JP2004327144A - 燃料電池コージェネレーションシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】住宅群の全住宅における総買電電力量を抑えることにより、経済的な効果を得ることができる燃料電池コージェネレーションシステムを提供すること。
【解決手段】複数の住戸１１Ａ〜１１Ｅで構成される集合住宅に燃料電池コージェネレーションシステム１を導入するにあたり、集合住宅の全住戸１１Ａ〜１１Ｅにおいて、各燃料電池１２Ａ〜１２Ｅ及び、各貯湯タンク１３Ａ〜１３Ｅ、各インバータ１５Ａ〜１５Ｅをそれぞれ設置する。また、集合住宅の全住戸１１Ａ〜１１Ｅに対し、電力線網３をぞれぞれ分配する。そして、各インバータ１５Ａ〜１５Ｅは、各電力負荷１６Ａ〜１６Ｅを各燃料電池１２Ａ〜１２Ｅと電力線網３とに連系する。さらに、電力線網３と電力系統４を連係する連系装置２を設置する。
【選択図】 図１
【解決手段】複数の住戸１１Ａ〜１１Ｅで構成される集合住宅に燃料電池コージェネレーションシステム１を導入するにあたり、集合住宅の全住戸１１Ａ〜１１Ｅにおいて、各燃料電池１２Ａ〜１２Ｅ及び、各貯湯タンク１３Ａ〜１３Ｅ、各インバータ１５Ａ〜１５Ｅをそれぞれ設置する。また、集合住宅の全住戸１１Ａ〜１１Ｅに対し、電力線網３をぞれぞれ分配する。そして、各インバータ１５Ａ〜１５Ｅは、各電力負荷１６Ａ〜１６Ｅを各燃料電池１２Ａ〜１２Ｅと電力線網３とに連系する。さらに、電力線網３と電力系統４を連係する連系装置２を設置する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の住宅が集合した住宅群に導入される燃料電池コージェネレーションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発電とその発電に伴う排熱を同時に利用するコージェネレーションシステムにおいて、家庭用では、例えば、燃料電池で電気を取り出すとともに燃料電池の排熱を給湯に利用する形態があり、さらに、近年では、燃料電池を効率よく運転することが可能なものまで提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３４１６１号公報（第６頁、第１図）
【０００４】
ここで、個別住宅を対象とした従来の燃料電池コージェネレーションシステムの一例について説明すると、図３に示すように、燃料電池コージェネレーションシステム１０１は、燃料電池１１２や、貯湯タンク１１３、バックアップバーナー１１４、インバータ１１５などを備えている。
【０００５】
この点、燃料電池１１２は、高分子電解質（ＰＥＦＣ）形で最高出力が１ＫＷのものであり、ＰＥＦＣスタック（発電モジュール）や、都市ガス等の化石燃料から水素リッチガスを生成する改質器、ＰＥＦＣスタック及び改質器からの排熱をお湯として回収する熱交換器などから構成されている。また、貯湯タンク１１３は、その熱交換器からのお湯を貯めるものである。また、バックアップバーナー１１４は、貯湯タンク１１３からの温水（湯水）を加熱するためのものである。また、インバータ１１５は、燃料電池１１２で発電された直流電流を交流電流に変換するものであり、さらに、商用の系統電力１０４と接続するために必要な系統連系機能を有した連系装置１１８が構成要素となっている。
【０００６】
従って、燃料電池１１２の発電電力は、インバータ１１５と連系装置１１８を介して、電力負荷１１６で消費される。このとき、燃料電池１１２の発電電力が不足していると、その電力の不足分は、連系装置１１８を介して、系統電力１０４から買電される。一方、燃料電池１１２の発電電力が余剰していると、その余剰電力は、インバータ１１５と連系装置１１８を介して、系統電力１０４に逆潮流されて売電される。また、貯湯タンク１１３のお湯は、熱負荷１１７で消費される。このとき、貯湯タンク１１３のお湯が不足していると、バックアップバーナー１１４による追い焚きが行われる。
【０００７】
そして、図３の燃料電池コージェネレーションシステム１０１は、集合住宅の住戸毎に導入することも可能であるが、その場合であっても、住戸毎に買電・売電を行い、住戸毎にお湯の消費と追い焚きを行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４の実線に示すように、集合住宅の一住戸における電力負荷１１６の需要電力量の変動は大きく、時間的なずれはあるものの、どの住戸も同じ傾向にある。従って、集合住宅の各住戸においては、図３の燃料電池コージェネレーションシステム１０１が電力負荷１１６の需要電力量の大きな変動に追従することができず、系統電力１０４からの買電が頻繁に発生していた。その結果、各住戸で構成される集合住宅の単位で見ても、系統電力１０４から買電した総電力量が大きくなり、経済的な効果を得ることができなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、上述した点を鑑みてなされたものであり、住宅群の全住宅における総買電電力量を抑えることにより、経済的な効果を得ることができる燃料電池コージェネレーションシステムを提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために成された請求項１に係る発明は、燃料電池コージェネレーションシステムであって、住宅群の全住宅にそれぞれ設置された各燃料電池と、各燃料電池の排熱を前記住宅群の各住宅の給湯に利用するための一又は複数の貯湯タンクと、前記住宅群の全住宅にぞれぞれ分配された電力線網と、前記電力線網を電力系統に連系する第１連系手段と、前記住宅群の全住宅にそれぞれ設置されるとともに当該住宅の電力負荷を当該住宅の燃料電池と前記電力線網とに連系する各第２連系手段と、を備えたこと、を特徴としている。
【００１１】
このような特徴を有する本発明の燃料電池コージェネレーションシステムでは、住宅群の各住宅において、第２連系手段を介し、燃料電池の余剰電力が電力線網に送電される一方で、電力負荷における電力不足分が電力線網から供給される。そのため、住宅群の一住宅において、当該住宅に設置された燃料電池の発電電力が不足した場合には、当該住宅の電力負荷における電力不足分は、住宅群内の住宅であって当該住宅以外の住宅に設置された燃料電池の余剰電力で賄われる。尚、住宅群の各住宅の電力負荷の需要電力量を合計した総需要電力量（以下、「住宅群の総需要電力量」という）が、住宅群の各住宅に設置された燃料電池の発電電力量を合計した総発電電力量（以下、「住宅群の総発電電力量」という）を超えた時は、第１連系手段を介し、電力系統の電力が電力線網に供給される。
【００１２】
従って、本発明の燃料電池コージェネレーションシステムでは、住宅群の一住宅に設置された燃料電池の余剰電力を、住宅群内の住宅であって当該住宅以外の住宅に融通させることができるので、住宅群の各住宅の電力負荷の需要電力量の変動に追従できないケースが減少し、電力系統の電力が電力線網に供給される頻度も減少する。
【００１３】
さらに、住宅群の各住宅の電力負荷の需要電力量の変動には時間的なずれがあり、「住宅群の総需要電力量」の変動は平準化されるので、「住宅群の総需要電力量」が「住宅群の総発電電力量」を超えるケースが減少し、電力系統の電力が電力線網に供給される頻度も減少する。
【００１４】
すなわち、本発明の燃料電池コージェネレーションシステムでは、住宅群の各住宅の電力負荷の需要電力量の変動に追従できないケースが減少し、さらに、「住宅群の総需要電力量」が「住宅群の総発電電力量」を超えるケースが減少し、もって、電力系統の電力が供給される頻度も減少するので、住宅群の全住宅における総買電電力量を抑えることにより、経済的な効果を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。図１は、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステムの一例を示した模式図である。図１に示すように、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１は、５戸の住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅで構成された集合住宅に導入されたものである。
【００１６】
また、図１に示すように、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１では、集合住宅の全住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅにおいて、各燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ及び、各貯湯タンク１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ、各バックアップバーナー１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ、各インバータ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅがそれぞれ設置されている。また、集合住宅の全住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに対し、電力線網３がぞれぞれ分配されている。さらに、電力線網３に対し、連系装置２が接続されている。
【００１７】
この点、各燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅは、高分子電解質（ＰＥＦＣ）形で最高出力が１ＫＷのものであり、ＰＥＦＣスタック（発電モジュール）や、都市ガス等の化石燃料から水素リッチガスを生成する改質器、ＰＥＦＣスタック及び改質器からの排熱をお湯として回収する熱交換器などから構成されている。また、各貯湯タンク１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅは、その熱交換器からのお湯を貯めるものである。また、各バックアップバーナー１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅは、各貯湯タンク１１３からの温水（お湯）を加熱するためのものである。
【００１８】
また、各インバータ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅは、燃料電池１１２で発電された直流電流を交流電流に変換するものであり、さらに、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅにおいて、各電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅを各燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅと電力線網３とに接続するために必要な系統連系機能を有している。また、連系装置２は、商用の系統電力４を電力線網３に１点で接続させるものであり、系統電力４を電力線網３に接続するために必要な系統連系機能を有している。
【００１９】
そして、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１では、集合住宅の住戸１１Ａにおいて、インバータ１５Ａを介し、燃料電池１２Ａの発電電力が電力負荷１６Ａで消費されるとともに、燃料電池１２Ａの余剰電力が電力線網３に送電される一方で、電力負荷１６Ａにおける電力不足分が電力線網３から供給される。
【００２０】
同様にして、集合住宅の住戸１１Ｂにおいて、インバータ１５Ｂを介し、燃料電池１２Ｂの発電電力が電力負荷１６Ｂで消費されるとともに、燃料電池１２Ｂの余剰電力が電力線網３に送電される一方で、電力負荷１６Ｂにおける電力不足分が電力線網３から供給される。
同様にして、集合住宅の住戸１１Ｃにおいて、インバータ１５Ｃを介し、燃料電池１２Ｃの発電電力が電力負荷１６Ｃで消費されるとともに、燃料電池１２Ｃの余剰電力が電力線網３に送電される一方で、電力負荷１６Ｃにおける電力不足分が電力線網３から供給される。
【００２１】
同様にして、集合住宅の住戸１１Ｄにおいて、インバータ１５Ｄを介し、燃料電池１２Ｄの発電電力が電力負荷１６Ｄで消費されるとともに、燃料電池１２Ｄの余剰電力が電力線網３に送電される一方で、電力負荷１６Ｄにおける電力不足分が電力線網３から供給される。
同様にして、集合住宅の住戸１１Ｅにおいて、インバータ１５Ｅを介し、燃料電池１２Ｅの発電電力が電力負荷１６Ｅで消費されるとともに、燃料電池１２Ｅの余剰電力が電力線網３に送電される一方で、電力負荷１６Ｅにおける電力不足分が電力線網３から供給される。
【００２２】
そのため、集合住宅の住戸１１Ａにおいて、当該住戸１１Ａに設置された燃料電池１２Ａの発電電力が不足した場合には、当該住戸１１Ａの電力負荷１６Ａにおける電力不足分は、インバータ１５Ａを介し、電力線網３から供給されるので、集合住宅内の当該住戸１１Ａ以外の住戸１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに設置された燃料電池１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅの余剰電力で賄うことが可能となる。
【００２３】
同様にして、集合住宅の住戸１１Ｂにおいて、当該住戸１１Ｂに設置された燃料電池１２Ｂの発電電力が不足した場合には、当該住戸１１Ｂの電力負荷１６Ｂにおける電力不足分は、インバータ１５Ｂを介し、電力線網３から供給されるので、集合住宅内の当該住戸１１Ｂ以外の住戸１１Ａ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに設置された燃料電池１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅの余剰電力で賄うことが可能となる。
同様にして、集合住宅の住戸１１Ｃにおいて、当該住戸１１Ｃに設置された燃料電池１２Ｃの発電電力が不足した場合には、当該住戸１１Ｃの電力負荷１６Ｃにおける電力不足分は、インバータ１５Ｃを介し、電力線網３から供給されるので、集合住宅内の当該住戸１１Ｃ以外の住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｄ，１１Ｅに設置された燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｅの余剰電力で賄うことが可能となる。
【００２４】
同様にして、集合住宅の住戸１１Ｄにおいて、当該住戸１１Ｄに設置された燃料電池１２Ｄの発電電力が不足した場合には、当該住戸１１Ｄの電力負荷１６Ｄにおける電力不足分は、インバータ１５Ｄを介し、電力線網３から供給されるので、集合住宅内の当該住戸１１Ｄ以外の住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｄ，１１Ｅに設置された燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｅの余剰電力で賄うことが可能となる。
同様にして、集合住宅の住戸１１Ｅにおいて、当該住戸１１Ｅに設置された燃料電池１２Ｅの発電電力が不足した場合には、当該住戸１１Ｅの電力負荷１６Ｅにおける電力不足分は、インバータ１５Ｅを介し、電力線網３から供給されるので、集合住宅内の当該住戸１１Ｅ以外の住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｄ，１１Ｄに設置された燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｄの余剰電力で賄うことが可能となる。
【００２５】
但し、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅの需要電力量を合計した総需要電力量（上述した「住宅群の総需要電力量」に相当するもの）が、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに設置された燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅの発電電力量を合計した総発電電力量（上述した「住宅群の総発電電力量」に相当するもの）を超えた時は、連系装置２を介し、電力系統４の電力が電力線網３に供給される。
【００２６】
逆に、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに設置された燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅの発電電力量を合計した総発電電力量（上述した「住宅群の総発電電力量」に相当するもの）が、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅの需要電力量を合計した総需要電力量（上述した「住宅群の総需要電力量」に相当するもの）を超えた時は、連系装置２を介し、逆潮流が行われ、電力線網３から電力系統４に送電される。
【００２７】
尚、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅにおいて、電力使用に対する課金は、それぞれに電力メータを設置して、電力線網３とやり取りした電力量で課金すればよい。
【００２８】
また、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１では、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅにおいて、各燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｅなどから回収された排熱は給湯して利用され、その余剰分は、各貯湯タンク１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅに湯水として貯えられ、また、各貯湯タンク１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅからの湯水の温度が要求温度に達していない場合には、各バックアップバーナー１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅで追い焚きするようになっている。
【００２９】
従って、集合住宅の住戸１１Ａにおいては、燃料電池１２Ａと貯湯タンク１３Ａとが設置されることにより、燃料電池１２Ａと貯湯タンク１３Ａとを結ぶ配管の長さを抑えることができるので、当該配管からの熱損失を抑えることができる。この点は、集合住宅の各住戸１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅにおいても同様である。
【００３０】
尚、各燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｅなどから回収された排熱は、各貯湯タンク１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅに湯水として一旦貯えられ、その後に、各貯湯タンク１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅから給湯して利用される形態であってもよい。
【００３１】
ここで、一般的な家庭での実際の生活を想定した電力量・給湯量による、集合住宅の一住戸あたりの買電電力量とＣＯ２排出量のシミュレーション結果を図２に示す。図２の上欄は、従来技術の欄で説明した図３の燃料電池コージェネレーションシステム１０１を５住戸で構成された集合住宅に導入した際の、一住戸あたりの買電電力量とＣＯ２排出量を示すものである。一方、図２の下欄は、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１を５住戸で構成された集合住宅に導入した際の、一住戸あたりの買電電力量とＣＯ２排出量を示すものである。
【００３２】
但し、このシミュレーションでは、集合住宅の各住戸において、燃料電池の発電電力量が電力負荷の需要電力量に勝らないように、燃料電池コージェネレーションシステム１，１０１が制御されることを条件とした。
【００３３】
図２の表によれば、従来技術の欄で説明した図３の燃料電池コージェネレーションシステム１０１における集合住宅の一住戸あたりの買電電力量を「１００」とすると、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１における集合住宅の一住戸あたりの買電電力量は「４８．９」になった。また、従来技術の欄で説明した図３の燃料電池コージェネレーションシステム１０１における集合住宅の一住戸あたりのＣＯ２排出量を「１００」とすると、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１における集合住宅の一住戸あたりのＣＯ２排出量は「９０．９」になった。
【００３４】
従って、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１は、従来技術の欄で説明した図３の燃料電池コージェネレーションシステム１０１と比べて、集合住宅の一住戸あたりの買電電力量とＣＯ２排出量を低く抑えることができる。
【００３５】
尚、ＣＯ２排出量を低く抑えることができる点については、電力系統４を管轄する電力会社から連系装置２による逆潮流が厳しく制限される場合には、逆潮流を避けるために、各燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｅの低出力運転を余儀なくされ、各燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｅがその特性として持つＣＯ２排出量の削減効果を発揮しにくい状況となるので、非常に有効である。
【００３６】
以上詳細に説明したように、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１では、電力線網３を介して、集合住宅の住戸１１Ａに設置された燃料電池１２Ａの余剰電力を集合住宅の住戸１１Ａ以外の住戸１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに融通させることができ、集合住宅の住戸１１Ｂに設置された燃料電池１２Ｂの余剰電力を集合住宅の住戸１１Ｂ以外の住戸１１Ａ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに融通させることができ、集合住宅の住戸１１Ｃに設置された燃料電池１２Ｃの余剰電力を集合住宅の住戸１１Ｃ以外の住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｄ，１１Ｅに融通させることができ、集合住宅の住戸１１Ｄに設置された燃料電池１２Ｄの余剰電力を集合住宅の住戸１１Ｄ以外の住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｅに融通させることができ、集合住宅の住戸１１Ｅに設置された燃料電池１２Ｅの余剰電力を集合住宅の住戸１１Ｅ以外の住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄに融通させることができるので、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅの需要電力量の変動に追従できないケースが減少し、電力系統４の電力が電力線網３に供給される頻度も減少する。
【００３７】
また、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅの需要電力量の変動には時間的なずれがある。従って、図４の実線に示すように、集合住宅の全住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅの平均の需要電力量は、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅの需要電力量の変動（図４の点線はその一例）と比べて平準化される。
【００３８】
よって、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅの需要電力量を合計した総需要電力量（上述した「住宅群の総需要電力量」に相当するもの）の変動も平準化されるので、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅの需要電力量を合計した総需要電力量（上述した「住宅群の総需要電力量」に相当するもの）が、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに設置された燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅの発電電力量を合計した総発電電力量（上述した「住宅群の総発電電力量」に相当するもの）を超えるケースが減少し、電力系統４の電力が電力線網３に供給される頻度も減少する。
【００３９】
すなわち、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１では、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅの需要電力量の変動に追従できないケースが減少し、さらに、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅの需要電力量を合計した総需要電力量（上述した「住宅群の総需要電力量」に相当するもの）が、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに設置された燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅの発電電力量を合計した総発電電力量（上述した「住宅群の総発電電力量」に相当するもの）を超えるケースが減少し、もって、電力系統４の電力が供給される頻度も減少するので、集合住宅の全住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅにおける総買電電力量を抑えることにより、経済的な効果を得ることができる（図２参照）。
【００４０】
また、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１では、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅのそれぞれから逆潮流が行われることはなく、一箇所の連系装置２を介し、逆潮流が行われ、電力線網３から電力系統４に送電される。この点、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅのそれぞれから同時に逆潮流が行われると、電圧のずれ・電力波形のずれなどから系統電力４に悪影響を及ぼすおそれがあるが、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１では、一箇所の連系装置２から逆潮流が行われるので、系統電力４に悪影響を及ぼすおそれがない。
【００４１】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１では、各燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅは、それぞれの最高出力が１ＫＷで同じであったが、この点、異なるものであってもよい。
【００４２】
また、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１では、５戸の住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅで構成された集合住宅に導入されているが、この点、電力需要・給湯需要の間で最適の組合せをとれば、２戸、３戸、４戸、６戸以上のいずれかの複数の住戸で構成される集合住宅に導入させることもできる。
【００４３】
また、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１では、集合住宅の全住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅにおいて、各貯湯タンク１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅがそれぞれ設置されているが、この点、５戸の住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅで構成された集合住宅に対して、一つの貯湯タンクを設置し、当該貯湯タンクの湯水を、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに供給してもよい。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の燃料電池コージェネレーションシステムでは、住宅群の各住宅の電力負荷の需要電力量の変動に追従できないケースが減少し、さらに、「住宅群の総需要電力量」が「住宅群の総発電電力量」を超えるケースが減少し、もって、電力系統の電力が供給される頻度も減少するので、住宅群の全住宅における総買電電力量を抑えることにより、経済的な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による燃料電池コージェネレーションシステムを示した模式図である。
【図２】一般的な家庭での実際の生活を想定した電力量・給湯量による、集合住宅の一住戸あたりの買電電力量とＣＯ２排出量のシミュレーション結果を示した図である。
【図３】個別住宅又は集合住宅の一住戸を対象とした従来の燃料電池コージェネレーションシステムの一例の模式図である。
【図４】集合住宅の一住戸における電力負荷の需要電力量の変動と集合住宅の全住戸（５住戸）における電力負荷の平均の需要電力量の変動とを比較した一例の図である。
【符号の説明】
１ 燃料電池コージェネレーションシステム
２ 連系装置
３ 電力線網
４ 電力系統
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ 集合住宅の住戸
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ 燃料電池
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ 貯湯タンク
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ インバータ
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅ 電力負荷
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の住宅が集合した住宅群に導入される燃料電池コージェネレーションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発電とその発電に伴う排熱を同時に利用するコージェネレーションシステムにおいて、家庭用では、例えば、燃料電池で電気を取り出すとともに燃料電池の排熱を給湯に利用する形態があり、さらに、近年では、燃料電池を効率よく運転することが可能なものまで提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３４１６１号公報（第６頁、第１図）
【０００４】
ここで、個別住宅を対象とした従来の燃料電池コージェネレーションシステムの一例について説明すると、図３に示すように、燃料電池コージェネレーションシステム１０１は、燃料電池１１２や、貯湯タンク１１３、バックアップバーナー１１４、インバータ１１５などを備えている。
【０００５】
この点、燃料電池１１２は、高分子電解質（ＰＥＦＣ）形で最高出力が１ＫＷのものであり、ＰＥＦＣスタック（発電モジュール）や、都市ガス等の化石燃料から水素リッチガスを生成する改質器、ＰＥＦＣスタック及び改質器からの排熱をお湯として回収する熱交換器などから構成されている。また、貯湯タンク１１３は、その熱交換器からのお湯を貯めるものである。また、バックアップバーナー１１４は、貯湯タンク１１３からの温水（湯水）を加熱するためのものである。また、インバータ１１５は、燃料電池１１２で発電された直流電流を交流電流に変換するものであり、さらに、商用の系統電力１０４と接続するために必要な系統連系機能を有した連系装置１１８が構成要素となっている。
【０００６】
従って、燃料電池１１２の発電電力は、インバータ１１５と連系装置１１８を介して、電力負荷１１６で消費される。このとき、燃料電池１１２の発電電力が不足していると、その電力の不足分は、連系装置１１８を介して、系統電力１０４から買電される。一方、燃料電池１１２の発電電力が余剰していると、その余剰電力は、インバータ１１５と連系装置１１８を介して、系統電力１０４に逆潮流されて売電される。また、貯湯タンク１１３のお湯は、熱負荷１１７で消費される。このとき、貯湯タンク１１３のお湯が不足していると、バックアップバーナー１１４による追い焚きが行われる。
【０００７】
そして、図３の燃料電池コージェネレーションシステム１０１は、集合住宅の住戸毎に導入することも可能であるが、その場合であっても、住戸毎に買電・売電を行い、住戸毎にお湯の消費と追い焚きを行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４の実線に示すように、集合住宅の一住戸における電力負荷１１６の需要電力量の変動は大きく、時間的なずれはあるものの、どの住戸も同じ傾向にある。従って、集合住宅の各住戸においては、図３の燃料電池コージェネレーションシステム１０１が電力負荷１１６の需要電力量の大きな変動に追従することができず、系統電力１０４からの買電が頻繁に発生していた。その結果、各住戸で構成される集合住宅の単位で見ても、系統電力１０４から買電した総電力量が大きくなり、経済的な効果を得ることができなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、上述した点を鑑みてなされたものであり、住宅群の全住宅における総買電電力量を抑えることにより、経済的な効果を得ることができる燃料電池コージェネレーションシステムを提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために成された請求項１に係る発明は、燃料電池コージェネレーションシステムであって、住宅群の全住宅にそれぞれ設置された各燃料電池と、各燃料電池の排熱を前記住宅群の各住宅の給湯に利用するための一又は複数の貯湯タンクと、前記住宅群の全住宅にぞれぞれ分配された電力線網と、前記電力線網を電力系統に連系する第１連系手段と、前記住宅群の全住宅にそれぞれ設置されるとともに当該住宅の電力負荷を当該住宅の燃料電池と前記電力線網とに連系する各第２連系手段と、を備えたこと、を特徴としている。
【００１１】
このような特徴を有する本発明の燃料電池コージェネレーションシステムでは、住宅群の各住宅において、第２連系手段を介し、燃料電池の余剰電力が電力線網に送電される一方で、電力負荷における電力不足分が電力線網から供給される。そのため、住宅群の一住宅において、当該住宅に設置された燃料電池の発電電力が不足した場合には、当該住宅の電力負荷における電力不足分は、住宅群内の住宅であって当該住宅以外の住宅に設置された燃料電池の余剰電力で賄われる。尚、住宅群の各住宅の電力負荷の需要電力量を合計した総需要電力量（以下、「住宅群の総需要電力量」という）が、住宅群の各住宅に設置された燃料電池の発電電力量を合計した総発電電力量（以下、「住宅群の総発電電力量」という）を超えた時は、第１連系手段を介し、電力系統の電力が電力線網に供給される。
【００１２】
従って、本発明の燃料電池コージェネレーションシステムでは、住宅群の一住宅に設置された燃料電池の余剰電力を、住宅群内の住宅であって当該住宅以外の住宅に融通させることができるので、住宅群の各住宅の電力負荷の需要電力量の変動に追従できないケースが減少し、電力系統の電力が電力線網に供給される頻度も減少する。
【００１３】
さらに、住宅群の各住宅の電力負荷の需要電力量の変動には時間的なずれがあり、「住宅群の総需要電力量」の変動は平準化されるので、「住宅群の総需要電力量」が「住宅群の総発電電力量」を超えるケースが減少し、電力系統の電力が電力線網に供給される頻度も減少する。
【００１４】
すなわち、本発明の燃料電池コージェネレーションシステムでは、住宅群の各住宅の電力負荷の需要電力量の変動に追従できないケースが減少し、さらに、「住宅群の総需要電力量」が「住宅群の総発電電力量」を超えるケースが減少し、もって、電力系統の電力が供給される頻度も減少するので、住宅群の全住宅における総買電電力量を抑えることにより、経済的な効果を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。図１は、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステムの一例を示した模式図である。図１に示すように、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１は、５戸の住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅで構成された集合住宅に導入されたものである。
【００１６】
また、図１に示すように、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１では、集合住宅の全住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅにおいて、各燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ及び、各貯湯タンク１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ、各バックアップバーナー１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ、各インバータ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅがそれぞれ設置されている。また、集合住宅の全住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに対し、電力線網３がぞれぞれ分配されている。さらに、電力線網３に対し、連系装置２が接続されている。
【００１７】
この点、各燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅは、高分子電解質（ＰＥＦＣ）形で最高出力が１ＫＷのものであり、ＰＥＦＣスタック（発電モジュール）や、都市ガス等の化石燃料から水素リッチガスを生成する改質器、ＰＥＦＣスタック及び改質器からの排熱をお湯として回収する熱交換器などから構成されている。また、各貯湯タンク１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅは、その熱交換器からのお湯を貯めるものである。また、各バックアップバーナー１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅは、各貯湯タンク１１３からの温水（お湯）を加熱するためのものである。
【００１８】
また、各インバータ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅは、燃料電池１１２で発電された直流電流を交流電流に変換するものであり、さらに、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅにおいて、各電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅを各燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅと電力線網３とに接続するために必要な系統連系機能を有している。また、連系装置２は、商用の系統電力４を電力線網３に１点で接続させるものであり、系統電力４を電力線網３に接続するために必要な系統連系機能を有している。
【００１９】
そして、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１では、集合住宅の住戸１１Ａにおいて、インバータ１５Ａを介し、燃料電池１２Ａの発電電力が電力負荷１６Ａで消費されるとともに、燃料電池１２Ａの余剰電力が電力線網３に送電される一方で、電力負荷１６Ａにおける電力不足分が電力線網３から供給される。
【００２０】
同様にして、集合住宅の住戸１１Ｂにおいて、インバータ１５Ｂを介し、燃料電池１２Ｂの発電電力が電力負荷１６Ｂで消費されるとともに、燃料電池１２Ｂの余剰電力が電力線網３に送電される一方で、電力負荷１６Ｂにおける電力不足分が電力線網３から供給される。
同様にして、集合住宅の住戸１１Ｃにおいて、インバータ１５Ｃを介し、燃料電池１２Ｃの発電電力が電力負荷１６Ｃで消費されるとともに、燃料電池１２Ｃの余剰電力が電力線網３に送電される一方で、電力負荷１６Ｃにおける電力不足分が電力線網３から供給される。
【００２１】
同様にして、集合住宅の住戸１１Ｄにおいて、インバータ１５Ｄを介し、燃料電池１２Ｄの発電電力が電力負荷１６Ｄで消費されるとともに、燃料電池１２Ｄの余剰電力が電力線網３に送電される一方で、電力負荷１６Ｄにおける電力不足分が電力線網３から供給される。
同様にして、集合住宅の住戸１１Ｅにおいて、インバータ１５Ｅを介し、燃料電池１２Ｅの発電電力が電力負荷１６Ｅで消費されるとともに、燃料電池１２Ｅの余剰電力が電力線網３に送電される一方で、電力負荷１６Ｅにおける電力不足分が電力線網３から供給される。
【００２２】
そのため、集合住宅の住戸１１Ａにおいて、当該住戸１１Ａに設置された燃料電池１２Ａの発電電力が不足した場合には、当該住戸１１Ａの電力負荷１６Ａにおける電力不足分は、インバータ１５Ａを介し、電力線網３から供給されるので、集合住宅内の当該住戸１１Ａ以外の住戸１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに設置された燃料電池１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅの余剰電力で賄うことが可能となる。
【００２３】
同様にして、集合住宅の住戸１１Ｂにおいて、当該住戸１１Ｂに設置された燃料電池１２Ｂの発電電力が不足した場合には、当該住戸１１Ｂの電力負荷１６Ｂにおける電力不足分は、インバータ１５Ｂを介し、電力線網３から供給されるので、集合住宅内の当該住戸１１Ｂ以外の住戸１１Ａ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに設置された燃料電池１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅの余剰電力で賄うことが可能となる。
同様にして、集合住宅の住戸１１Ｃにおいて、当該住戸１１Ｃに設置された燃料電池１２Ｃの発電電力が不足した場合には、当該住戸１１Ｃの電力負荷１６Ｃにおける電力不足分は、インバータ１５Ｃを介し、電力線網３から供給されるので、集合住宅内の当該住戸１１Ｃ以外の住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｄ，１１Ｅに設置された燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｅの余剰電力で賄うことが可能となる。
【００２４】
同様にして、集合住宅の住戸１１Ｄにおいて、当該住戸１１Ｄに設置された燃料電池１２Ｄの発電電力が不足した場合には、当該住戸１１Ｄの電力負荷１６Ｄにおける電力不足分は、インバータ１５Ｄを介し、電力線網３から供給されるので、集合住宅内の当該住戸１１Ｄ以外の住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｄ，１１Ｅに設置された燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｅの余剰電力で賄うことが可能となる。
同様にして、集合住宅の住戸１１Ｅにおいて、当該住戸１１Ｅに設置された燃料電池１２Ｅの発電電力が不足した場合には、当該住戸１１Ｅの電力負荷１６Ｅにおける電力不足分は、インバータ１５Ｅを介し、電力線網３から供給されるので、集合住宅内の当該住戸１１Ｅ以外の住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｄ，１１Ｄに設置された燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｄの余剰電力で賄うことが可能となる。
【００２５】
但し、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅの需要電力量を合計した総需要電力量（上述した「住宅群の総需要電力量」に相当するもの）が、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに設置された燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅの発電電力量を合計した総発電電力量（上述した「住宅群の総発電電力量」に相当するもの）を超えた時は、連系装置２を介し、電力系統４の電力が電力線網３に供給される。
【００２６】
逆に、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに設置された燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅの発電電力量を合計した総発電電力量（上述した「住宅群の総発電電力量」に相当するもの）が、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅの需要電力量を合計した総需要電力量（上述した「住宅群の総需要電力量」に相当するもの）を超えた時は、連系装置２を介し、逆潮流が行われ、電力線網３から電力系統４に送電される。
【００２７】
尚、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅにおいて、電力使用に対する課金は、それぞれに電力メータを設置して、電力線網３とやり取りした電力量で課金すればよい。
【００２８】
また、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１では、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅにおいて、各燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｅなどから回収された排熱は給湯して利用され、その余剰分は、各貯湯タンク１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅに湯水として貯えられ、また、各貯湯タンク１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅからの湯水の温度が要求温度に達していない場合には、各バックアップバーナー１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅで追い焚きするようになっている。
【００２９】
従って、集合住宅の住戸１１Ａにおいては、燃料電池１２Ａと貯湯タンク１３Ａとが設置されることにより、燃料電池１２Ａと貯湯タンク１３Ａとを結ぶ配管の長さを抑えることができるので、当該配管からの熱損失を抑えることができる。この点は、集合住宅の各住戸１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅにおいても同様である。
【００３０】
尚、各燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｅなどから回収された排熱は、各貯湯タンク１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅに湯水として一旦貯えられ、その後に、各貯湯タンク１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅから給湯して利用される形態であってもよい。
【００３１】
ここで、一般的な家庭での実際の生活を想定した電力量・給湯量による、集合住宅の一住戸あたりの買電電力量とＣＯ２排出量のシミュレーション結果を図２に示す。図２の上欄は、従来技術の欄で説明した図３の燃料電池コージェネレーションシステム１０１を５住戸で構成された集合住宅に導入した際の、一住戸あたりの買電電力量とＣＯ２排出量を示すものである。一方、図２の下欄は、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１を５住戸で構成された集合住宅に導入した際の、一住戸あたりの買電電力量とＣＯ２排出量を示すものである。
【００３２】
但し、このシミュレーションでは、集合住宅の各住戸において、燃料電池の発電電力量が電力負荷の需要電力量に勝らないように、燃料電池コージェネレーションシステム１，１０１が制御されることを条件とした。
【００３３】
図２の表によれば、従来技術の欄で説明した図３の燃料電池コージェネレーションシステム１０１における集合住宅の一住戸あたりの買電電力量を「１００」とすると、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１における集合住宅の一住戸あたりの買電電力量は「４８．９」になった。また、従来技術の欄で説明した図３の燃料電池コージェネレーションシステム１０１における集合住宅の一住戸あたりのＣＯ２排出量を「１００」とすると、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１における集合住宅の一住戸あたりのＣＯ２排出量は「９０．９」になった。
【００３４】
従って、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１は、従来技術の欄で説明した図３の燃料電池コージェネレーションシステム１０１と比べて、集合住宅の一住戸あたりの買電電力量とＣＯ２排出量を低く抑えることができる。
【００３５】
尚、ＣＯ２排出量を低く抑えることができる点については、電力系統４を管轄する電力会社から連系装置２による逆潮流が厳しく制限される場合には、逆潮流を避けるために、各燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｅの低出力運転を余儀なくされ、各燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｅがその特性として持つＣＯ２排出量の削減効果を発揮しにくい状況となるので、非常に有効である。
【００３６】
以上詳細に説明したように、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１では、電力線網３を介して、集合住宅の住戸１１Ａに設置された燃料電池１２Ａの余剰電力を集合住宅の住戸１１Ａ以外の住戸１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに融通させることができ、集合住宅の住戸１１Ｂに設置された燃料電池１２Ｂの余剰電力を集合住宅の住戸１１Ｂ以外の住戸１１Ａ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに融通させることができ、集合住宅の住戸１１Ｃに設置された燃料電池１２Ｃの余剰電力を集合住宅の住戸１１Ｃ以外の住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｄ，１１Ｅに融通させることができ、集合住宅の住戸１１Ｄに設置された燃料電池１２Ｄの余剰電力を集合住宅の住戸１１Ｄ以外の住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｅに融通させることができ、集合住宅の住戸１１Ｅに設置された燃料電池１２Ｅの余剰電力を集合住宅の住戸１１Ｅ以外の住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄに融通させることができるので、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅの需要電力量の変動に追従できないケースが減少し、電力系統４の電力が電力線網３に供給される頻度も減少する。
【００３７】
また、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅの需要電力量の変動には時間的なずれがある。従って、図４の実線に示すように、集合住宅の全住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅの平均の需要電力量は、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅの需要電力量の変動（図４の点線はその一例）と比べて平準化される。
【００３８】
よって、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅの需要電力量を合計した総需要電力量（上述した「住宅群の総需要電力量」に相当するもの）の変動も平準化されるので、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅの需要電力量を合計した総需要電力量（上述した「住宅群の総需要電力量」に相当するもの）が、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに設置された燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅの発電電力量を合計した総発電電力量（上述した「住宅群の総発電電力量」に相当するもの）を超えるケースが減少し、電力系統４の電力が電力線網３に供給される頻度も減少する。
【００３９】
すなわち、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１では、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅの需要電力量の変動に追従できないケースが減少し、さらに、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅの電力負荷１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅの需要電力量を合計した総需要電力量（上述した「住宅群の総需要電力量」に相当するもの）が、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに設置された燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅの発電電力量を合計した総発電電力量（上述した「住宅群の総発電電力量」に相当するもの）を超えるケースが減少し、もって、電力系統４の電力が供給される頻度も減少するので、集合住宅の全住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅにおける総買電電力量を抑えることにより、経済的な効果を得ることができる（図２参照）。
【００４０】
また、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１では、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅのそれぞれから逆潮流が行われることはなく、一箇所の連系装置２を介し、逆潮流が行われ、電力線網３から電力系統４に送電される。この点、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅのそれぞれから同時に逆潮流が行われると、電圧のずれ・電力波形のずれなどから系統電力４に悪影響を及ぼすおそれがあるが、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１では、一箇所の連系装置２から逆潮流が行われるので、系統電力４に悪影響を及ぼすおそれがない。
【００４１】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１では、各燃料電池１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅは、それぞれの最高出力が１ＫＷで同じであったが、この点、異なるものであってもよい。
【００４２】
また、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１では、５戸の住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅで構成された集合住宅に導入されているが、この点、電力需要・給湯需要の間で最適の組合せをとれば、２戸、３戸、４戸、６戸以上のいずれかの複数の住戸で構成される集合住宅に導入させることもできる。
【００４３】
また、本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステム１では、集合住宅の全住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅにおいて、各貯湯タンク１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅがそれぞれ設置されているが、この点、５戸の住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅで構成された集合住宅に対して、一つの貯湯タンクを設置し、当該貯湯タンクの湯水を、集合住宅の各住戸１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅに供給してもよい。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の燃料電池コージェネレーションシステムでは、住宅群の各住宅の電力負荷の需要電力量の変動に追従できないケースが減少し、さらに、「住宅群の総需要電力量」が「住宅群の総発電電力量」を超えるケースが減少し、もって、電力系統の電力が供給される頻度も減少するので、住宅群の全住宅における総買電電力量を抑えることにより、経済的な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による燃料電池コージェネレーションシステムを示した模式図である。
【図２】一般的な家庭での実際の生活を想定した電力量・給湯量による、集合住宅の一住戸あたりの買電電力量とＣＯ２排出量のシミュレーション結果を示した図である。
【図３】個別住宅又は集合住宅の一住戸を対象とした従来の燃料電池コージェネレーションシステムの一例の模式図である。
【図４】集合住宅の一住戸における電力負荷の需要電力量の変動と集合住宅の全住戸（５住戸）における電力負荷の平均の需要電力量の変動とを比較した一例の図である。
【符号の説明】
１ 燃料電池コージェネレーションシステム
２ 連系装置
３ 電力線網
４ 電力系統
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ 集合住宅の住戸
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ 燃料電池
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ 貯湯タンク
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ インバータ
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅ 電力負荷
Claims (1)
- 住宅群の全住宅にそれぞれ設置された各燃料電池と、
各燃料電池の排熱を前記住宅群の各住宅の給湯に利用するための一又は複数の貯湯タンクと、
前記住宅群の全住宅にぞれぞれ分配された電力線網と、
前記電力線網を電力系統に連系する第１連系手段と、
前記住宅群の全住宅にそれぞれ設置されるとともに当該住宅の電力負荷を当該住宅の燃料電池と前記電力線網とに連系する各第２連系手段と、を備えたこと、を特徴とする燃料電池コージェネレーションシステム。
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