に削減出来る。 （ｂ）「部分負荷効率の低下する部分で運転しない制
御」によれば、部分負荷効率の低下する部分で運転を行
わない代わりに、その他の区間では運転停止頻度は大幅
に削減される。 （ｃ）「温水廃棄モード（その１）」によれば、仮に発
電可能最低電力値未満で運転続行した際に余剰となるで
あろうお湯を廃棄することが出来るので、燃料電池の運
転停止は抑制される。 （ｄ）「温水廃棄モード（その２）」によれば、常時発
電を監視しており、特定の時間帯において貯湯槽を満杯
にしないように温水を廃棄することが出来る。 （ｅ）「負荷応答ステップモード」によれば、消費電力
の変化の大きさによってステップ数を変化させることに
より、燃料電池の発電量をこれに追従させ、燃料電池の
効率的な運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の全体構成を示すブロッ
ク図。

【図２】本発明の第１実施形態の制御の流れを示すフロ
ーチャートの前半部。

【図３】本発明の第１実施形態の制御の流れを示すフロ
ーチャートの後半部。

【図４】本発明の第２実施形態の制御の流れを示すフロ
ーチャート。

【図５】本発明の第３実施形態の制御の流れを示すフロ
ーチャート。

【図６】本発明の第４実施形態の制御の流れを示すフロ
ーチャート。

【図７】本発明の第５実施形態の制御の流れを示すフロ
ーチャート。

【図８】本発明の第１実施形態の効果を表す特性図。

【図９】本発明の第２実施形態の効果を表す特性図。

【図１０】本発明の第５実施形態において、負荷応答ス
テップ量を一律７０Ｗ／分とした場合の特性図。

【図１１】本発明の第５実施形態において、負荷応答ス
テップ量を一律１７Ｗ／分とした場合の特性図。

【図１２】本発明の第５実施形態において、負荷応答ス
テップ量を１７Ｗ／分から途中で７０Ｗ／分に変えた場
合の特性図。

【図１３】従来技術における電力等の特性を示す図。

【図１４】本発明の実施形態における部分効率の閾値Ｗ
を説明する特性図。

【符号の説明】

１・・・各種指令入力手段 ２・・・電力負荷計測 ３・・・熱負荷（給湯負荷等）計測 ４・・・気候データ ５・・・カレンダー機能 ６・・・計時手段（タイマ） ７・・・現在の温水貯湯量計測手段 ８・・・データベース ９・・・各種負荷・データの予測手段 １０・・・制御モード選択手段 １１・・・水素製造手段 １２・・・セルスタック １３・・・外部負荷 Ａ・・・制御装置 Ｂ・・・燃料電池

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力負荷或いは熱負荷を検出する手段
   と、気候に関する情報を入力する手段と、検出された電
   力負荷及び熱負荷と気候に関する情報に基づいて電力負
   荷或いは温水消費量を予測する手段と、予測された電力
   負荷或いは温水消費量を参照して燃料電池の運転停止を
   抑制する様に制御する制御手段、とを含むことを特徴と
   する燃料電池装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、電力負荷が連続して閾
   値以下となる期間が最も長くなる期間の運転を停止する
   制御を行う様に構成されている請求項１の燃料電池装
   置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、電力消費が燃料電池の
   発電可能最低電力を下回っている場合に、該発電可能最
   低電力で運転したならば余剰となるであろう温水量を廃
   棄する制御を行う様に構成されている請求項１の燃料電
   池装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、温水消費量が最大とな
   る時間帯以前に余剰となる温水量を予測し、該余剰温水
   を廃棄する制御を行う様に構成されている請求項１の燃
   料電池装置。
5. 【請求項５】 電力負荷或いは熱負荷を検出する手段
   と、気候に関する情報を入力する手段と、検出された電
   力負荷及び熱負荷と機構に関する情報に基づいて電力負
   荷或いは温水消費量を予測する手段と、制御手段とを含
   み、前記制御手段は、発電された電力と消費電力との差
   異が最小となる様に、制御における応答時間を切り換え
   る様に構成されていることを特徴とする燃料電池装置。
6. 【請求項６】 電力負荷或いは熱負荷を検出し、気候に
   関する情報を入力し、検出された電力負荷及び熱負荷と
   機構に関する情報に基づいて電力負荷或いは温水消費量
   を予測し、予測された電力負荷或いは温水消費量を参照
   して燃料電池の運転停止を抑制する様に制御することを
   特徴とする燃料電池装置の制御方法。
7. 【請求項７】 予測された電力負荷が連続して閾値以下
   となる期間を求め、当該期間が最も長くなる期間の運転
   を停止する様に制御を行う請求項６の制御方法。
8. 【請求項８】 電力消費が燃料電池の発電可能最低電力
   を下回っている場合に、該発電可能最低電力で運転した
   ならば余剰となるであろう温水量を廃棄する様に制御を
   行う請求項６の制御方法。
9. 【請求項９】 温水消費量が最大となる時間帯以前に余
   剰となる温水量を予測し、該余剰温水を廃棄する様に制
   御を行う請求項６の制御方法。
10. 【請求項１０】 電力負荷或いは熱負荷を検出し、気候
    に関する情報を入力し、検出された電力負荷及び熱負荷
    と気候に関する情報に基づいて電力負荷或いは温水消費
    量を予測し、発電された電力と消費電力との差異が最小
    となる様に、制御における応答時間を切り換えることを
    特徴とする燃料電池の制御方法。