JP2005006427A - 電力制御・管理システム、サーバ、サーバの処理方法および処理プログラムと該プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】生物、自然エネルギを利用した環境保全に寄与する発電手段によって需要家が必要とする電力を満たす発電電力を確保して安定供給できる電力制御・管理システムを提供する。
【解決手段】発電事業者の主電源１５はバイオマスを燃料として使用して需要家に供給される電力を発電し、この発電電力を計量器１６１、１６、送電網１２を介して需要家に供給し、発電事業者の副電源１１３は主電源での発電電力の不足分を補助すべく水素発生微生物からの水素ガスを燃料として使用して電力を発電し、電気事業者のサーバ１９はネットワーク１８を介して受信した主電源の主電力のデータと需要家での消費電力のデータとの比較結果に基づいて主電源、副電源での発電電力を調整する制御指令をネットワークを介して送信する。
【選択図】 図１
【解決手段】発電事業者の主電源１５はバイオマスを燃料として使用して需要家に供給される電力を発電し、この発電電力を計量器１６１、１６、送電網１２を介して需要家に供給し、発電事業者の副電源１１３は主電源での発電電力の不足分を補助すべく水素発生微生物からの水素ガスを燃料として使用して電力を発電し、電気事業者のサーバ１９はネットワーク１８を介して受信した主電源の主電力のデータと需要家での消費電力のデータとの比較結果に基づいて主電源、副電源での発電電力を調整する制御指令をネットワークを介して送信する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、需要家の電力消費設備に供給されるべく発電事業者の設備で発電される電力の制御および管理を行う電力制御・管理システム、サーバ、サーバの処理方法および処理プログラムと該プログラムを記録した記録媒体に関し、更に具体的には発電事業者の電力を電気事業者が購入し、もしくは電気事業者自身が発電設備を所有して発電し、その電力を電気事業者とは異なる他社、例えば電力会社の送電網を利用して発電事業者もしくは電気事業者から電力を使用する需要家へ供給する所謂電力小売事業に適用される電力制御・管理システム、サーバ、サーバの処理方法および処理プログラムと該プログラムを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、人間社会の発達とともに、情報産業とこれに関わる生活物品の量産化と流通の拡大、各種電子機器の製造、普及、商取引の活発化、交通システムの高度化、量的拡大、食料の世界的規模での流通など生産、流通を中心とした活動の活発化が特に顕著になってきた。それに伴い、電力、エネルギ使用形態の多様化や使用量の大幅な増大が起こってきた。
【０００３】
一方、化石燃料を中心とした現在のエネルギ体系において、化石燃料の残存埋蔵量の枯渇が取りざたされ、かつ排ガス、廃棄物による地球の汚染が懸念されるようになり、地球規模での環境保全、エネルギの有効利用が叫ばれるようになった。
【０００４】
人間社会の発展に伴う電力を中心としたエネルギの使用形態の多様化、使用量の増大は今後も継続するものと予想され、かつ地球規模での環境保全、エネルギの有効利用も当然、ますます重要な課題となってくることは論を待たない。
【０００５】
こうした状況にあって、電力、ガスなどエネルギの使用形態の多様化に対応した様々な形態のエネルギ供給システムの提供や、エネルギ使用価格の低減化を図り、より高度で満足のいくエネルギ供給体制を構築していくために、電力、ガスなどのエネルギ産業の規制が緩和され、自由化が端緒についた。
【０００６】
電力事業の自由化に対しては、従来の一般電気事業者（以下、電力会社という）だけでなく、電力使用者（以下、需要家という）に電力の供給を行う目的で、新たな事業者、すなわち特定規模電気事業者（以下、電気事業者という）が電力販売事業を行うことになった。
【０００７】
しかしながら、原子力発電所、火力発電所、水力発電所などの多種類、かつ大規模の発電所を多数保有し、各需要家の使用電力量の変化に対して、いちいち発電量を仔細に調整する必要のない電力会社と異なり、固定された数量の発電所を保有し、あるいは電力供給の契約を交わしているのみの電気事業者は、当該電気事業者の契約する需要家の必要電力、電力量を推定し、これに合致した電力あるいは電力量を自己の所有する、あるいは契約を交わした発電所から契約するために、随時、その調整を実施しなければならない。
【０００８】
なぜならば、需要家の推定必要電力あるいは推定必要電力量を確保するために過剰な発電電力あるいは発電電力量の発電を行えば、エネルギの有効利用という世界規模の課題に離反するばかりか、採算が取れずに事業の継続が困難となる。
【０００９】
一方、需要家の推定必要電力あるいは推定必要電力量に対してぎりぎりの電力、電力量を供給する体制では、もし需要家の必要電力量が予想外の気温の上昇や低下といった気象条件、あるいは娯楽に関する予想外の興味の集中など、不測の事態が生じると需要家の必要電力量が増加して供給量の不足をきたす場合がおこる。
【００１０】
この場合、発電事業者もしくは電気事業者から需要家への電力供給が、委託した電力会社の送電網を借用している状態であれば、当該送電網には当然ながら電力会社自身が送電する電力も流れているため、例え電気事業者および当該電気事業者と契約した発電事業者からの供給電力量の不足が生じた場合でも自動的に電力会社からの電力によってまかなわれるために、需要家自身には電力供給不足の実害は生じないものの、送電の委託を行っている電力会社から高額の補償金が請求され、同様に採算が取れずに事業の継続が困難となる恐れがある。
【００１１】
従って、電気事業者の契約した各需要家の、予想され得る必要電力、必要電力量の総計を満たす発電機を所有したり、あるいは発電事業者と契約して必要電力、必要電力量を確保し、需要家の使用する電力、電力量に応じた電力あるいは電力量を供給する体制を構築することが電気事業者の事業運営において必要となる。
【００１２】
ところが、従来は法的規制によって電力の供給は一部の限定された電力会社が独占的に実施しており、新たに電力事業に参入した電気事業者が限定された発電設備、限定された契約発電事業者の発電設備によってしか電力供給を行うことができず、上述した需要家の必要電力、必要電力量に応じたきめの細かい需給バランスを達成することは困難であった。
【００１３】
また、従来の法的規制下において限定された電力会社は、契約した需要家の使用する電力、電力量に対してそれを大幅に上回る規模の発電電力、発電電力量を実現する多数の発電所を建設して所有しており、需要家の使用する電力、電力量に対応したきめの細かい発電調整は不要であり、実施していないのが現状であった。
【００１４】
更に、大規模な発電設備に比べて、ディーゼルエンジン発電機、マイクロガスタービンエンジンなど比較的小規模の発電設備はきめの細かい電力供給に適しているが、これらの小規模発電設備は、ＣＯ２，ＮＯｘ，ＳＯｘなどの排気ガスを排出するため、電力需要が高騰する大都市圏などでは環境規制によってこれら排気ガスの総量規制が施行されており、また地方自治体の発電停止命令なども発令される場合もあって、常時発電運転を実施することが困難であり、本発明の意図する電力制御用の発電設備としては不十分であった。
【００１５】
また、いくつかの大規模の電力需要家においては、非常時の電力確保のために、上記小規模発電設備を建物内のスペースや敷地内の屋外に設置しているが、これら発電設備は年数回以下の停電や災害時に使用される非常用として使用されているのが現状であって通常はめったに利用されず、有効利用の観点からは課題を残していた。
【００１６】
【非特許文献１】
第６７２７回 ＪＰＩ特別研究フォーラム資料：主催 日本計画研究所、平成１４年７月１７日
【００１７】
【非特許文献２】
Ｔ．Ｋｏｎｄｏ， ｅｔ． ａｌ．， ： “Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｂｙ ａ Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｂａｃｔｅｒｉｕｍ Ｍｕｔａｎｔ ｗｉｔｈ Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｐｉｇｍｅｎｔ．”， ｊ． Ｂｉｏｓｃｉ． Ｂｉｏｅｎｇ．， Ｖｏｌ．９３， Ｎｏ．２， ｐｐ．１４５−１５０．２００２
【００１８】
【非特許文献３】
平成１１年度 日本生物工学会大会講演要旨集 ｐ．２２４， 「二層式リアクタにおける光合成細菌の水素発生」
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来は法的規制によって電力の供給は一部の限定された電力会社が独占的に実施しており、新たに電力事業に参入した電力事業者は限定された発電設備、限定された契約発電事業者の発電設備によってしか電力供給を行うことができず、上述した需要家の必要電力、必要電力量に応じたきめの細かい需給バランスを達成することは困難であるという問題がある。
【００２０】
また、ディーゼルエンジン発電機、マイクロガスタービンエンジンなど比較的小規模の発電設備はきめの細かい電力供給に適しているが、これらの小規模発電設備は、ＣＯ２，ＮＯｘ，ＳＯｘなどの排気ガスを排出するため、環境規制によって排気ガスの総量規制が施行されたり、また地方自治体の発電停止命令なども発令される場合もあって、常時発電運転を実施することが困難であり、本発明の意図する電力制御用の発電設備としては不十分であるという問題がある。
【００２１】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、生物、自然エネルギを利用した環境保全に寄与する発電手段によって需要家が必要とする電力を満たす発電電力を確保して安定供給することができる信頼性に優れた電力制御・管理システム、サーバ、サーバの処理方法および処理プログラムと該プログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、需要家の電力消費整備に供給されるべく発電事業者の設備で発電される電力の制御および管理を行う電力制御・管理システムであって、発電事業者の設備として設けられ、バイオマスを燃料として使用して需要家の電力消費設備に供給される電力を主として発電する主発電手段と、発電事業者の設備として設けられ、前記主発電手段で発電される電力の不足分を補助すべく水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用して需要家の電力消費整備に供給される電力を副次的に発電する副発電手段と、前記主発電手段および副発電手段で発電される電力を需要家の電力消費設備における消費電力に応じて制御する制御手段と、前記副発電手段で電力を発電するための燃料として使用される水素発生微生物の死滅した細菌を前記主発電手段のバイオマス燃料として使用すべく水素発生微生物の死滅細菌を主発電手段に供給する死滅細菌供給手段とを有することを要旨とする。
【００２３】
請求項１記載の本発明にあっては、バイオマス燃料を使用して主発電手段で主として発電した電力と水素発生微生物からの水素ガスを使用して副次的に発電した電力を消費電力に応じて制御するとともに、水素発生微生物の死滅した細菌をバイオマス燃料として主発電手段に供給するため、需要家における消費電力に応じた無駄のない適正な電力の発電をバイオマス燃料や水素発生微生物を用いて環境破壊もなく、かつ水素発生微生物を死滅細菌の形で再使用して効率的に実現でき、発電事業の高信頼性、収益保証、環境保全の観点において極めて大きな貢献を果たすことができる。
【００２４】
また、請求項２記載の本発明は、請求項１記載の発明において、前記副発電手段が、光合成細菌および嫌気性細菌の少なくともいずれか一方を含む水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用する燃料電池と、この燃料電池から発電される直流電力を交流電力に変換して出力する直流・交流変換手段とを有することを要旨とする。
【００２５】
請求項２記載の本発明にあっては、副発電手段は光合成細菌および嫌気性細菌の少なくともいずれか一方を含む水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用する燃料電池であり、この燃料電池から発電される直流電力を交流電力に変換して出力するため、環境破壊もなく効率的に発電を実現できる。
【００２６】
更に、請求項３記載の本発明は、請求項１または２記載の発明において、前記主発電手段が、前記バイオマス燃料に加えて、バイオマス燃料の代替燃料および化石燃料のいずれか一方または両方も使用して主電力を発電する別燃料発電手段を有することを要旨とする。
【００２７】
請求項３記載の本発明にあっては、主発電手段はバイオマス燃料に加えて、代替燃料および化石燃料のいずれか一方または両方も使用して主電力を発電するため、バイオマス燃料の不足時にも発電を停止することなく実施でき、信頼性を向上することができる。
【００２８】
請求項４記載の本発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発明において、前記制御手段が、前記主発電手段で発電される電力が需要家の電力消費設備における消費電力に対して不足している場合、この不足分の電力を前記副発電手段で発電し、主発電手段で発電される電力に加えて需要家の電力消費設備に供給するように制御する不足電力発電制御手段を有することを要旨とする。
【００２９】
請求項４記載の本発明によれば、主発電手段での発電電力が消費電力に対して不足している場合、この不足分の電力を副発電手段で発電し、主発電手段で発電される電力に加えて需要家の電力消費設備に供給するように制御するため、主発電手段の発電電力が低下しても、不足分の電力を副発電手段で発電でき、発電を停止することなく継続でき、信頼性を向上することができる。
【００３０】
また、請求項５記載の本発明は、需要家の電力消費設備に供給されるべく発電事業者の設備で発電される電力の制御および管理を行うサーバであって、需要家の電力消費設備に供給されるべくバイオマスを燃料として使用して発電事業者の所有する主発電手段により主として発電される電力を計測した結果の主電力データを通信ネットワークを介して受信する主電力データ受信手段と、前記主発電手段で発電される電力の不足分を補助すべく水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用して副次的に発電を行うとともに、この使用した水素発生微生物の死滅した細菌を前記主発発電手段のバイオマス燃料として使用すべく主発電手段に供給するようになっている発電事業者の所有する副発電手段で副次的に発電される電力を計測した結果の副電力データを通信ネットワークを介して受信する副電力データ受信手段と、需要家の電力消費設備で消費される電力を計測した結果の消費電力データを通信ネットワークを介して受信する消費電力データ受信手段と、前記主電力データ受信手段で受信した主電力データと前記消費電力データ受信手段で受信した消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて前記主発電手段および副発電手段で発電される電力を調整するように前記主発電手段および副発電手段を制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の前記主発電手段および副発電手段を制御する制御手段に送信する制御指令送信手段とを有することを要旨とする。
【００３１】
請求項５記載の本発明にあっては、バイオマス燃料を使用して主発電手段で主として発電した電力の主電力データと水素発生微生物から水素ガスを使用して副次的に発電した電力の副電力データを通信ネットワークを介して受信し、需要家で使用した消費電力のデータを通信ネットワークを介して受信し、主電力データと消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて主発電手段および副発電手段で発電される電力を調整するように主発電手段および副発電手段を制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の主発電手段および副発電手段を制御する制御手段に送信するため、需要家における消費電力に応じた無駄のない適正な電力の発電をバイオマス燃料や水素発生微生物を用いて環境破壊もなく、かつ水素発生微生物を死滅細菌の形で再使用して効率的に実現できるようにサーバから通信ネットワークを介して制御でき、発電事業の高信頼性、収益保証、環境保全の観点において極めて大きな貢献を果たすことができる。
【００３２】
更に、請求項６記載の本発明は、請求項５記載の発明において、前記制御指令送信手段が、前記主電力データ受信手段で受信した主電力データと前記消費電力データ受信手段で受信した消費電力データとの比較結果、前記主電力データが前記消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を前記副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の副発電手段を制御する副発電制御手段に送信する不足電力発電制御指令送信手段を有することを要旨とする。
【００３３】
請求項６記載の本発明にあっては、主電力データが消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して送信するため、主発電手段の発電電力が低下しても、不足分の電力を副発電手段で発電でき、発電を停止することなく継続でき、信頼性を向上することができる。
【００３４】
請求項７記載の本発明は、需要家の電力消費設備に供給されるべく発電事業者の設備で発電される電力の制御および管理を行うサーバの処理方法であって、需要家の電力消費設備に供給されるべくバイオマスを燃料として使用して発電事業者の所有する主発電手段により主として発電される電力を計測し、この計測した電力データを主電力データとして通信ネットワークを介して受信する主電力データ受信ステップと、前記主発電手段で発電される電力の不足分を補助すべく水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用して副次的に発電を行うとともに、この使用した水素発生微生物の死滅した細菌を前記主発電手段のバイオマス燃料として使用すべく主発電手段に供給するようになっている発電事業者の所有する副発電手段で副次的に発電される電力を計測し、この計測した電力データを副電力データとして通信ネットワークを介して受信する副電力データ受信ステップと、需要家の電力消費設備で消費される電力を計測し、この計測した消費電力データを通信ネットワークを介して受信する消費電力データ受信ステップと、前記主電力データ受信ステップで受信した主電力データと前記消費電力データ受信ステップで受信した消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて前記主発電手段および副発電手段で発電される電力を調整するように前記主発電手段および副発電手段を制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の前記主発電手段および副発電手段を制御する制御手段に送信する制御指令送信ステップとを有することを要旨とする。
【００３５】
請求項７記載の本発明にあっては、バイオマス燃料を使用して主発電手段で主として発電した電力の主電力データと水素発生微生物からの水素ガスを使用して副次的に発電した電力の副電力データを通信ネットワークを介して受信し、需要家で使用した消費電力のデータを通信ネットワークを介して受信し、主電力データと消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて主発電手段および副発電で発電される電力を調整するように主発電手段および副発電手段を制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の主発電手段および副発電手段を制御する制御手段に送信するため、需要家における消費電力に応じた無駄のない適正な電力の発電をバイオマス燃料や水素発生微生物を用いて環境破壊もなく、かつ水素発生微生物を死滅細菌の形で再使用して効率的に実現できるようにサーバから通信ネットワークを介して制御でき、発電事業の高信頼性、収益保証、環境保全の観点において極めて大きな貢献を果たすことができる。
【００３６】
また、請求項８記載の本発明は、請求項７記載の発明において、前記制御指令送信ステップが、前記主電力データ受信ステップで受信した主電力データと前記消費電力データ受信ステップで受信した消費電力データとの比較結果、前記主電力データが前記消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を前記副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の副発電手段を制御する副発電制御手段に送信する不足電力発電制御指令送信ステップを有することを要旨とする。
【００３７】
請求項８記載の本発明にあっては、主電力データが消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して送信するため、主発電手段の発電電力が低下しても、不足分の電力を副発電手段で発電でき、発電を停止することなく継続でき、信頼性を向上することができる。
【００３８】
更に、請求項９記載の本発明は、需要家の電力消費設備に供給されるべく発電事業者の設備で発電される電力の制御および管理を行うためのコンピュータが実行可能なサーバの処理プログラムであって、前記コンピュータを需要家の電力消費設備に供給されるべくバイオマスを燃料として使用して発電事業者の所有する主発電手段により主として発電される電力を計測し、この計測した電力データを主電力データとして通信ネットワークを介して受信する主電力データ受信手段と、前記主発電手段で発電される電力の不足分を補助すべく水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用して副次的に発電を行うとともに、この使用した水素発生微生物の死滅した細菌を前記主発電手段のバイオマス燃料として使用すべく主発電手段に供給するようになっている発電事業者の所有する副発電手段で副次的に発電される電力を計測し、この計測した電力データを副電力データとして通信ネットワークを介して受信する副電力データ受信手段と、需要家の電力消費設備で消費される電力を計測し、この計測した消費電力データを通信ネットワークを介して受信する消費電力データ受信手段と、前記主電力データ受信手段で受信した主電力データと前記消費電力データ受信手段で受信した消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて前記主発電手段および副発電手段で発電される電力を調整するように前記主発電手段および副発電手段を制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の前記主発電手段および副発電手段を制御する制御手段に送信する制御指令送信手段として機能させることを要旨とする。
【００３９】
請求項９記載の発明にあっては、バイオマス燃料を使用して主発電手段で主として発電した電力の主電力データと水素発生微生物からの水素ガスを使用して副主電力データとして通信ネットワークを介して受信し、需要家で使用した消費電力のデータを通信ネットワークを介して受信し、主電力データと消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて主発電手段および副発電手段で発電される電力を調整するように主発電手段および副発電手段を制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の主発電手段および副発電手段を制御する制御手段に送信するため、需要家における消費電力に応じた無駄のない適正な電力の発電をバイオマス燃料や水素発生微生物を用いて環境破壊もなく、かつ水素発生部生物を死滅細菌の形で再使用して効率的に実現できるようにサーバから通信ネットワークを介して制御でき、発電事業の高信頼性、収益保証、環境保全の観点において極めて大きな貢献を果たすことができる。
【００４０】
請求項１０記載の本発明は、請求項９記載の発明において、前記制御指令送信手段が、前記主電力データ受信手段で受信した主電力データと前記消費電力データ受信手段で受信した消費電力データとの比較結果、前記主電力データが前記消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を前記副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の副発電手段を制御する副発電制御手段に送信する不足電力発電制御指令送信手段を有することを要旨とする。
【００４１】
請求項１０記載の本発明にあっては、主電力データが消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して送信するため、主発電手段の発電電力が低下しても、不足分の電力を副発電手段で発電でき、発電を停止することなく継続でき、信頼性を向上することができる。
【００４２】
また、請求項１１記載の本発明は、需要家の電力消費設備に供給されるべく発電事業者の設備で発電される電力の制御および管理を行うためのコンピュータが実行可能なサーバの処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記コンピュータを需要家の電力消費設備に供給されるべくバイオマスを燃料として使用して発電事業者の所有する主発電手段により主として発電される電力を計測し、この計測した電力データを主電力データとして通信ネットワークを介して受信する主電力データ受信手段と、前記主発電手段で発電される電力の不足分を補助すべく水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用して副次的に発電を行うとともに、この使用した水素発生微生物の死滅した細菌を前記主発電手段のバイオマス燃料として使用すべく主発電手段に供給するようになっている発電事業者の所有する副発電手段で副次的に発電される電力を計測し、この計測した電力データを副電力データとして通信ネットワークを介して受信する副電力データ受信手段と、需要家の電力消費設備で消費される電力を計測し、この計測した消費電力データを通信ネットワークを介して受信する消費電力データ受信手段と、前記主電力データ受信手段で受信した主電力データと前記消費電力データ受信手段で受信した消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて前記主発電手段および副発電手段で発電される電力を調整するように前記主発電手段および副発電手段で制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の前記主発電手段および副発電手段で制御する制御手段に送信する制御指令送信手段として機能させるためのサーバの処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録することを要旨とする。
【００４３】
請求項１１記載の本発明にあっては、バイオマス燃料を使用して主発電手段で主として発電した電力の主電力データと水素発生微生物からの水素ガスを使用して副次的に発電した電力の副電力データを通信ネットワークを介して受信し、需要家で使用した消費電力のデータを通信ネットワークを介して受信し、主電力データと消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて主発電手段および副発電手段で発電される電力を調整するように主発電手段および副発電手段を制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の主発電手段および副発電手段を制御する制御手段に送信するサーバの処理プログラムを記録媒体に記録しているため、需要家における消費電力に応じた無駄のない適正な電力の発電をバイオマス燃料や水素発生微生物を用いて環境破壊もなく、かつ水素発生部生物を死滅細菌の形で再使用して効率的に実現できるようにサーバから通信ネットワークを介して制御でき、発電事業の高信頼性、収益保証、環境保全の観点において極めて大きな貢献を果たすことができるとともに、前記記録媒体を用いて、その流通性を高めることができる。
【００４４】
更に、請求項１２記載の本発明は、請求項１１記載の発明において、前記制御指令送信手段が、前記主電力データ受信手段で受信した主電力データと前記消費電力データ受信手段で受信した消費電力データとの比較結果、前記主電力データが前記消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を前記副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の副発電手段を制御する副発電制御手段に送信する不足電力発電制御指令送信手段を有するサーバの処理プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録することを要旨とする。
【００４５】
請求項１２記載の本発明にあっては、主電力データが消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して送信するサーバの処理プログラムを記録媒体に記録しているため、主発電手段の発電電力が低下しても、不足分の電力を副発電手段で発電でき、発電を停止することなく継続でき、信頼性を向上することができるとともに、前記記録媒体を用いて、その流通性を高めることができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００４７】
図１は、本発明の一実施形態に係わる電力制御・管理システムを適用した電力需給システムの概念を示したブロック図である。同図において、１１は発電事業者の装置、１２は発電事業者により供給された電力を送電する電力会社の送電網、１３はこの送電網１２を介して送電される電力を使用する需要家の装置、１４はこの電力の需要の制御管理する電気事業者の装置、２１は電力会社の装置である。
【００４８】
電気事業者用装置１４を有する電気事業者と契約した発電事業者と需要家およびそれぞれの装置である発電事業者用装置１１と需要家用装置１３は、それぞれ複数あり、各発電事業者が主電源として所有する本発明の主発電手段を構成する発電機または発電設備（以下発電機と総称する）１５によって発電された電力は、計量器１６１，１６を介して電力会社の送電網１２に供給され、送電網１２を経由して需要家用装置１３に給電される。
【００４９】
発電事業者用装置１１は、計量器１６を介して需要家用装置１３に供給される電力、電力量、力率などをモニタして、需要家用装置１３への供給電力などを制御するコンピュータ端末１７を有し、このコンピュータ端末１７は、通信ネットワーク１８を介して電気事業者用装置１４のサーバ１９とデータ通信を行う。
【００５０】
サーバ１９は、本発明の制御手段を構成するものであり、主発電手段である主電源１５および副発電手段である副電源１１３で発電される電力を需要家の電力消費設備における消費電力に応じて制御する。更に詳しくは、サーバ１９は、需要家に供給されるべくバイオマスを燃料として使用して主電源１５により主として発電される電力を計量器１６１などで計測した結果の主電力データを通信ネットワーク１８を介して主電力データ受信手段で受信し、また主電源１５で発電される電力の不足分を補助すべく水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用して副次的に発電を行うとともに、この使用した水素発生微生物の死滅した細菌を主電源１５のバイオマス燃料として使用すべく主電源１５に供給するようになっている発電事業者の所有する副電源１１３で副次的に発電される電力を計量器１６２などで計測した結果の副電力データを通信ネットワーク１８を介して副電力データ受信手段で受信し、更に需要家で消費される電力を計量計１１０などで計測した結果の消費電力データを通信ネットワーク１８を介して消費電力データ受信手段で受信し、このように受信した主電力データと消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて主電源１５および副電源１１３で発電される電力を調整するように主電源１５および副電源１１３を制御するための制御指令を通信ネットワーク１８を介して発電事業者の主電源１５および副電源１１３を制御する制御手段に制御指令送信手段から送信するようになっている。
【００５１】
また、サーバ１９の前記制御指令送信手段は、前記主電力データと消費電力データとの比較結果、主電力データが消費電力データよりも小さく、主電源１５の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を副電源１１３で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワーク１８を介して発電事業者の副電源１１３を制御する副発電制御手段に不足電力発電制御指令送信手段から送信するようになっている。
【００５２】
また、複数の発電事業者のうち少なくとも１業者の発電事業者用装置１１は、バイオマスを燃料として発電できる発電機１５を主電源として有する。また、当該発電事業者の発電事業者用装置１１は、主電源１５の近傍に本発明の副発電手段を構成し、主電源１５で発電される電力の不足分を補助すべく水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用して需要家の電力消費設備に供給される電力を副次的に発電する複数の副電源１１３を有する。主電源１５および副電源１１３を有する発電事業者の発電事業者用装置１１は、それぞれの発電電力、電力量を計測するために、発電事業者用装置１１と送電網１２との責任分界点近傍に設置された計量器１６とは別に、この計量器１６の主電源１５、副電源１１３寄りに設置された計量器１６１、１６２を有し、この計量器１６１、１６２でそれぞれ主電源１５および副電源１１３の発電電力、電力量を計測して制御する。
なお、この場合、計量器１６１を設けずに、この計量器１６１で計測する主電源１５の発電電力、電力量を計量器１６で計測した全体の発電電力、電力量から計量器１６２で計測した副電源１１３の発電電力、電力量から減算して算出することも可能であるし、または逆に計量器１６２を設けずに、この計量器１６２で計測する副電源１１３の発電電力、電力量を計量器１６で計測した全体の発電電力、電力量から計量器１６１で計測した主電源１５の発電電力、電力量から減算して算出することも可能である。
【００５３】
副電源１１３は、光合成細菌と嫌気性細菌などの水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用する燃料電池であり、この副電源１１３に対して燃料である水素ガスを供給するために、発電事業者用装置１１は、水素発生微生物を充填していて、この水素発生微生物から発生する水素ガスを捕集して副電源１１３に供給する光合成リアクタ１１４およびこの光合成リアクタ１１４から副電源１１３に配管した水素ガス供給配管１１５の中途に設置された水素貯蔵タンク１１６を有し、この水素貯蔵タンク１１６に光合成リアクタ１１４からの水素ガスを貯蔵し、副電源１１３への水素ガス供給量を調節する。
【００５４】
また、光合成リアクタ１１４において寿命がつきて死滅し、光合成リアクタ１１４から捕集された嫌気性細菌、光合成細菌などの死滅細菌は、光合成リアクタ１１４から死滅細菌備蓄タンク１１７に送られ、所定の処理を行ってから、主電源１５の燃料として燃料供給管１１８を介して主電源１５に供給される。
【００５５】
発電事業者のコンピュータ端末１７は、発電事業者のＩＤ、発電機の種類・基礎データファイル、発電機の特性モニタリングメニューファイル、発電機の制御・管理メニューファイル、発電計画ファイル、過去の発電データファイル、気象データファイルなどを予め入力されて保存しているとともに、電気事業者のサーバ１９とのデータ通信機能および気象情報を取得するためなどに必要な図示しないセンタとのデータ通信機能を有する。
【００５６】
また、コンピュータ端末１７は、光合成リアクタ１１４の制御管理に必要な計測モニタリング、水素貯蔵タンク１１６の貯蔵水素量のモニタリング、死滅細菌備蓄タンク１１７の備蓄量のモニタリング、副電源１１３への水素供給量のモニタリング、主電源１５への死滅細菌の燃料供給量のモニタリングなどのメニューファイルを更に入力されて保存している。
【００５７】
なお、主電源１５および副電源１１３とそれぞれに付設する各設備は、特定の発電事業者１１の代わりに電気事業者１４により所有することも可能である。
【００５８】
一方、需要家用装置１３においては、電力会社の送電網１２から計量器１１０を介して需要家の建物１１１に電力が供給される。計量器１１０は、需要家の建物１１１で使用される電力、電力量、力率などを計量し、この計量された電力、電力量、力率などはコンピュータ端末１１２に取り込まれる。コンピュータ端末１１２は、通信ネットワーク１８を介して電気事業者用装置１４のサーバ１９と通信することが可能である。
【００５９】
需要家用装置１３のコンピュータ端末１１２は、需要家ＩＤ、需要家の基礎データファイル、過去の電力使用データファイル、受電電力、電力量などのモニタリングメニューファイルなどを予め入力されて保存しているとともに、電気事業者用装置１４のサーバ１９とのデータ通信機能を有する。
【００６０】
電気事業者は、必要ならば、更に電力会社から電力を購入して事業を運営することができる。すなわち、電力会社のコンピュータ端末１１９は、インタフェース２５を介して送電網１２に接続された電力設備２３とインタフェース２５を介して通信ネットワーク１８に接続され、該通信ネットワーク１８を介して電気事業者用装置１４のサーバ１９とデータ通信する機能を有するコンピュータ端末１１９を備えているが、電気事業者用装置１４のサーバ１９は、電力会社からの購入電力条件などを予めデータファイルとして保存しており、必要な場合に電力会社用装置２１のコンピュータ端末１１９に指示を発して電力会社から電力の供給を受けることができる。
【００６１】
電気事業者用装置１４のサーバ１９は、発電事業者および需要家のＩＤ、発電機（主電源と副電源とを所有する場合は主電源をいう、以下同様）および副電源のＩＤと基礎データファイル、過去の発電機の発電データファイル、需要家の基礎データファイル、副電源の基礎データファイル、需要家の過去の受電データファイル、発電事業者の発電機および副電源の発電計画ファイル、発電・所要電力関係のモニタリングファイル、副電源の発電実績データファイル、主電源および副電源の燃料備蓄残量管理ファイル、燃料供給の制御・管理ファイル、光合成リアクタの環境制御・管理ファイル、水素貯蔵タンク制御管理ファイル、電力需給バランス制御・管理ファイル、発電事業者の発電機と補助電源への給電指令指示ファイル、電力会社との需給制御ファイル、気象データファイル、主電源および副電源のメンテナンス指示管理ファイル、燃料補給発注管理ファイルなどを予め入力されて保存しているとともに、発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７、需要家用装置１３のコンピュータ端末１１２、電力会社用装置２１のコンピュータ端末１１９、補助電源メンテナンスセンタ、燃料供給業者のコンピュータ端末、その他気象情報管理のセンタなど必要なセンタとデータ通信機能を有する。
【００６２】
電気事業者用装置１４のサーバ１９は、単位計測時間毎に需要家用装置１３のコンピュータ端末１１２から需要家のＩＤや使用電力のデータを受信して集計するとともに、発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７から主電源および副電源の出力データ、燃料供給データ、供給電力データなどを受信して集計し、予めサーバ１９内に入力して保存している発電事業者の発電計画や、適宜別途通信ネットワーク１８を介して取得した電力会社情報、気象情報など関連情報に基づいて適宜必要に応じてコンピュータ端末１７に発電制御指令を送って、電力の需給を制御するとともに主電源１５、副電源１１３の発電の増減制御を行う。前記単位計測時間は、電力量の制御に関わる単位時間より短い時間間隔である。
【００６３】
図１において、電気事業者用装置１４のサーバ１９は、需要家の建物１１１の電力使用状況のデータを通信ネットワーク１８を介してコンピュータ端末１１２から受信し、発電事業者用装置１１の発電機１５の発電電力、発電状況、基礎データ、発電計画、当該需要家における電力使用実績基礎データ、他の発電事業者の電力供給状況と比較演算して、単位時間毎に補助電源として役割を担う副電源１１３への発電・停止指令を発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７に送信し、補助電源による供給電源を調整する。
【００６４】
すなわち、副電源１１３が補助電源としての役割を担っている場合において、需要家の電気使用量が増大する傾向を把握した場合には、予め入力した発電基礎データを基に補助電源の発電が必要となる時間を想定して一定時間前に副電源１１３を起動し、また需要家での電気使用量が低下すると停止する制御を行う。
【００６５】
本実施形態の電力制御・管理システムにおいては、電気事業者用装置１４のサーバ１９によってこのような発電機からの供給電力の調整を実施するとき、主電源１５、副電源１１３が発電するのに要する経費と、発電事業者用装置１１の発電機１５の発電出力の増減に伴う経費と電力会社からの電力供給をサーバ１９において比較演算し、発電事業者もしくは電気事業者の発電機による電力供給の方が経費が低減できると判定した場合には、かかる発電機の一部またはすべての発電出力を増加するか、もしくは補助電源としての副電源１１３を起動することを決定する。この場合、主電源１５、副電源１１３を制御・管理するコンピュータ端末１７は、通信によって主電源１５および副電源１１３の供給燃料の残量データと各電源による必要電力量を発電する場合の必要燃料の量に関する基礎データを収集し、供給燃料が主電源１５、副電源１１３の発電電力量を満たさないかまたは満たさない恐れがある場合には、サーバ１９が必要補充電力量の一部を電力会社による電力補充に変更決定できるようにしておく。
【００６６】
また、本実施形態の電力制御・管理システムにおいては、電気事業者用装置１４のサーバ１９が各発電事業者用装置１１の発電機１５の供給電力データをコンピュータ端末１７から受信し、この供給電力データを該発電機１５の基礎データ、発電計画、電力会社からの供給計画、需要家の使用電力、使用電力状況、他の発電事業者の電力供給状況と比較演算し、単位時間毎に給電指令を実施するとき、一部の発電事業者の発電機の供給電力が事前に決定した発電計画に基づく給電電力値または電気事業者の給電指令値またはそれらの値に一定の上限値と下限値を設定した制御許容範囲、あるいは上限値のみを設定した制御許容範囲、あるいは下限値のみを設定した制御許容範囲を下回って給電した場合、他の発電事業者の発電機１５または副電源１１３を発電することによって、計画電力値、給電指令値、または制御許容範囲と供給電力との差である電力の不足分を補填することも可能である。
【００６７】
電気事業者用装置１４のサーバ１９は、各発電事業者用装置１１の発電機１５のそれぞれおよび電力会社の電力設備２３からの供給電力、供給電力量の計測データを発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７から通信ネットワーク１８を介して受信するとともに、各需要家の電力使用施設である建物１１１における使用電力、電力量の計測データを需要家用装置１３のコンピュータ端末１１２から通信ネットワーク１８を介して受信し、これらの計測データを発電計画、基礎データ、気象情報などの関連情報データファイルと比較演算し、その結果、主電源１５と副電源１１３を設置した発電事業者の燃料備蓄量が限定され、供給電力が不足する可能性がある場合、その不足量を算定し、かつ各電源の発電可能電力量を算出し、これらの比較によって該主電源と副電源を所有する発電事業者もしくは電気事業者からの電力供給を削減し、他の発電事業者もしくは電気事業者の電源の発電、電力供給によってその削減分を補填することも可能である。また、該供給電力の不足分が補助電源の発電電力量でもまだ充足できない場合には、サーバ１９は、上述したように電力会社のセンタに通信ネットワーク１８を介して連絡し、予め要請した供給電力量に加えて必要電力、必要電力量の補給を要請する。
【００６８】
また、電力供給量が電力消費量を大幅に上回る場合には、電気事業者用装置１４のサーバ１９は、発電事業者からの電力購入価格、電気事業者の所有する発電機１１３の発電原価、需要家の電力販売価格、電力会社からの購入価格を比較演算して、最も高価となる供給電力源の発電量の過剰分の削減を指示したり、あるいは過剰分以上の削減を行い、最も低価格の発電事業者の発電量を増加調整して電力供給に要する経費を抑制する。
【００６９】
次に、図２〜図４に示すフローチャートを参照して、図１に示した実施形態の電力制御・管理システムの処理手順について設明する。
【００７０】
図２〜図４に示す本実施形態の電力制御・管理システムの処理手順は、大別して図２に示す手順Ａの電力需給バランス評価、図３に示す手順Ｂの電力補給制御および図４に示す手順Ｃの電力削減制御に分けることができる。
【００７１】
まず、図２に示す手順Ａの電力需給バランス評価では、電気事業者用装置１４のサーバ１９は、発電事業者用装置１１の各発電機１５、副電源１１３の発電状況をコンピュータ端末１７から通信ネットワーク１８を介して受信し、発電事業者用装置１１での電力供給状態の把握を行うとともに（ステップＳ１１）、需要家の建物１１１での電力使用状況をコンピュータ端末１１２から同様にして通信ネットワーク１８を介して受信し、需要家での電力使用状態の把握を行う（ステップＳ１３）。電気事業者用装置１４のサーバ１９は、これらの電力供給、電力使用状態を把握した上で、サーバ１９において予め入力して保存しておいた各発電事業者用装置１１のデータファイルの基礎データ、発電計画、各需要家のデータファイルの電力使用実績基礎データ、およびこれに加えて関係諸機関のコンピュータ端末から通信ネットワーク１８を介して受信した天候、気温、湿度などの気象データを加味して比較演算を行い、次の単位計測時間における電力使用量と電力供給量を推定し、必要電力供給量を算定して需給バランス評価を行う（ステップＳ１５）。
【００７２】
上述した電力需要バランス評価の結果、電力使用量が電力供給量を上回ると推定され、一定量の電力補給が必要と判断された場合、図３に示す手順Ｂに従って必要量の電力の補充を図る。
【００７３】
すなわち、図３に示した手順Ｂの電力補給制御では、まず電気事業者用装置１４のサーバ１９は、データファイルにある発電事業者用装置１１の発電機１５、副電源１１３に燃料残量データ、発電特性基礎データを参照し、それとともに副電源１１３の一部が補助電源である場合は補助電源の燃料残量データなど必要データを含めた発電特性基礎データを参照し、更に電力会社の電力設備２３から供給される電力、電力量を参照し、発電すべき電力、電力量の予測計算を行う（ステップＳ２１）。
【００７４】
次に、電気事業者用装置１４のサーバ１９は、発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７から発電機の状態データを通信ネットワーク１８を介して受信し、発電事業者用装置１１の該当する発電機１５からの電力供給能力を算定する（ステップＳ２３）。
【００７５】
更に、電気事業者用装置１４のサーバ１９は、当該サーバのデータファイルから、発電事業者、電力会社からの電力購入料金データ、電気事業者の発電機の発電単価データ、補助電源である副電源からの補助電力販売料金データ、電力会社からの電力補充料金データおよびこれに必要なら燃料費調整データなどを比較参照して、発電事業者用装置１１の発電機１５および副電源１１３からの電力供給量増加、補助電源である副電源の発電、電力会社からの電力補充に関わる発電原価、販売価格などを比較算定し（ステップＳ２５）、最も適当な電力補充手段を選定する（ステップＳ２７）。その選定結果に基づいて、発電事業者用装置１１の該当する発電機１５に発電電力の増加指令を出すか（ステップＳ２９）、補助電源である副電源１１３の発電を行うか（ステップＳ３１）、あるいは電力会社からの電力補充を要請する（ステップＳ３３）。
【００７６】
一方、図２における手順Ａでの電力需給バランス評価の結果、ステップＳ１７で電力供給量が電力使用量を上回ると判断された場合は、図４に示す手順Ｃの電力削減制御を行う。
【００７７】
すなわち、図４の手順Ｃの電力削減制御においては、電力供給量が電力使用量を大幅に上回ると判断された場合は（ステップＳ４１）、発電事業者用装置１１の発電機１５と副電源１１３の発電量、更に可能ならば電力会社の電力供給量を調整する必要があるため、電気事業者用装置１４のサーバ１９は、手順Ｂで実施した処理と同様に、データファイルにある発電事業者用装置１１の発電機１５、副電源１１３の燃料残量データ、発電特性基礎データを参照するとともに電力会社から供給される電力、電力量を参照し、削減すべき電力、電力量の予測計測を行う（ステップＳ４３）。
【００７８】
次に、電気事業者用装置１４のサーバ１９は、発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７から発電機の状態データを通信ネットワーク１８を介して受信するとともに、補助電源である副電源１１３の状態データを同じく通信ネットワーク１８を介して受信し、発電事業者用装置１１の該当する発電機１５からの電力調整能力（削減能力）と補助電源である副電源１１３の電力調整能力（削減能力）を算定する（ステップＳ４５）。
【００７９】
これらとともに、電気事業者用装置１４のサーバ１９は、当該サーバのデータファイルから、発電事業者、電力会社からの電力購入料金データ、電気事業者の発電機の発電単価データ、補助電源である副電源１１３からの補充電力販売料金データ、電力会社１１８からの電力購入料金データおよびこれに必要なら燃料費調整データなどを比較参照して、発電事業者用装置１１の発電機１５からの電力供給量削減、補助電源である副電源１１３の発電停止または削減、電力会社からの電力削減に関わる発電原価、販売価格などを比較算定し（ステップＳ４７）、最も適当な電力削減の選定を行う（ステップＳ４９）。この選定結果に基づいて、発電事業者用装置１１の該当する発電機１５に発電電力の削減指令を出すか（ステップＳ５１）、補助電源である副電源１１３の発電停止あるいは削減を行うか（ステップＳ５３）、あるいは電力会社からの電力削減を要請する（ステップＳ５５）。
【００８０】
また、別の方法としては、発電価格の比較計算結果から、一部の発電事業者用装置１１あるいは補助電源である副電源１１３の発電量、あるいは電力会社からの供給電力量を過剰分以上に削減し、代わりに別の発電手段による発電によって適正分を補充することがより電力供給に関わる経費を削減できるような場合には、該当発電手段あるいは該当電力供給手段に削減指令を出し、該当する発電手段に増加指令を出して調整することも可能である。このような場合には、しかるべき発電手段、電力供給手段に対して、コンピュータ端末へ電気事業者用装置１４のサーバ１９から通信ネットワーク１８を介して削減指令や増加指令を発するか、あるいは適当な別の通信手段によって当該発電手段に対して削減指令や増加指令を行う。
【００８１】
以上、手順Ａ、ＢおよびＣを必要な電気事業を継続する期間、繰り返し行うことで本実施形態の電力制御・管理を実施することができる。但し、図２〜図４に示す電力制御・管理システムの処理手順はあくまでも本発明を具体的に実施するための一概念として示したものであり、本発明の内容が実施されればよく、何らこれに限定されるものではない。
【００８２】
図５は、図１に示す実施形態において主電源と副電源を発電設備として所有して電力制御・管理システムを構築する場合の一例として、副電源１１３を発電事業者用装置１１の主電源１５の近傍に配置して電力の供給制御を行うとともに、副電源の燃料電池に電力貯蔵を行うための二次電池を設けた場合の構成の一例を示す図である。
【００８３】
図５において、副電源１１３は、発電機として燃料電池（ＦＣ）４１を有し、当該燃料電池４１の燃料ガスは、図１に示す光合成リアクタ１１４に一方の端部を連結された燃料ガス供給管４２から開閉調節バルブ４３、流量計４４を介して改質器４５に供給され、この改質器４５で水素ガスに燃料電池４１からの発電の結果生成する水蒸気を含む排ガスから水蒸気分離器４６によって取り出した水蒸気を別の開閉調節バルブ４７で最適混合比になるよう混合させた上、燃料電池４１に供給される。燃料電池４１によって発電された直流電力は、インバータ４８によって直流から交流に交換され、計量器１６２、遮断器４９を通じて電力供給の本線である計量器１６と計量器１６１を接続する電力ケーブルに供給され、更にこの電力ケーブルから計量器１６を介して送電網１２に供給される。
【００８４】
効率などの条件によって燃料電池４１を比較的長時間継続して運転することが好ましい場合、あるいは供給電力が不足した場合に比較的短時間、不足電力を補充したい場合などには、当該燃料電池システムに二次電池４１０を併設し、余剰の電力をいったん蓄えておくように構成することもできる。
【００８５】
この場合には、燃料電池４１とインバータ４８との間の電力ケーブルに切替スイッチ４１１を設け、必要な電力が発電事業者用装置１１の発電機１５からの供給電力分で充足され、燃料電池４１の発電出力に余力がある場合には、切替スイッチ４１１を切り替え、燃料電池４１の出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ４１２を介して二次電池４１０に最適な電圧に変換し、二次電池４１０を充電する。二次電池４１０から充電された電力を供給する場合には、別の切替スイッチ４１３を設け、充電回路から供給回路に切り替えて、二次電池４１０からの電力をインバータ４８に供給する。インバータ４８は、二次電池４１０から供給された直流電力を直流から交流に変換し、これを計量器１６２、遮断器４９を通じて供給電力の本線へ供給する。
【００８６】
上述した燃料電池４１の発電調整、二次電池４１０の充放電およびそれに伴う周辺装置の制御は、制御装置４１４で行われる。また、制御装置４１４への指令は、発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７からの指令信号を受けて実施される。すなわち、制御装置４１４は、開閉バルブ４３，４７の調節、燃料ガス供給速度の調節、燃料電池４１の発電制御、改質器４５の制御、水蒸気分離器４６の制御、インバータ４８の制御を実施して燃料電池４１の信頼性ある発電を実施する。また、制御装置４１４は、二次電池４１０の充放電を実行するために、上述した燃料電池発電関係の調節・制御に加えて、切替スイッチ４１１および４１３の制御、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１２の制御、二次電池４１０の充放電制御を実行する。
【００８７】
なお、上述した制御電池４１４による制御は、コンピュータ端末１７が指令する代わりに、図５に示すように、別のコンピュータ端末４１５を追加設置して、このコンピュータ端末４１５をコンピュータ端末１７と通信回線あるいは無線回線を介してコンピュータ端末１７と接続し、このコンピュータ端末４１５がコンピュータ端末１７からの制御指令を一旦受信した上でこれらの制御を実施することも可能である。
【００８８】
コンピュータ端末１７あるいはコンピュータ端末４１５は、上記制御装置４１４の制御指示の他、該制御指示を実施するために、燃料電池４１の発電電力、電池温度、供給燃料ガス、空気温度と供給速度、排ガス濃度と温度、改質器の装置温度、改質前後のガス濃度、水蒸気濃度、二次電池４１０の電圧、電流、電池温度、充放電時間などのモニタリングを行う。
【００８９】
コンピュータ端末１７またはコンピュータ端末４１５は、上述した燃料電池４１の発電、二次電池４１０の充放電および発電電力の供給に直接関わるモニタリングや制御の他、当該システムの信頼性、安全性を確保するために、燃料電池４１の電極板の劣化状態、改質器４５の触媒の劣化状態、二次電池４１０の劣化状態などを併せて監視することによって、燃料電池４１、二次電池４１０の劣化状態、安全性を把握するとともに、寿命となった燃料電池の電極板、改質器の触媒、二次電池の交換時期を予測し、関係供給業者へのタイムリーな取替え発注や定期検査時期の決定、安全性に関わる事前の警告の発出や、副電源１１３による発電の回避などを判断する。但し、図５における構成概念はあくまでも本発明の一具体例を示したに過ぎず、本発明の内容が実現されればよく、何らこれに限定されることはない。
【００９０】
図６は、図５に示した本実施形態の電力制御・管理システムの具体的一例である主電源１５および副電源１１３の運用に関わる発電事業者用装置１１のサーバ１９と発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７、メンテナンス業者のコンピュータ端末および燃料納入業者の端末との通信ネットワークを介してデータ送受信の概念の一例を示す図である。
【００９１】
コンピュータ端末１７または副電源１１３のコンピュータ端末４１５は、発電制御とともに主電源１５および副電源１１３の燃料電池４１の発電電力、電力量、力率、発電効率およびその変動率などのモニタリング、主電源１５および燃料電池４１の装置温度のモニタリング、当該装置の劣化状態を判定するのに必要な振動や温度変動などのモニタリングを行い、このモニタリングした結果のデータをコンピュータ端末４１５からコンピュータ端末１７を介してまたはコンピュータ端末１７から直接に通信ネットワーク１８を介して電気事業者用装置１４のサーバ１９に送信する。
【００９２】
また、コンピュータ端末１７またはコンピュータ端末４１５は、主電源１５および燃料電池４１のデータサンプリング、サーバ１９への送信とともに、主電源１５の燃料タンクである死滅細菌備蓄タンク１１７および燃料電池４１の水素貯蔵タンク１１６の燃料残量、燃料供給用の計量器での燃料供給速度のデータサンプリング、更に必要ならば燃料品質データサンプリングなどを行い、また更に電力貯蔵用の二次電池４１０を併設する場合には、これに加えて二次電池４１０の放電電圧、放電電流、充電電圧、充電電流、内部抵抗、電気温度、休止電圧の時間変化、各要素電池の電圧のバラツキ、更には電池重量などのデータサンプリングを行い、これらのデータを同様にコンピュータ端末１７からまたはコンピュータ端末４１５からコンピュータ端末１７を経由し通信ネットワーク１８を介して電気事業者用装置１４のサーバ１９に送信する。
【００９３】
また、主電源１５、燃料電池４１および二次電池４１０の定期検査、修理、故障などのデータは、担当者がキーボードからコンピュータ端末１７に入力し、コンピュータ端末１７から通信ネットワーク１８を介して電気事業者用装置１４のサーバ１９に送信する。燃料品質のデータは、担当者がキーボードにて手入力してもよい。
【００９４】
電気事業者用装置１４のサーバ１９は、発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７からサンプリングデータを受信し、この受信データを状態データファイルに格納するとともに、主電源１５，燃料電池４１の発電特性データ、燃料品質規格データ、二次電池４１０の充放電特性データ、業者データなどを格納した基礎データファイルおよび主電源１５、燃料電池４１の発電実績データ、定期点検・修理・故障発生実績データ、燃料使用実績データおよび燃料タンクである死滅細菌備蓄タンク１１７へ燃料を補給した実績データ、光合成リアクタ１１４の水素ガス発生の実績データ、水素貯蔵タンク１１６に水素を供給した実績データ、二次電池の充放電実績データ、電池交換実績データなどを格納した過去の実績データファイルから必要データを取り出し、演算回路において主電源１５、燃料電池４１および二次電池４１０の劣化状態、必要な燃料の量と残量との比較など、補助電源の発電に関わる保守・点検の必要性評価に必要な処理を行う。その結果より、主電源および燃料電池の発電調整の指示、二次電池の充電、放電の指示、修理・点検などの指示・燃料タンクへの燃料補給の指示が必要には、それぞれ発電事業者用装置１１のコンピュータ装置１１のコンピュータ端末１７、メンテナンス業者のコンピュータ端末、燃料納入業者のコンピュータ端末へ通信ネットワーク１８を介してそれぞれの必要な指示を送信し、具体的な対策を講じる。
【００９５】
なお、主電源１５、燃料電池４１および二次電池４１０の所有者が発電事業者である場合には、計量器１６より発電事業者の責任分界点以前にあるこれら諸設備の発電制御、発電設備管理制御は、電気事業者用装置１４のサーバ１９の代わりに発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７もしくは該コンピュータ端末の近傍に新たにサーバを設置し、電気事業者用装置１４のサーバ１９から通信ネットワーク１８を介して受信した発電調整指令に従って発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７または新たに設置したサーバが実行することも可能である。
【００９６】
また、主電源１５および副電源１１３を電気事業者が所有し、かつこれら発電に関わる諸設備が電気事業者の管理する敷地内もしくはかかる諸設備の管理が可能な地域に設置されている場合には、上述したデータサンプリングから制御管理、メンテナンス管理の一切を電気事業者用装置１４のサーバ１９が行うこともできる。なお、図６に示した燃料補給やメンテナンスに必要な通信指令に関わる電気事業者用装置１４のサーバ１９、発電事業者のコンピュータ端末１７およびコンピュータ端末４１５、燃料納入業者とメンテナンス業者のコンピュータ端末からなる構成は、一例を示したに過ぎず、何らこの構成に限定されるものではない。
【００９７】
図７（ａ）、（ｂ）は、本実施形態の電力制御・管理システムの構成概念の一部分として、副電源１１３の燃料である水素ガスを製造し、かつ主電源１５のバイオマス燃料を捕集するための光合成リアクタ１１４の構成を示す図である。
【００９８】
すなわち、図７（ａ）は、本実施形態の電力制御・管理システムに適用可能な光合成リアクタ１１４の構造の一例を示したものであり、６１は有機性水溶液槽６１であり、該有機性水溶液槽中には有機性廃液と用水、光合成細菌、光合成細菌の栄養剤および嫌気性細菌を含有した有機性水溶液６２が充填される。この有機性水溶液槽６１は冷却水槽６３中に入れられ、光合成細菌、嫌気性細菌が最も効率よく水素ガスを発生し、かつ所定の寿命が生きられるよう水溶液槽温度が調節される。有機性水溶液槽６１の有機性水溶液６２は、供給管６４と排水管６５によって一定時間ごとに交換され、最適条件を維持する。有機性水溶液槽６１は、少なくとも外壁の一面で光合成細菌が水素ガスを発生するために必要な太陽光もしくは相当する十分な光を照射できるように配置される。
【００９９】
このような光の照射が立地条件などで不十分な場合には、図７（ｂ）に示すように光ファイバなどを使用して有機性水溶液槽６１内の有機性水溶液６２への光照射を実現する。すなわち、図７（ｂ）において、６９は採光部であり、その採光面には多数の光ファイバが面に垂直に最密充填され、その光ファイバ端部から太陽光などの光が入射されるようになっている。この多数の光ファイバは光ファイバケーブル６１０内に充填され、該光ファイバケーブル６１０は分光部６１１によって再び個々の光ファイバ６１２に分けられ、その端部から有機性水溶液６２に光を放散する。このようにして採光した光によって有機性水溶液中の光合成細菌は水素ガスを発生する。
【０１００】
発生した水素ガスは、水上置換により収集されるが、図７（ａ）に示す構造では、水槽を傾斜させることによって捕集することも可能であり、有機性水溶液槽６１の最も位置が高くなる外壁上部に水素ガス供給管１１５を連結し、水素ガスを捕集することができる。なお、図７（ｂ）に示す構造では、冷却水槽６３内の有機性水溶液槽６１の上部を漏斗状に構成し、その上端部に水素ガス供給管１１５の端部を接続して水素ガスを捕集することができる。
【０１０１】
一方、冷却水槽６３の冷却水は、供給管６６、排水管６７によって循環もしくは一定時間毎に交換される。供給管６４，６５、排水管６６，６７、水素ガス供給管１１５には開閉調節バルブ６８などが設置されており、それぞれの供給量、排水量の調節を行う。
【０１０２】
有機性水溶液槽６１の下部には死滅光合成細菌および死滅嫌気性細菌の捕集箱６１３が設置され、有機性水溶液槽６１と捕集箱６１３との間には遮蔽板６１４が設置されており、捕集箱６１３に一定の死滅細菌が蓄積されたら遮蔽板６１４を駆動モータ６１５で駆動し、間仕切りして死滅細菌を取り出す。
【０１０３】
有機性水溶液槽６１および冷却水槽６３の中には光センサ、水素センサ、温度センサ、窒素濃度センサなどを配置して、有機性水溶液６２および冷却水の状態をモニタリングし、そのモニタリングデータを通信回路を介して発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７に送信する。また、開閉調節バルブ６８、駆動モータ６１５は電気配線を介して前記制御装置４１４に連結し、供給量、排水量などの制御を行う。
【０１０４】
光合成リアクタ１１４は、有機性廃液を供給できる下水処理場、家畜糞尿処理場、有機汚染湖沼の湖岸・有機汚染河川の河岸、屠殺場、魚市場、青果市場の近傍などに設置すると、住環境、自然環境の維持・保全の側面と併せてより効果的であり、好ましい。
【０１０５】
上記構成により、主電源および副電源の燃料調達が効率的に可能となり、本実施形態の電力制御・管理システムより有効に実施できることになる。なお、図７に示した光合成リアクタ１１４の構成はあくまで一例を示したに過ぎず、本発明の内容が実現されればよく、何らこの構成に限定されるものではない。
【０１０６】
光合成リアクタ１１４に供給される有機性廃液は、生活有機廃水、人糞尿、畜産糞尿、野菜や魚介の屑など広範な生活廃水、廃棄物を使用することができ、これに光合成細菌と嫌気性細菌が生息するに適した濃度にするため用水を補給して調整し、かつ光合成細菌の育成のために無機塩や含窒素化合物を添加する。
【０１０７】
燃料電池４１の燃料として用いる水素ガスを製造するために、光合成リアクタ１１４に充填する光合成細菌と嫌気性細菌は、燃料として燃料電池４１を発電できる量の水素ガスを安定的に供給できる細菌であればよく、特に種類を限定されるものではないが、次に示す条件をできるだけ多く満たしている種別が好ましい。
【０１０８】
（１）光合成細菌および嫌気性細菌において発生した水素を該光合成細菌および嫌気性細菌の栄養素として取り込むための水素吸収反応を触媒するヒドロゲナーゼによる水素吸収効果が小さいこと。
【０１０９】
（２）光合成細菌の光合成に効果的な波長帯をカバーできる光源を照射できること。
【０１１０】
（３）嫌気性細菌、光合成細菌の菌体機能が安定であること。
【０１１１】
（４）水溶液槽温度の設定でできるだけ嫌気性細菌、光合成細菌の菌体の劣化が促進されないこと。
【０１１２】
（５）水素ガス発生が効率よく継続されうる光合成細菌の光透過性を有すること。
【０１１３】
本実施形態における光合成リアクタ１１４に充填する嫌気性細菌の一例として、最も普及している大腸菌、あるいは好ましくは水素吸収型ヒドロゲナーゼＨｙｄ ＩおよびＨｙｄ ＩＩと、水素発生型ヒドロゲナーゼＨｙｄ ＩＩＩの欠損程度を調節した突然変異株などを用いることができる（早出、他、日本化学会第７６春季年会講演予稿集ＩＩ １Ａ３ １３，ｐ７４０，１９９９）。その他、嫌気性細菌としてクロストリジウム属（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓｐ．）、エンテロバクター属（Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ｓｐ．）、エスシェリキア属（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ．）、クレブシーラ属（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｓｐ．）、アゾトバクター属（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ ｓｐ．）、ルミノコッカス属（Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐ．）、ザルシナ属（Ｓａｒｃｉｎａ ｓｐ．）の細菌が使用できる。
【０１１４】
一方、本実施形態における光合成リアクタ１１４に充填する光合成細菌の一例として、ロドバクタースフェロイデスＲＶ（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｓｐｈｅｒｏｉｄｓ ＲＶ）株（工業技術院生命工学技術研究所 寄託番号７２５４号）、あるいはこれに紫外線照射を実施して突然変異を誘発して得たバクテリオクロロフイルによる光吸収が３５〜４０％、カロチノイドによる光吸収が２５〜３０％それぞれ減少し自己遮蔽効果を低下させ光透過性を増大させた新規菌株である色素欠損株ＭＴＰ４株（工業技術院生命工学技術研究所 受託番号ＦＥＲＭ Ｐ−１７５４９号にて寄託）を用いることができる（近藤他、特願平１１−２６０６０８号、近藤他、日本化学会第７６春季年会講演予稿集ＩＩ １Ａ３１３，Ｐ、７４０．１９９９）。当該ＭＴＰ４株を用いることにより、約２０％の水素ガス発生量の増加が可能となる。
【０１１５】
また更に、光合成細菌による水素ガス発生量の増加させるために、上記特願平に提案されているように、光合成リアクタ１１４を複数の要素リアクタで構成し、これら複数の要素リアクタを光源方向に沿って順に並べ、光源前部にロドバクタースフェロイデスＲＶの色素欠損ＭＴＰ４株、その後部にロドバクタースフェロイデスＲＶ株を充填し、以下光源に対して背部の要素リアクタにこの順序でＲＶ株とＭＴＰ４株を交互に充填することにより光合成リアクタ１１４を構成することもできる。このような構成によりＭＴＰ４株のみを用いた場合より１０％近く、ＲＶ株のみを用いた場合より２５％近く水素ガス発生量を増大させることが可能である。
【０１１６】
但し、上記有機性水溶液、嫌気性細菌、光合成細菌および光合成リアクタの構成は、本発明における電力制御・管理システムにおける光合成リアクタの具体的な一例を提示したに過ぎず、かかる光合成リアクタで効果的に水素ガスが供給でき燃料電池の発電を実行でき、かつ嫌気性細菌および光合成細菌の死滅体が主電源の燃料として発電を実現できるものであれば、何らこれらに限定されることはない。
【０１１７】
図８は、本実施形態の電力制御・管理システムの構成概念に関わる一部分として、光合成リアクタ１１４内で死滅した嫌気性細菌および光合成細菌を捕集箱６１３によって捕集した後、主電源１５のバイオマス燃料として調整する工程の構成概念の一例を示す図である。
【０１１８】
図８において、光合成リアクタ１１４の捕集箱６１３によって捕集された嫌気性細菌および光合成細菌の死滅細菌は、捕集箱６１３から一旦ベルトコンベアなどで集積タンク７１に集積され、必要ならば粉砕機７２によって平均１ｍｍ径以下、より好ましくは平均０．３ｍｍ径以下の粒状に粉砕し、タンク７３に備蓄される。この粉砕された死滅細菌は、そのままでバイオマス燃料として開閉調節バブル７４を経て、図８で（１）で示す経路で主電源１５の死滅細菌備蓄タンク１１７に供給される。上述した方法は、簡単な工程で死滅細菌を粉砕して所定の粒径にする他はそのままでバイオマス燃料とすることができるため、最も安価な燃料を供給でき、発電原価の低減に大きな貢献を果たすことになる。
【０１１９】
別のバイオマス燃料としては、タンク７３に貯蔵した粉砕死滅細菌に後述する脱水器７１１で生成する脱水した水は７５を点線で示すようにタンク７３に供給し、一定の水分量に調節して死滅細菌スラリーを調整し、これを高圧ポンプ７６にて加圧し熱水反応器７７に搬送し、無酸素高圧加熱処理して改質し炭化する。この炭水化物は、気液分離器７８にて分留し、落圧バルブ７９を経由して常圧に戻し、一旦タンク７１０に備蓄する。これを脱水器７１１に送って、一定量の水分を除去した後、微粉砕器７１２で微粉化し、開閉調節バルブ７１３を経て、図８で（２）で示す経路で炭化燃料として主電源１５の死滅細菌備蓄タンク１１７に供給する。
【０１２０】
上述した方法において、タンク７３の死滅細菌スラリーの水分濃度は、主電源の発電が可能な燃料の調整に適していればよく、特に限定されないが、例えば１０重量％以上２０重量％であることが好ましい。
【０１２１】
また、上述した方法において高圧ポンプ７６の温度、圧力、熱水反応器７７の加圧、加熱条件も同様に、かかる工程で得られる微粉化炭化物が主電源１５の燃料として発電が可能ならばよく、特に限定されないが、一例として高圧ポンプ７６で３０℃、１２ＭＰａであり、熱水反応器７７は３００℃以上、１２ＭＰａであることが好ましい。
【０１２２】
また、上述した方法で得られた微粉化炭化燃料は、主電源１５の発電が可能となればよく、特に粒度の限定はないが、例えば０．０５ｍｍ以下が好ましく、更に好ましくは０．０２ｍｍ以下の粒径に調整する。
【０１２３】
上記工程は、前記方法に比べて複雑になるものの、得られる炭化燃料は、前記方法の微粉死滅細菌が数１００ｋｃａｌ／ｌ程度であるのに比べ、２，５００ｋｃａｌ／ｌ程度と数倍の高カロリー燃料となる利点がある。
【０１２４】
更に別の燃料調整方法として、上記方法における脱水器７１１、微粉砕器７１２で得られた微粉化炭化物を含水率３０％程度のケーキ状態に調整した上で混練器７１４によって高濃度スラリー化してバイオマススラリー燃料（ＢＳＦ、Ｂｉｏｍａｓｓ Ｓｌｕｒｒｙ Ｆｕｅｌ）としてＢＳＦ備蓄タンク７１５に備蓄し、開閉調節バルブ７１６を経由して主電源１５の燃料として図８で（３）で示す経路で供給する。
【０１２５】
上述した工程は、前記工程に比較して更に複雑となるものの、５，０００ｋｃａｌ／ｌ程度と更に２倍の高カロリー燃料を得られる利点がある。
【０１２６】
また、前記バイオマススラリー燃料（ＢＳＦ）は、調整工程の場所が主電源１５の設置場所と離れている場合は、ＢＳＦをペレット状に圧密固形化して輸送できる利点もある。
【０１２７】
また、上述したバイオマス燃料の調整工程によって発生する熱は、熱媒油７１７を油タンク７１８，ポンプを介して循環させ、タンク７１９で廃油回収し、この廃油を開閉調節バルブ７２０を経由して主電源１５の燃料に図８で（４）で示す経路で供給することができる。この発生熱の利用の別の方法としては、タンク７１９を熱交換器として設置示、廃熱の利用をすることもできる。
【０１２８】
上述した粉砕器７２の粉砕制御、高圧ポンプ７６の加圧制御、熱水反応器７７の無酸素、加圧、加熱制御、気液分離器７８の気液分離環境制御、落圧バルブ７９の落圧制御、脱水器７１１の脱水制御、微粉砕器７１２の微粉砕制御、混練器７１４の混練スラリー化制御、各開閉調節バルブ７３，７１３，７１６、７２０の開閉調整、タンク７１０近傍のバイオマス原料輸送ポンプの制御、油タンク７１８近傍の油輸送ポンプの制御は、前記各装置制御部と制御装置４１４とを電気的に接続して表現する。
【０１２９】
また、集積タンク７１の死滅細菌の集積量、タンク７３の残量、タンク７１０の残量、備蓄タンク７１５の備蓄量、油タンク７１８の残量のモニタリングのために、各接続に装填したセンサなど計量器とコンピュータ端末１７とを接続ケーブルで接続してモニタリングし、制御のための情報としてコンピュータ端末１７に収集する。
【０１３０】
図８に示した方法以外の別の方法として、更なる無酸素下加熱によって、あるいは蒸気、空気などのガス化剤の供給によりガス化して燃料としたり、あるいは死滅乾燥細菌に一定量の重油を混合して液状混合物としたり、またあるいは死滅乾燥細菌を微粉化した上で混気ジェットポンプなどを用いて水と混合して液状混合物とし、主電源１５の発電用の燃料として用いることも可能である。
【０１３１】
上述したように、死滅細菌をバイオマス燃料として利用する大きな利点は、石炭が灰分７．５％（瀝青炭の場合）と大きく、廃炭処理のために用地を確保したり、廃炭処理のためにセメント工場などの隣接地に立地条件が大きく限定されるのに比べ、かかる死滅細菌バイオマスの灰分は０．５％程度であり、廃炭量が大きく減少して石灰を燃料とする場合の制約条件から解放されるという利点も強調できる。
【０１３２】
また、上述したバイオマス燃料調整の過程で生成する副生成物は木酢液として、農地の土壌改良、害虫防止などの農業用品、家畜糞尿の防臭剤などの酪農業用品、燻製用燃料などの食品業用品など広範囲な利用も可能であり、本実施形態の電力制御・管理システムの構築・運用に要する費用の削減にも貢献できる利点がある。
【０１３３】
図８に示した構成およびそれ以外の方法として記述した燃料調整方法は、あくまでも本発明の一具体例を示したに過ぎず、本発明の電力制御・管理システムにおいては、かかる死滅細菌が主電源の燃料として有効かつ効率的に利用できればよく、何らこれに限定されることはない。
【０１３４】
図９は、本実施形態の電力制御・管理システムの構成概念に関わる一部分として、光合成リアクタ１１４内で死滅した嫌気性細菌および光合成細菌から調整したバイオマス燃料を主電源１５へ供給する構成概念の一例を示す図である。
【０１３５】
図９において、図８に示した各方法などによって得られたバイオマス燃料の乾燥死滅細菌の備蓄量が一定量に達すると、図８に示した開閉調節バルブ７４，７１３，７１６または７２０を開き、フィーダなど適当な搬送手段によって燃料供給機８１に移動する。燃料供給機８１に移送されたバイオマス燃料は、燃料供給計量計８２を経由し、搬送空気８３を混合してボイラ８４に供給され、燃焼空気８５を混入しながらバーナ８６で燃焼される。燃焼ガス８７は一旦再循環ファン８８により再びボイラ８４に循環供給される。燃焼廃棄ガスは、脱硫装置８９、空気余熱機８１０を経由して電気集塵機へと移送され処理される。かかる燃焼のために供給される空気は、押し込みファン８１１、一次空気ファン８１２，一部を空気余熱機８１０を経由させて温度、圧力調整した後に燃料供給機８１へと送入される。
【０１３６】
図９において、燃料供給機８１などの燃料タンク、燃料噴出部の燃料貯蔵タンクと燃料供給ラインには燃料貯蔵量と燃料供給量の管理・制御を行うセンサを設け、また脱硫装置８９，空気余熱機８１０など空気供給・排気系、押し込みファン８１１，一次空気ファン８１２，再循環ファン８８には駆動モータを設け、当該センサと主電源を所有する発電事業者のコンピュータ端末１７とを通信回線を介して接続し、駆動系には電気配線を介して制御装置４１４に接続して、燃料供給量を制御管理し、効率的な電力制御・管理システムの運用を実現する。なお、図９に示した構成概念はあくまでも本発明の一具体例を示したに過ぎず、本発明の電力制御・管理システムにおいては、バイオマス燃料が主電源の燃料として有効かつ効率的に利用できればよく、何らこれに限定されることはない。
【０１３７】
図１０は、本実施形態の電力制御・管理システムの構成概念に関わる一部分として、主電源１５の構成概念の一例を示す図であり、詳しくは、図９は主電源として蒸気タービン発電機を活用する場合の具体的構成概念の一例を示す図である。
【０１３８】
図１０において、主電源１５は、蒸気ボイラ８４、復水器９１、給水ポンプ９２、過熱器９３を有する蒸気タービン９４に連結した発電機９５で構成される。
【０１３９】
蒸気ボイラ８４には、図９に図示した燃料供給機８１から燃料供給計量計８２を経由して直接に蒸気ボイラ８４に死滅細菌をベースとするバイオマス燃料が供給される。発電機９５で発電された電力は、計量器１６１、１６２、遮断器４９、計量器１６を経由して電力会社の送電網１２に送電される。
【０１４０】
ボイラ８４、復水器９１、給水ポンプ９２、過熱器９３、蒸気タービン９４、発電機９５は、前記制御装置１４１に接続されて、制御装置４１４により制御され、また制御装置４１４、燃料供給計量計８２および計量器１６２はコンピュータ端末１７に接続ケーブルで接続され、燃料供給速度、電力供給出力、電力量などをモニタリングし、制御装置４１４に制御信号を送出して補助電源の発電や停止を指令する。コンピュータ装置１７は、上述したように、電気事業者用装置１４のサーバ１９との通信機能を具備しており、通信ネットワーク１８を介して主電源１５の発電制御の指示をサーバ１９から受信したり、発電データなどの情報送信を行う。
【０１４１】
また、図１０において、死滅乾燥細菌をベースとする燃料備蓄の減少に対処するため、代替バイオマス燃料の備蓄を主電源１５の発電を実施することもできる。すなわち、図１０は死滅細菌をベースとするバイオマス燃料とともに代替バイオマス燃料を供給できる構成概念の一例も示している。
【０１４２】
詳しくは、図１０において、代替バイオマス燃料を死滅細菌バイオマス燃料とともに供給するために、燃料タンク９６を設置し、開閉調整バルブ９７と燃料供給計量計８２１とを介して混合調整器９８に供給し、この混合調整器９８において計量計８２と計量計８２１とからモニタリングしたそれぞれのバイオマス燃料混合比率に応じて混合バイオマスの混合調整を行い、燃料計量計９９を経由して蒸気ボイラ８４に燃料供給を実施する。
【０１４３】
前記代替バイオマス燃料の備蓄タンク９６の備蓄計量計、燃料計量計８２１および９９は、通信回線を介してコンピュータ端末１７に接続され、また開閉調整バルブ９７と混合調整器９８は制御装置４１４に接続され、それぞれ燃料供給および混合調整状態を制御装置４１４で管理制御され、主電源１５の信頼ある発電を実現する。
【０１４４】
前記代替バイオマス燃料が調整済みの燃料ではなく、間伐剤や建築廃材などの木材チップ、廃紙、人糞尿、家畜糞尿、農作物や海産物の屑などのバイオマス燃料の状態の場合は、図８に示した構成概念の一例となる死滅細菌を原料とする場合のバイオマス燃料調整設備を使用し、集積タンク７１にまず供給し、上述した死滅細菌と同様のバイオマス調整工程を経て主電源１５の発電に最適な代替バイオマス燃料を調整することができる。
【０１４５】
このような場合には、原料の含水量に対応して必要ならば、事前に乾燥工程などを準備し実施する。また、必要ならば、図８で上述した粉砕器７２の粉砕条件、タンク７３における含水量、高圧ポンプ７６の圧力、熱水反応器の反応圧力、反応温度などの条件を事前に検討して最適な条件を把握し、これをコンピュータ端末１７に予め入力しておき、この基礎データに基づいて新たな条件を設定した上で当該原料から主電源１５の発電に最適なバイオマス燃料を調整する。
【０１４６】
前記代替バイオマス原料を前記バイオマス燃料調整設備まで供給することが地域的、価格的に不可能もしくは極めて困難な場合には、代替バイオマス燃料の調整に適した場所に、死滅細菌から調整するバイオマス燃料調整設備とは別の設備を建設し、バイオマス燃料を調整した上で、主電源１５まで搬送する。
【０１４７】
また、主電源１５の発電を実施するために、代替バイオマス燃料を主として使用したり、あるいはもっぱら代替バイオマス燃料を使用して発電する原価が低下すると電気事業者用装置１４のサーバ１９が判断した場合には、死滅細菌から調整したバイオマス燃料を主としてもしくはこれのみを使用して主電源１５を発電する必要はない。
【０１４８】
更に、本発明に関わる電力制御・管理システムにおいて、発電原価をさらに低下する必要が生じた場合には、本発明の死滅細菌バイオマス燃料、代替バイオマス燃料とは別に、重油などの通常使用する燃料を使用することも可能である。その他に、廃タイヤ、廃プラスチックなど低価格で調達可能であり、かつ高カロリーの代替物質を燃料として発電に使用することも可能である。後者の代替物質を使用する場合には、図１０に示す燃料タンク９６に加えて必要量の当該代替物質を備蓄できる適当な敷地面積のストックヤードを設け、このヤードに適当なサイズに裁断した当該代替物質を備蓄しておく。必要ならば当該ヤードに敷設してベルトコンベアを設置し、当該ストックヤードに備蓄した代替物質を当該コンベアに供給できるよう一方の端部を配置し、他方の端部を混合調整器９８もしくは直接ボイラ８４の燃料供給口に配置して当該代替物質を燃料として供給できるようにする。
【０１４９】
なお、図１０に示した構成は本発明の一構成例に過ぎず、本発明の内容が実現されればよく、何らこれに限定されることはない。
【０１５０】
また、本発明の電力制御・管理システムを最も効率よく事業運営するために、主電源である発電機または発電設備と副電源である燃料電池システムの規模は、主電源に対する副電源の運用目的、すなわち主電源の出力平準化であるか、需要家の電力消費量に対する供給バランス量確保であるか、あるいはＩＴシステムなどの超高信頼需要への供給のためであるか、もしくはその他の目的であるかによって異なる。また、当該主電源と当該副電源に供給する死滅細菌バイオマス燃料と水素ガスの量を充足するための水素発生細菌を含む有機性水溶液槽の規模については、主電源の燃料構成、すなわち当該死滅細菌バイオマス燃料の燃料供給総量に対する比の設計や、主電源と副電源の規模比率の設計に大きく依存する。
【０１５１】
本発明の電力制御・管理システムの運用規模の一例を示すと、事業運営を円滑に維持できる主電源の出力規模は１，０００ｋｗ以上であり、好ましくは３，０００ｋｗ以上であり、当該出力の上限は燃料の備蓄規模や需要家の電力消費規模によって決めることができる。上記出力未満の小規模であるとオペレーターの人件費の比率の増加による発電原価の高騰をきたし、所内動力電源の確保が困難になるなど好ましくない。また、副電源の燃料システムの出力規模は主電源の出力の１割以上５割以下、好ましくは１割以上３割以下とすることができる。当該出力未満であると、副電源の発電効率の大幅な低下をきたし好ましくない。また、当該出力を超えると発電原価の高騰をきたし、同様に好ましくない。
【０１５２】
また、水素発生細菌を含む有機性水溶槽の規模は、燃料電池システムの発電をすべて当該水素発生細菌から発生する水素ガスでまかなうと仮定すると燃料電池出力１ｋｗ当たり１立方メートル以上１，０００立方メートル以下、好ましくは１．５立方メートル以上４００立方メートル以下とすることができる。当該規模未満であると燃料電池システムの発電に他の手段を用いて燃料ガスの供給が必要となり、また当該規模を超えると設置コスト、維持コストの高騰をきたし好ましくない。
【０１５３】
ただし、上記条件はあくまでも副電源を主電源の出力調整の目的に使用し、かつ水素発生細菌による発生水素ガスのみによって副電源を発電する場合の一例であり、他の外部条件において運用する場合を含み、何らこれに限定されず本発明の電力制御・管理システムを運用することができる。
【０１５４】
上記実施形態においては、発電機を保有する複数の発電事業者から発電電力を購入し、該電力を電力会社の送電網を利用し委託して送電し、すなわち託送し、別に契約した複数の需要家に電力を供給する特定規模電気事業者である電気事業者の電力購入販売事業において、当該発電事業者または当該電気事業者の所有する発電設備からの供給電力および供給電力量と当該需要家の使用する電力および電力量との需給バランスに応じて、当該発電設備の発電出力を調整する制御管理手段を具備し、当該発電事業者または当該電気事業者の所有する発電設備がバイオマスを燃料として発電できる発電機もしくは発電設備であり、当該発電機もしくは発電設備を主電源として、当該主電源の近傍に１基もしくは複数基の燃料電池システムの副電源を配置し、当該副電源の発電のために使用する水素ガスが、水素ガスを発生する水素生成微生物を充填した光合成リアクタから供給する。
【０１５５】
また、上記実施形態においては、主電源の近傍に併設する副電源が、リン酸型燃料電池、固体高分子電界質型燃料電池、溶融塩型燃料電池、固体電界質型燃料電池などの燃料電池であり、これにインバータを併設して直流を交流に変換して電力会社の送電線に送電し、かかる燃料電池の燃料水素ガスとして、水素発生微生物から発生する水素ガスを使用する。
【０１５６】
更に、上記実施形態においては、当該発電事業者または当該電気事業者の所有する発電設備からの供給電力および供給電力量と当該需要家の使用する電力および電力量との需給バランスに応じて、当該発電設備の発電出力を調整する制御管理を達成するために、主電源および副電源を所有する電気事業者または個々の発電事業者の送電端と電力会社の送電網の受電端との間に、供給電力、または電力量、あるいはその両方の計量機能を有する計量器と、計量器が計量するデータを収納するコンピュータ端末とを設置し、一方、個々の需要家の受電端と電力会社の送電網の送電端との間に、受給電力、または電気量、あるいはその両方の軽量機能を有する計量器と、当該計量器が計量するデータを収納するコンピュータ端末とを設置し、上記電気事業者が保有するサーバには、予め、上記需要家の個別情報と、従来の受電パターンの基礎データを収納するとともに、発電事業者の個別情報と、複数の発電パターンや発電機特性の基礎データと、発電計画、あるいは発電事業者への給電指令メニューとを収納しておき、該サーバは通信ネットワークを介して、各需要家、各発電事業者の個々のコンピュータ端末に接続し、各需要家のコンピュータ端末からは使用電力、電力量などの使用情報をサーバに送信し、各発電事業者のコンピュータ端末からは発電情報をサーバに送信し、該サーバは受信した電力の供給、および使用状況を把握し基礎データと比較参照して必要な発電の指示を各発電事業者のコンピュータ端末に送信し電力の需給を制御、管理するとともに、更にこれらに加えて、電気事業者が電力を供給する契約を締結した需要家の地域を管轄する電力会社や他社電気事業者からも常時バックアップ、経済融通などの契約により電力を購入できるようにして、当該電力会社のコンピュータ端末と電気事業者のサーバとが通信できるようにして、当該サーバには、電力会社からの電力購入条件の基礎データを収納しておき、かつ、電力会社のコンピュータ端末と通信ネットワークを介して通信して情報交換を可能とし、必要ならば、上記発電事業者からの電力供給、主電源および副電源の発電電力と需要家の使用電力などの状況に応じて適宜電力会社へ電力供給の指示を発信できるようにし、電気事業者のサーバは、通信ネットワークを介して発電事業者のコンピュータ端末と需要家のコンピュータ端末と、電力会社のコンピュータ端末と発電状況、発電特性、需要特性あるいは更に別の必要なデータの授受を行って情報収集を行い、これと、予め入力しておいた基礎データとを比較演算して当該電気事業者の保有する主電源および副電源と発電事業者の発電機または発電設備の発電量の調節を行って、需要家の電力量と、電気事業者の主電源および副電源の発電量と発電事業者の発電機または発電設備の発電量と電力会社からの電力供給量を電気事業者のサーバによって制御し、電力の需給バランスを保持する。
【０１５７】
上記実施形態では、電気事業者または当該電気事業者と電力供給の契約を締結した発電事業者の所有する副電源の燃料電池システムの発電のために使用する水素ガスが、水素ガスを発生する水素生成微生物を充填した光合成リアクタから供給するために、水素生成微生物として嫌気性細菌と光合成細菌とを使用し、当該光合成リアクタを当該燃料電池の近傍に設置して、当該光合成リアクタ内には光合成により光合成細菌が水素ガスを発生するために必要な有機酸を含む有機性廃液屠、これに光合成細菌の育成に必要な無機塩、窒素源の栄養材料を混合し、これに加えてこの有機性水溶液中には安定した多量の水素ガス発生能力を有する光合成細菌を添加し、更に、光エネルギの供給が期待できない条件においても水素ガスの収集を可能とするために、嫌気性細菌を充填し、当該光合成リアクタ外壁は、上記光合成細菌によって燃料電池の発電に供する十分な量の水素ガスを発生できるよう、上部外壁、あるいは側壁に十分な量の太陽光などの光源を当該光合成リアクタ内部に照射できるようガラス板、アクリル樹脂板など光透過性に優れた板状の材料で構成し、更に光合成リアクタ上部外壁もしくは当該リアクタ内部の有機性水溶液の液面上部に、発生した水素を水上置換などによって効率的に捕集できる漏斗状の配管を配置し、当該配管の有機性水溶液に接する端部のもう一方の端部は、当該光合成リアクタから露出させて当該燃料電池に連結する水素供給ラインに連結し、必要ならば開閉調節バルブを設けて発生水素ガスの移送量を調節できるようにし、これに加えて、水素供給ラインの途上には水素ガスタンク、もしくは適当な水素吸蔵材料を充填した水素貯蔵タンクを配置して供給水素ガスをいったん貯蔵ができるようにし、これらによって当該燃料電池の発電に必要な水素ガス燃料を供給して当該燃料電池の発電を行うとともに、当該光合成リアクタの太陽光などの採光部分の適当な場所に光センサを設置して当該光合成細菌が水素ガスを効果的に発生する周波数を有する光量、光度を測定し、また、水上置換の管内の適当な場所には水素ガス濃度センサを配置して発生水素ガス量を測定し、水素ガスタンク、もしくは水素貯蔵タンク内部の適当な場所には水素ガス濃度センサまたは水素吸蔵圧センサを設置して貯蔵水素量を測定し、これらセンサは当該燃料電池を所有する電気事業者または発電事業者のコンピュータ端末に通信回線を繋いで当該コンピュータ端末が光量、光度、発生水素量、貯蔵水素量を管理する。
【０１５８】
また、上記実施形態では、前記光合成リアクタ内に充填する有機性廃液、光合成細菌の栄養材料を一定期間に一定量交換するために、当該光合成リアクタ外壁に当該有機性廃液、用水、栄養材料を供給するための補給管と老朽化した有機性水溶液を排出するための排水管を取り付け、当該補給管と当該排水管にはそれぞれ開閉調節バルブと開閉駆動モータとを設け、当該開閉駆動モータには電気配線を施行して一方を電気事業者または発電事業者のコンピュー端末に繋いで当該コンピュータ端末から開閉調節バルブを遠隔操作によって開閉して必要な時に必要な量を交換できるように構成する。
【０１５９】
更に、上記実施形態では、副電源である燃料電池に連結する光合成リアクタの下部に移動できる遮蔽板を介して、下部に孔径１００ミクロン以下の多孔性膜を配置した捕集箱を設け、更に当該捕集箱の底部に開閉コックを設けた排水管を設けて寿命がつき死滅した嫌気性細菌、光合成細菌を捕集し、光合成リアクタに充填する嫌気性細菌、光合成細菌の寿命を予め測定し把握して一定時間毎に手動で当該遮蔽板を移動して光合成リアクタとその下部に設置した該死滅光合成細菌、死滅嫌気性細菌の捕集箱とを遮断隔離し、排水管に設けたコックを開にして排水して死滅細菌を捕集し、可能ならば、当該遮蔽板の移動と排水管の開閉コックの開閉を電動として、当該遮蔽板の移動時間を算定してこれを電気事業者のサーバに基礎データとして入力しておき、一定時間毎に当該遮蔽板を移動して光合成リアクタとその下部に設置した該死滅細菌の捕集箱とを遮蔽隔離し、開閉コックを開にして排水して死滅細菌を捕集し、該捕集箱の下部には重量なセンサを配置し、当該センサと遮蔽板の開閉駆動モータ制御部とは当該副電源を所有する電気事業者または発電事業のコンピュータ端末と電気配線、通信回線を施設結線し、死滅細菌の重量を管理するとともに遮蔽板の開閉を当該コンピュータ端末で実施する。
【０１６０】
上記実施形態では、前記光合成リアクタから、捕集し乾燥した死滅細菌をそのままの状態で、あるいは、加圧無酸素状態で炭化し、また当該炭化物をさらなる加圧加熱工程を経て炭化スラリー状態にして、更に別の方法として、更なる無酸素下加熱によって、あるいは蒸気、空気などのガス化剤の供給によりガス化し、もしくは当該死滅乾燥細菌に一定量の重油を混合し液状混合物とし、またあるいは当該死滅乾燥細菌を微粉化した上で混気ジェットポンプなどを用いて水と混合して液状混合物とし、主電源の発電に用いる燃料とし、それぞれの燃料タンク、燃料噴出部などの燃料貯蔵タンクと燃料供給ラインには燃料貯蔵量と燃料供給量の管理・制御を行うセンサ、駆動部を設け、当該センサと駆動部と主電源を所有する電気事業者または発電事業者のコンピュータ端末と電気配線、通信回線を施設結線し燃料供給量を制御管理する。
【０１６１】
また、上記実施形態では、電気事業者が所有するサーバは、予め日照時間と光合成リアクタ内に充填した光合成細菌の水素発生量もしくは水素発生速度との相関データを入力しておき、夜間に水素ガスを発生する嫌気性細菌の水素発生速度と濃度との相関データを入力しておき、更に当該サーバは、天気予報情報データセンタから、翌日もしくは週間予報データを受信できるようにして、天候、気温、温度などの予報データから発電該当日の日照時間を推定する演算を可能とする演算プログラムを収納しておき、収集した当該予報データから、発電該当日の収集水素ガス量を算定するとともにこれに貯蔵水素ガス量を加えて副電源の燃料供給可能量を算出し、かつ主電源および副電源に配置した各種センサーによって主電源に使用する死滅乾燥細菌、もしくは当該死滅乾燥細菌を主とする燃料供給量を当該燃料貯蔵タンクの重量もしくは貯蔵高さなどをモニタリングし、当該貯蔵量を通信回線などによって当該サーバに随時送信する機能を付与して各時間帯の主電源および副電源の発電量を推定し、当該発電日の当該主電源および当該副電源の発電能力を推定する。
【０１６２】
更に、上記実施形態では、主電源に併設する副電源を複数基配置し、当該複数基の副電源のうち、少なくとも１基を補助電源として、停止状態から定常発電状態に到達するまでの時間、および電力の増加・削減に要する時間が２時間以内、好ましくは３０分以内である発電特性を示す燃料電池を発電機として設置し、当該燃料電池には他の副電源に連結する水素貯蔵タンクより大容量の水素貯蔵タンクを連結し、需要家の使用電力量を増大した場合に発電を実施する。
【０１６３】
上記実施形態では、電気事業者のサーバが発電事業者と電力会社のコンピュータ端末に対し、供給電力の増加・削減の指示が、２時間以内、好ましくは３０分以内の間隔で実行でき、補助電源の発電開始・停止、あるいは発電電力の増加・削減の指示が補助電源のコンピュータ端末もしくはそれに相当する通信などの伝達手段によって、２時間以内、好ましくは３０分以内ごとに実行できる。
【０１６４】
また、上記実施形態では、電気事業者のサーバに予め入力する基礎データとして、少なくとも当該電気事業者と電力供給の契約をした発電事業者または当該電気事業者の主電源からの発電電力量料金単価、当該電気事業者が電力供給する契約を締結した各需要家の電力量料金単価、副電源の発電する発電単価、および主電源、副電源の発電効率特性、適用燃料単価、更にこれに加えて主電源の発電能力および副電源の発電能力、電力会社や他社電気事業者から電力を購入する料金単価、燃料費調整データおよび託送費、振替費を具備し、需要家の使用電力量と発電事業者または電気事業者の主電源、副電源の発電電力量と電力会社や他社電気事業者からの供給電力量と需要家の使用電力量との比較演算を行い、電気事業者のサーバと各発電事業者、電力会社および各需要家のコンピュータ端末、および更に必要なら副電源のコンピュータ端末との通信によって評価した必要な増加・削減発電量に対し、必要な発電増加・削減に対する経費を算出してもっとも低い経費で収まる発電制御を実施する。
【０１６５】
更に、上記実施形態では、電力会社または他社電気事業者から補充される電力量を当該電気事業者への費用支払用として単位時間ごとに計測する手段を更に具備し、前記制御手段は当該単位計測時間より短い間隔で制御を実施する。
【０１６６】
上記実施形態では、発電事業者または電気事業者が所有する複数基の副電源に併設する各水素ガスタンクまたは水素貯蔵タンクの間を、制御バルブを有する配管で連結し、当該制御バルブの開閉モータ制御部と電気事業者のサーバとを電気配線を施して繋ぎ、当該副電源の個々の発電出力に必要な水素量に生じる過不足を低減もしくは解消する。
【０１６７】
また、上記実施形態では、発電事業者または電気事業者が所有する副電源の燃料電池に併設して、この燃料電池の発電によって充電されかつ前記発電制御により必要に応じて電力を供給できる蓄電手段を設置する。
【０１６８】
更に、上記実施形態では、発電事業者または電気事業者が所有する主電源の発電に供する燃料として、死滅乾燥光合成細菌とは予め別のバイオマスを代替燃料として収集備蓄しておき、当該代替燃料材料を、前記死滅乾燥細菌と同じ状態の燃料になるように同様の処理工程を実施して死滅乾燥細菌の備蓄量が主電源の必要発電、発電量を達成するに不十分となった場合に、これを用いて充足するよう配置する。
【０１６９】
なお、上記実施形態のサーバの処理方法の手順をプログラムとして例えばＣＤやＦＤなどの記録媒体に記録して、この記録媒体をコンピュータシステムに組み込んだり、または記録媒体に記録されたプログラムを通信回線を介してコンピュータシステムにダウンロードしたり、または記録媒体からインストールし、該プログラムでコンピュータシステムを作動させることにより、サーバの処理方法を実施する装置として機能させることができることは勿論であり、このような記録媒体を用いることにより、その流動性を高めることができるものである。
【０１７０】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、バイオマス燃料を使用して主発電手段で主として発電した電力と水素発生微生物からの水素ガスを使用して副次的に発電した電力を消費電力に応じて制御するとともに、水素発生微生物の死滅した細菌をバイオマス燃料として主発電手段に供給するので、需要家における消費電力に応じた無駄のない適正な電力の発電をバイオマス燃料や水素発生微生物を用いて環境破壊もなく、かつ水素発生微生物を死滅細菌の形で再使用して効率的に実現でき、発電事業の高信頼性、収益保証、環境保全の観点において極めて大きな貢献を果たすことができる。
【０１７１】
また、本発明によれば、副発電手段は光合成細菌および嫌気性細菌の少なくともいずれか一方を含む水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用する燃料電池であり、この燃料電池から発電される直流電力を交流電力に変換して出力するので、環境破壊もなく効率的に発電を実現できる。
【０１７２】
更に、本発明によれば、主発電手段はバイオマス燃料に加えて、代替燃料および化石燃料のいずれか一方または両方も使用して主電力を発電するので、バイオマス燃料の不足時にも発電を停止することなく実施でき、信頼性を向上することができる。
【０１７３】
本発明によれば、主発電手段での発電電力が消費電力に対して不足している場合、この不足分の電力を副発電手段で発電し、主発電手段で発電される電力に加えて需要家の電力消費設備に供給するように制御するので、主発電手段の発電電力が低下しても、不足分の電力を副発電手段で発電でき、発電を停止することなく実施でき、信頼性を向上することができる。
【０１７４】
また、本発明によれば、バイオマス燃料を使用して主発電手段で主として発電した電力の主電力データと水素発生微生物から水素ガスを使用して副次的に発電した電力の副電力データを通信ネットワークを介して受信し、需要家で使用した消費電力のデータを通信ネットワークを介して受信し、主電力データと消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて主発電手段および副発電手段で発電される電力を調整するように主発電手段および副発電手段を制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の主発電手段および副発電手段を制御する制御手段に送信するので、需要家における消費電力に応じた無駄のない適正な電力の発電をバイオマス燃料や水素発生微生物を用いて環境破壊もなく、かつ水素発生微生物を死滅細菌の形で再使用して効率的に実現できるようにサーバから通信ネットワークを介して制御でき、発電事業の高信頼性、収益保証、環境保全の観点において極めて大きな貢献を果たすことができる。
【０１７５】
更に、本発明によれば、主電力データが消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して送信するので、主発電手段の発電電力が低下しても、不足分の電力を副発電手段で発電でき、発電を停止することなく継続でき、信頼性を向上することができる。
【０１７６】
本発明によれば、サーバの処理方法を処理プログラムとして例えば記録媒体などに記録してコンピュータが実行させるので、該記録媒体を用いて、その流通性を高めることができす。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる電力制御・管理システムを適用した電力需給システムの概念を示したブロック図である。
【図２】図１に示す実施形態の電力制御・管理システムの処理手順の一部を示すフローチャートである。
【図３】図１に示す実施形態の電力制御・管理システムの処理手順の図２に続く一部を示すフローチャートである。
【図４】図１に示す実施形態の電力制御・管理システムの処理手順の図３に続く残りを示すフローチャートである。
【図５】図１に示す実施形態において主電源と副電源を発電設備として所有して電力制御・管理システムを構築する場合の一例として、副電源の燃料電池に加え更に電力貯蔵を行うために二次電池を設置した場合の構成の一例を示す図である。
【図６】図１に示す実施形態の電力制御・管理システムにおいて燃料・メンテナンスの運用に関わる通信制御系の一構成概念例を示す図である。
【図７】図１に示す実施形態の電力制御・管理システムにおける副電源の燃料供給装置である光合成リアクタの構成概念の一例を示す図である。
【図８】図１に示す実施形態の電力制御・管理システムにおける主電源の燃料であるバイオマス燃料調整行程の構成概念の一例を示す図である。
【図９】図１に示す実施形態の電力制御・管理システムにおける主電源の燃料供給系の一構成概念例を示す図である。
【図１０】図１に示す実施形態の電力制御・管理システムにおける主電源とこれに設置する代替バイオマス燃料供給系を付設した電力供給系の一構成概念例を示す図である。
【符号の説明】
１１ 発電事業者用装置
１２ 送電網
１３ 需要家用装置
１４ 電気事業者用装置
１５ 発電機（主電源）
１６ １１０，１６２ 計量器
１７ １１０，１１９ コンピュータ端末
１８ 通信ネットワーク
１９ サーバ
４８ インバータ
１１３ 副電源
１１４ 光合成リアクタ
１１６ 水素貯蔵タンク
１１７ 死滅細菌備蓄タンク
【発明の属する技術分野】
本発明は、需要家の電力消費設備に供給されるべく発電事業者の設備で発電される電力の制御および管理を行う電力制御・管理システム、サーバ、サーバの処理方法および処理プログラムと該プログラムを記録した記録媒体に関し、更に具体的には発電事業者の電力を電気事業者が購入し、もしくは電気事業者自身が発電設備を所有して発電し、その電力を電気事業者とは異なる他社、例えば電力会社の送電網を利用して発電事業者もしくは電気事業者から電力を使用する需要家へ供給する所謂電力小売事業に適用される電力制御・管理システム、サーバ、サーバの処理方法および処理プログラムと該プログラムを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、人間社会の発達とともに、情報産業とこれに関わる生活物品の量産化と流通の拡大、各種電子機器の製造、普及、商取引の活発化、交通システムの高度化、量的拡大、食料の世界的規模での流通など生産、流通を中心とした活動の活発化が特に顕著になってきた。それに伴い、電力、エネルギ使用形態の多様化や使用量の大幅な増大が起こってきた。
【０００３】
一方、化石燃料を中心とした現在のエネルギ体系において、化石燃料の残存埋蔵量の枯渇が取りざたされ、かつ排ガス、廃棄物による地球の汚染が懸念されるようになり、地球規模での環境保全、エネルギの有効利用が叫ばれるようになった。
【０００４】
人間社会の発展に伴う電力を中心としたエネルギの使用形態の多様化、使用量の増大は今後も継続するものと予想され、かつ地球規模での環境保全、エネルギの有効利用も当然、ますます重要な課題となってくることは論を待たない。
【０００５】
こうした状況にあって、電力、ガスなどエネルギの使用形態の多様化に対応した様々な形態のエネルギ供給システムの提供や、エネルギ使用価格の低減化を図り、より高度で満足のいくエネルギ供給体制を構築していくために、電力、ガスなどのエネルギ産業の規制が緩和され、自由化が端緒についた。
【０００６】
電力事業の自由化に対しては、従来の一般電気事業者（以下、電力会社という）だけでなく、電力使用者（以下、需要家という）に電力の供給を行う目的で、新たな事業者、すなわち特定規模電気事業者（以下、電気事業者という）が電力販売事業を行うことになった。
【０００７】
しかしながら、原子力発電所、火力発電所、水力発電所などの多種類、かつ大規模の発電所を多数保有し、各需要家の使用電力量の変化に対して、いちいち発電量を仔細に調整する必要のない電力会社と異なり、固定された数量の発電所を保有し、あるいは電力供給の契約を交わしているのみの電気事業者は、当該電気事業者の契約する需要家の必要電力、電力量を推定し、これに合致した電力あるいは電力量を自己の所有する、あるいは契約を交わした発電所から契約するために、随時、その調整を実施しなければならない。
【０００８】
なぜならば、需要家の推定必要電力あるいは推定必要電力量を確保するために過剰な発電電力あるいは発電電力量の発電を行えば、エネルギの有効利用という世界規模の課題に離反するばかりか、採算が取れずに事業の継続が困難となる。
【０００９】
一方、需要家の推定必要電力あるいは推定必要電力量に対してぎりぎりの電力、電力量を供給する体制では、もし需要家の必要電力量が予想外の気温の上昇や低下といった気象条件、あるいは娯楽に関する予想外の興味の集中など、不測の事態が生じると需要家の必要電力量が増加して供給量の不足をきたす場合がおこる。
【００１０】
この場合、発電事業者もしくは電気事業者から需要家への電力供給が、委託した電力会社の送電網を借用している状態であれば、当該送電網には当然ながら電力会社自身が送電する電力も流れているため、例え電気事業者および当該電気事業者と契約した発電事業者からの供給電力量の不足が生じた場合でも自動的に電力会社からの電力によってまかなわれるために、需要家自身には電力供給不足の実害は生じないものの、送電の委託を行っている電力会社から高額の補償金が請求され、同様に採算が取れずに事業の継続が困難となる恐れがある。
【００１１】
従って、電気事業者の契約した各需要家の、予想され得る必要電力、必要電力量の総計を満たす発電機を所有したり、あるいは発電事業者と契約して必要電力、必要電力量を確保し、需要家の使用する電力、電力量に応じた電力あるいは電力量を供給する体制を構築することが電気事業者の事業運営において必要となる。
【００１２】
ところが、従来は法的規制によって電力の供給は一部の限定された電力会社が独占的に実施しており、新たに電力事業に参入した電気事業者が限定された発電設備、限定された契約発電事業者の発電設備によってしか電力供給を行うことができず、上述した需要家の必要電力、必要電力量に応じたきめの細かい需給バランスを達成することは困難であった。
【００１３】
また、従来の法的規制下において限定された電力会社は、契約した需要家の使用する電力、電力量に対してそれを大幅に上回る規模の発電電力、発電電力量を実現する多数の発電所を建設して所有しており、需要家の使用する電力、電力量に対応したきめの細かい発電調整は不要であり、実施していないのが現状であった。
【００１４】
更に、大規模な発電設備に比べて、ディーゼルエンジン発電機、マイクロガスタービンエンジンなど比較的小規模の発電設備はきめの細かい電力供給に適しているが、これらの小規模発電設備は、ＣＯ２，ＮＯｘ，ＳＯｘなどの排気ガスを排出するため、電力需要が高騰する大都市圏などでは環境規制によってこれら排気ガスの総量規制が施行されており、また地方自治体の発電停止命令なども発令される場合もあって、常時発電運転を実施することが困難であり、本発明の意図する電力制御用の発電設備としては不十分であった。
【００１５】
また、いくつかの大規模の電力需要家においては、非常時の電力確保のために、上記小規模発電設備を建物内のスペースや敷地内の屋外に設置しているが、これら発電設備は年数回以下の停電や災害時に使用される非常用として使用されているのが現状であって通常はめったに利用されず、有効利用の観点からは課題を残していた。
【００１６】
【非特許文献１】
第６７２７回 ＪＰＩ特別研究フォーラム資料：主催 日本計画研究所、平成１４年７月１７日
【００１７】
【非特許文献２】
Ｔ．Ｋｏｎｄｏ， ｅｔ． ａｌ．， ： “Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｂｙ ａ Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｂａｃｔｅｒｉｕｍ Ｍｕｔａｎｔ ｗｉｔｈ Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｐｉｇｍｅｎｔ．”， ｊ． Ｂｉｏｓｃｉ． Ｂｉｏｅｎｇ．， Ｖｏｌ．９３， Ｎｏ．２， ｐｐ．１４５−１５０．２００２
【００１８】
【非特許文献３】
平成１１年度 日本生物工学会大会講演要旨集 ｐ．２２４， 「二層式リアクタにおける光合成細菌の水素発生」
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来は法的規制によって電力の供給は一部の限定された電力会社が独占的に実施しており、新たに電力事業に参入した電力事業者は限定された発電設備、限定された契約発電事業者の発電設備によってしか電力供給を行うことができず、上述した需要家の必要電力、必要電力量に応じたきめの細かい需給バランスを達成することは困難であるという問題がある。
【００２０】
また、ディーゼルエンジン発電機、マイクロガスタービンエンジンなど比較的小規模の発電設備はきめの細かい電力供給に適しているが、これらの小規模発電設備は、ＣＯ２，ＮＯｘ，ＳＯｘなどの排気ガスを排出するため、環境規制によって排気ガスの総量規制が施行されたり、また地方自治体の発電停止命令なども発令される場合もあって、常時発電運転を実施することが困難であり、本発明の意図する電力制御用の発電設備としては不十分であるという問題がある。
【００２１】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、生物、自然エネルギを利用した環境保全に寄与する発電手段によって需要家が必要とする電力を満たす発電電力を確保して安定供給することができる信頼性に優れた電力制御・管理システム、サーバ、サーバの処理方法および処理プログラムと該プログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、需要家の電力消費整備に供給されるべく発電事業者の設備で発電される電力の制御および管理を行う電力制御・管理システムであって、発電事業者の設備として設けられ、バイオマスを燃料として使用して需要家の電力消費設備に供給される電力を主として発電する主発電手段と、発電事業者の設備として設けられ、前記主発電手段で発電される電力の不足分を補助すべく水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用して需要家の電力消費整備に供給される電力を副次的に発電する副発電手段と、前記主発電手段および副発電手段で発電される電力を需要家の電力消費設備における消費電力に応じて制御する制御手段と、前記副発電手段で電力を発電するための燃料として使用される水素発生微生物の死滅した細菌を前記主発電手段のバイオマス燃料として使用すべく水素発生微生物の死滅細菌を主発電手段に供給する死滅細菌供給手段とを有することを要旨とする。
【００２３】
請求項１記載の本発明にあっては、バイオマス燃料を使用して主発電手段で主として発電した電力と水素発生微生物からの水素ガスを使用して副次的に発電した電力を消費電力に応じて制御するとともに、水素発生微生物の死滅した細菌をバイオマス燃料として主発電手段に供給するため、需要家における消費電力に応じた無駄のない適正な電力の発電をバイオマス燃料や水素発生微生物を用いて環境破壊もなく、かつ水素発生微生物を死滅細菌の形で再使用して効率的に実現でき、発電事業の高信頼性、収益保証、環境保全の観点において極めて大きな貢献を果たすことができる。
【００２４】
また、請求項２記載の本発明は、請求項１記載の発明において、前記副発電手段が、光合成細菌および嫌気性細菌の少なくともいずれか一方を含む水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用する燃料電池と、この燃料電池から発電される直流電力を交流電力に変換して出力する直流・交流変換手段とを有することを要旨とする。
【００２５】
請求項２記載の本発明にあっては、副発電手段は光合成細菌および嫌気性細菌の少なくともいずれか一方を含む水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用する燃料電池であり、この燃料電池から発電される直流電力を交流電力に変換して出力するため、環境破壊もなく効率的に発電を実現できる。
【００２６】
更に、請求項３記載の本発明は、請求項１または２記載の発明において、前記主発電手段が、前記バイオマス燃料に加えて、バイオマス燃料の代替燃料および化石燃料のいずれか一方または両方も使用して主電力を発電する別燃料発電手段を有することを要旨とする。
【００２７】
請求項３記載の本発明にあっては、主発電手段はバイオマス燃料に加えて、代替燃料および化石燃料のいずれか一方または両方も使用して主電力を発電するため、バイオマス燃料の不足時にも発電を停止することなく実施でき、信頼性を向上することができる。
【００２８】
請求項４記載の本発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発明において、前記制御手段が、前記主発電手段で発電される電力が需要家の電力消費設備における消費電力に対して不足している場合、この不足分の電力を前記副発電手段で発電し、主発電手段で発電される電力に加えて需要家の電力消費設備に供給するように制御する不足電力発電制御手段を有することを要旨とする。
【００２９】
請求項４記載の本発明によれば、主発電手段での発電電力が消費電力に対して不足している場合、この不足分の電力を副発電手段で発電し、主発電手段で発電される電力に加えて需要家の電力消費設備に供給するように制御するため、主発電手段の発電電力が低下しても、不足分の電力を副発電手段で発電でき、発電を停止することなく継続でき、信頼性を向上することができる。
【００３０】
また、請求項５記載の本発明は、需要家の電力消費設備に供給されるべく発電事業者の設備で発電される電力の制御および管理を行うサーバであって、需要家の電力消費設備に供給されるべくバイオマスを燃料として使用して発電事業者の所有する主発電手段により主として発電される電力を計測した結果の主電力データを通信ネットワークを介して受信する主電力データ受信手段と、前記主発電手段で発電される電力の不足分を補助すべく水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用して副次的に発電を行うとともに、この使用した水素発生微生物の死滅した細菌を前記主発発電手段のバイオマス燃料として使用すべく主発電手段に供給するようになっている発電事業者の所有する副発電手段で副次的に発電される電力を計測した結果の副電力データを通信ネットワークを介して受信する副電力データ受信手段と、需要家の電力消費設備で消費される電力を計測した結果の消費電力データを通信ネットワークを介して受信する消費電力データ受信手段と、前記主電力データ受信手段で受信した主電力データと前記消費電力データ受信手段で受信した消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて前記主発電手段および副発電手段で発電される電力を調整するように前記主発電手段および副発電手段を制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の前記主発電手段および副発電手段を制御する制御手段に送信する制御指令送信手段とを有することを要旨とする。
【００３１】
請求項５記載の本発明にあっては、バイオマス燃料を使用して主発電手段で主として発電した電力の主電力データと水素発生微生物から水素ガスを使用して副次的に発電した電力の副電力データを通信ネットワークを介して受信し、需要家で使用した消費電力のデータを通信ネットワークを介して受信し、主電力データと消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて主発電手段および副発電手段で発電される電力を調整するように主発電手段および副発電手段を制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の主発電手段および副発電手段を制御する制御手段に送信するため、需要家における消費電力に応じた無駄のない適正な電力の発電をバイオマス燃料や水素発生微生物を用いて環境破壊もなく、かつ水素発生微生物を死滅細菌の形で再使用して効率的に実現できるようにサーバから通信ネットワークを介して制御でき、発電事業の高信頼性、収益保証、環境保全の観点において極めて大きな貢献を果たすことができる。
【００３２】
更に、請求項６記載の本発明は、請求項５記載の発明において、前記制御指令送信手段が、前記主電力データ受信手段で受信した主電力データと前記消費電力データ受信手段で受信した消費電力データとの比較結果、前記主電力データが前記消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を前記副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の副発電手段を制御する副発電制御手段に送信する不足電力発電制御指令送信手段を有することを要旨とする。
【００３３】
請求項６記載の本発明にあっては、主電力データが消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して送信するため、主発電手段の発電電力が低下しても、不足分の電力を副発電手段で発電でき、発電を停止することなく継続でき、信頼性を向上することができる。
【００３４】
請求項７記載の本発明は、需要家の電力消費設備に供給されるべく発電事業者の設備で発電される電力の制御および管理を行うサーバの処理方法であって、需要家の電力消費設備に供給されるべくバイオマスを燃料として使用して発電事業者の所有する主発電手段により主として発電される電力を計測し、この計測した電力データを主電力データとして通信ネットワークを介して受信する主電力データ受信ステップと、前記主発電手段で発電される電力の不足分を補助すべく水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用して副次的に発電を行うとともに、この使用した水素発生微生物の死滅した細菌を前記主発電手段のバイオマス燃料として使用すべく主発電手段に供給するようになっている発電事業者の所有する副発電手段で副次的に発電される電力を計測し、この計測した電力データを副電力データとして通信ネットワークを介して受信する副電力データ受信ステップと、需要家の電力消費設備で消費される電力を計測し、この計測した消費電力データを通信ネットワークを介して受信する消費電力データ受信ステップと、前記主電力データ受信ステップで受信した主電力データと前記消費電力データ受信ステップで受信した消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて前記主発電手段および副発電手段で発電される電力を調整するように前記主発電手段および副発電手段を制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の前記主発電手段および副発電手段を制御する制御手段に送信する制御指令送信ステップとを有することを要旨とする。
【００３５】
請求項７記載の本発明にあっては、バイオマス燃料を使用して主発電手段で主として発電した電力の主電力データと水素発生微生物からの水素ガスを使用して副次的に発電した電力の副電力データを通信ネットワークを介して受信し、需要家で使用した消費電力のデータを通信ネットワークを介して受信し、主電力データと消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて主発電手段および副発電で発電される電力を調整するように主発電手段および副発電手段を制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の主発電手段および副発電手段を制御する制御手段に送信するため、需要家における消費電力に応じた無駄のない適正な電力の発電をバイオマス燃料や水素発生微生物を用いて環境破壊もなく、かつ水素発生微生物を死滅細菌の形で再使用して効率的に実現できるようにサーバから通信ネットワークを介して制御でき、発電事業の高信頼性、収益保証、環境保全の観点において極めて大きな貢献を果たすことができる。
【００３６】
また、請求項８記載の本発明は、請求項７記載の発明において、前記制御指令送信ステップが、前記主電力データ受信ステップで受信した主電力データと前記消費電力データ受信ステップで受信した消費電力データとの比較結果、前記主電力データが前記消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を前記副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の副発電手段を制御する副発電制御手段に送信する不足電力発電制御指令送信ステップを有することを要旨とする。
【００３７】
請求項８記載の本発明にあっては、主電力データが消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して送信するため、主発電手段の発電電力が低下しても、不足分の電力を副発電手段で発電でき、発電を停止することなく継続でき、信頼性を向上することができる。
【００３８】
更に、請求項９記載の本発明は、需要家の電力消費設備に供給されるべく発電事業者の設備で発電される電力の制御および管理を行うためのコンピュータが実行可能なサーバの処理プログラムであって、前記コンピュータを需要家の電力消費設備に供給されるべくバイオマスを燃料として使用して発電事業者の所有する主発電手段により主として発電される電力を計測し、この計測した電力データを主電力データとして通信ネットワークを介して受信する主電力データ受信手段と、前記主発電手段で発電される電力の不足分を補助すべく水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用して副次的に発電を行うとともに、この使用した水素発生微生物の死滅した細菌を前記主発電手段のバイオマス燃料として使用すべく主発電手段に供給するようになっている発電事業者の所有する副発電手段で副次的に発電される電力を計測し、この計測した電力データを副電力データとして通信ネットワークを介して受信する副電力データ受信手段と、需要家の電力消費設備で消費される電力を計測し、この計測した消費電力データを通信ネットワークを介して受信する消費電力データ受信手段と、前記主電力データ受信手段で受信した主電力データと前記消費電力データ受信手段で受信した消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて前記主発電手段および副発電手段で発電される電力を調整するように前記主発電手段および副発電手段を制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の前記主発電手段および副発電手段を制御する制御手段に送信する制御指令送信手段として機能させることを要旨とする。
【００３９】
請求項９記載の発明にあっては、バイオマス燃料を使用して主発電手段で主として発電した電力の主電力データと水素発生微生物からの水素ガスを使用して副主電力データとして通信ネットワークを介して受信し、需要家で使用した消費電力のデータを通信ネットワークを介して受信し、主電力データと消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて主発電手段および副発電手段で発電される電力を調整するように主発電手段および副発電手段を制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の主発電手段および副発電手段を制御する制御手段に送信するため、需要家における消費電力に応じた無駄のない適正な電力の発電をバイオマス燃料や水素発生微生物を用いて環境破壊もなく、かつ水素発生部生物を死滅細菌の形で再使用して効率的に実現できるようにサーバから通信ネットワークを介して制御でき、発電事業の高信頼性、収益保証、環境保全の観点において極めて大きな貢献を果たすことができる。
【００４０】
請求項１０記載の本発明は、請求項９記載の発明において、前記制御指令送信手段が、前記主電力データ受信手段で受信した主電力データと前記消費電力データ受信手段で受信した消費電力データとの比較結果、前記主電力データが前記消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を前記副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の副発電手段を制御する副発電制御手段に送信する不足電力発電制御指令送信手段を有することを要旨とする。
【００４１】
請求項１０記載の本発明にあっては、主電力データが消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して送信するため、主発電手段の発電電力が低下しても、不足分の電力を副発電手段で発電でき、発電を停止することなく継続でき、信頼性を向上することができる。
【００４２】
また、請求項１１記載の本発明は、需要家の電力消費設備に供給されるべく発電事業者の設備で発電される電力の制御および管理を行うためのコンピュータが実行可能なサーバの処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記コンピュータを需要家の電力消費設備に供給されるべくバイオマスを燃料として使用して発電事業者の所有する主発電手段により主として発電される電力を計測し、この計測した電力データを主電力データとして通信ネットワークを介して受信する主電力データ受信手段と、前記主発電手段で発電される電力の不足分を補助すべく水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用して副次的に発電を行うとともに、この使用した水素発生微生物の死滅した細菌を前記主発電手段のバイオマス燃料として使用すべく主発電手段に供給するようになっている発電事業者の所有する副発電手段で副次的に発電される電力を計測し、この計測した電力データを副電力データとして通信ネットワークを介して受信する副電力データ受信手段と、需要家の電力消費設備で消費される電力を計測し、この計測した消費電力データを通信ネットワークを介して受信する消費電力データ受信手段と、前記主電力データ受信手段で受信した主電力データと前記消費電力データ受信手段で受信した消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて前記主発電手段および副発電手段で発電される電力を調整するように前記主発電手段および副発電手段で制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の前記主発電手段および副発電手段で制御する制御手段に送信する制御指令送信手段として機能させるためのサーバの処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録することを要旨とする。
【００４３】
請求項１１記載の本発明にあっては、バイオマス燃料を使用して主発電手段で主として発電した電力の主電力データと水素発生微生物からの水素ガスを使用して副次的に発電した電力の副電力データを通信ネットワークを介して受信し、需要家で使用した消費電力のデータを通信ネットワークを介して受信し、主電力データと消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて主発電手段および副発電手段で発電される電力を調整するように主発電手段および副発電手段を制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の主発電手段および副発電手段を制御する制御手段に送信するサーバの処理プログラムを記録媒体に記録しているため、需要家における消費電力に応じた無駄のない適正な電力の発電をバイオマス燃料や水素発生微生物を用いて環境破壊もなく、かつ水素発生部生物を死滅細菌の形で再使用して効率的に実現できるようにサーバから通信ネットワークを介して制御でき、発電事業の高信頼性、収益保証、環境保全の観点において極めて大きな貢献を果たすことができるとともに、前記記録媒体を用いて、その流通性を高めることができる。
【００４４】
更に、請求項１２記載の本発明は、請求項１１記載の発明において、前記制御指令送信手段が、前記主電力データ受信手段で受信した主電力データと前記消費電力データ受信手段で受信した消費電力データとの比較結果、前記主電力データが前記消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を前記副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の副発電手段を制御する副発電制御手段に送信する不足電力発電制御指令送信手段を有するサーバの処理プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録することを要旨とする。
【００４５】
請求項１２記載の本発明にあっては、主電力データが消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して送信するサーバの処理プログラムを記録媒体に記録しているため、主発電手段の発電電力が低下しても、不足分の電力を副発電手段で発電でき、発電を停止することなく継続でき、信頼性を向上することができるとともに、前記記録媒体を用いて、その流通性を高めることができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００４７】
図１は、本発明の一実施形態に係わる電力制御・管理システムを適用した電力需給システムの概念を示したブロック図である。同図において、１１は発電事業者の装置、１２は発電事業者により供給された電力を送電する電力会社の送電網、１３はこの送電網１２を介して送電される電力を使用する需要家の装置、１４はこの電力の需要の制御管理する電気事業者の装置、２１は電力会社の装置である。
【００４８】
電気事業者用装置１４を有する電気事業者と契約した発電事業者と需要家およびそれぞれの装置である発電事業者用装置１１と需要家用装置１３は、それぞれ複数あり、各発電事業者が主電源として所有する本発明の主発電手段を構成する発電機または発電設備（以下発電機と総称する）１５によって発電された電力は、計量器１６１，１６を介して電力会社の送電網１２に供給され、送電網１２を経由して需要家用装置１３に給電される。
【００４９】
発電事業者用装置１１は、計量器１６を介して需要家用装置１３に供給される電力、電力量、力率などをモニタして、需要家用装置１３への供給電力などを制御するコンピュータ端末１７を有し、このコンピュータ端末１７は、通信ネットワーク１８を介して電気事業者用装置１４のサーバ１９とデータ通信を行う。
【００５０】
サーバ１９は、本発明の制御手段を構成するものであり、主発電手段である主電源１５および副発電手段である副電源１１３で発電される電力を需要家の電力消費設備における消費電力に応じて制御する。更に詳しくは、サーバ１９は、需要家に供給されるべくバイオマスを燃料として使用して主電源１５により主として発電される電力を計量器１６１などで計測した結果の主電力データを通信ネットワーク１８を介して主電力データ受信手段で受信し、また主電源１５で発電される電力の不足分を補助すべく水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用して副次的に発電を行うとともに、この使用した水素発生微生物の死滅した細菌を主電源１５のバイオマス燃料として使用すべく主電源１５に供給するようになっている発電事業者の所有する副電源１１３で副次的に発電される電力を計量器１６２などで計測した結果の副電力データを通信ネットワーク１８を介して副電力データ受信手段で受信し、更に需要家で消費される電力を計量計１１０などで計測した結果の消費電力データを通信ネットワーク１８を介して消費電力データ受信手段で受信し、このように受信した主電力データと消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて主電源１５および副電源１１３で発電される電力を調整するように主電源１５および副電源１１３を制御するための制御指令を通信ネットワーク１８を介して発電事業者の主電源１５および副電源１１３を制御する制御手段に制御指令送信手段から送信するようになっている。
【００５１】
また、サーバ１９の前記制御指令送信手段は、前記主電力データと消費電力データとの比較結果、主電力データが消費電力データよりも小さく、主電源１５の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を副電源１１３で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワーク１８を介して発電事業者の副電源１１３を制御する副発電制御手段に不足電力発電制御指令送信手段から送信するようになっている。
【００５２】
また、複数の発電事業者のうち少なくとも１業者の発電事業者用装置１１は、バイオマスを燃料として発電できる発電機１５を主電源として有する。また、当該発電事業者の発電事業者用装置１１は、主電源１５の近傍に本発明の副発電手段を構成し、主電源１５で発電される電力の不足分を補助すべく水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用して需要家の電力消費設備に供給される電力を副次的に発電する複数の副電源１１３を有する。主電源１５および副電源１１３を有する発電事業者の発電事業者用装置１１は、それぞれの発電電力、電力量を計測するために、発電事業者用装置１１と送電網１２との責任分界点近傍に設置された計量器１６とは別に、この計量器１６の主電源１５、副電源１１３寄りに設置された計量器１６１、１６２を有し、この計量器１６１、１６２でそれぞれ主電源１５および副電源１１３の発電電力、電力量を計測して制御する。
なお、この場合、計量器１６１を設けずに、この計量器１６１で計測する主電源１５の発電電力、電力量を計量器１６で計測した全体の発電電力、電力量から計量器１６２で計測した副電源１１３の発電電力、電力量から減算して算出することも可能であるし、または逆に計量器１６２を設けずに、この計量器１６２で計測する副電源１１３の発電電力、電力量を計量器１６で計測した全体の発電電力、電力量から計量器１６１で計測した主電源１５の発電電力、電力量から減算して算出することも可能である。
【００５３】
副電源１１３は、光合成細菌と嫌気性細菌などの水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用する燃料電池であり、この副電源１１３に対して燃料である水素ガスを供給するために、発電事業者用装置１１は、水素発生微生物を充填していて、この水素発生微生物から発生する水素ガスを捕集して副電源１１３に供給する光合成リアクタ１１４およびこの光合成リアクタ１１４から副電源１１３に配管した水素ガス供給配管１１５の中途に設置された水素貯蔵タンク１１６を有し、この水素貯蔵タンク１１６に光合成リアクタ１１４からの水素ガスを貯蔵し、副電源１１３への水素ガス供給量を調節する。
【００５４】
また、光合成リアクタ１１４において寿命がつきて死滅し、光合成リアクタ１１４から捕集された嫌気性細菌、光合成細菌などの死滅細菌は、光合成リアクタ１１４から死滅細菌備蓄タンク１１７に送られ、所定の処理を行ってから、主電源１５の燃料として燃料供給管１１８を介して主電源１５に供給される。
【００５５】
発電事業者のコンピュータ端末１７は、発電事業者のＩＤ、発電機の種類・基礎データファイル、発電機の特性モニタリングメニューファイル、発電機の制御・管理メニューファイル、発電計画ファイル、過去の発電データファイル、気象データファイルなどを予め入力されて保存しているとともに、電気事業者のサーバ１９とのデータ通信機能および気象情報を取得するためなどに必要な図示しないセンタとのデータ通信機能を有する。
【００５６】
また、コンピュータ端末１７は、光合成リアクタ１１４の制御管理に必要な計測モニタリング、水素貯蔵タンク１１６の貯蔵水素量のモニタリング、死滅細菌備蓄タンク１１７の備蓄量のモニタリング、副電源１１３への水素供給量のモニタリング、主電源１５への死滅細菌の燃料供給量のモニタリングなどのメニューファイルを更に入力されて保存している。
【００５７】
なお、主電源１５および副電源１１３とそれぞれに付設する各設備は、特定の発電事業者１１の代わりに電気事業者１４により所有することも可能である。
【００５８】
一方、需要家用装置１３においては、電力会社の送電網１２から計量器１１０を介して需要家の建物１１１に電力が供給される。計量器１１０は、需要家の建物１１１で使用される電力、電力量、力率などを計量し、この計量された電力、電力量、力率などはコンピュータ端末１１２に取り込まれる。コンピュータ端末１１２は、通信ネットワーク１８を介して電気事業者用装置１４のサーバ１９と通信することが可能である。
【００５９】
需要家用装置１３のコンピュータ端末１１２は、需要家ＩＤ、需要家の基礎データファイル、過去の電力使用データファイル、受電電力、電力量などのモニタリングメニューファイルなどを予め入力されて保存しているとともに、電気事業者用装置１４のサーバ１９とのデータ通信機能を有する。
【００６０】
電気事業者は、必要ならば、更に電力会社から電力を購入して事業を運営することができる。すなわち、電力会社のコンピュータ端末１１９は、インタフェース２５を介して送電網１２に接続された電力設備２３とインタフェース２５を介して通信ネットワーク１８に接続され、該通信ネットワーク１８を介して電気事業者用装置１４のサーバ１９とデータ通信する機能を有するコンピュータ端末１１９を備えているが、電気事業者用装置１４のサーバ１９は、電力会社からの購入電力条件などを予めデータファイルとして保存しており、必要な場合に電力会社用装置２１のコンピュータ端末１１９に指示を発して電力会社から電力の供給を受けることができる。
【００６１】
電気事業者用装置１４のサーバ１９は、発電事業者および需要家のＩＤ、発電機（主電源と副電源とを所有する場合は主電源をいう、以下同様）および副電源のＩＤと基礎データファイル、過去の発電機の発電データファイル、需要家の基礎データファイル、副電源の基礎データファイル、需要家の過去の受電データファイル、発電事業者の発電機および副電源の発電計画ファイル、発電・所要電力関係のモニタリングファイル、副電源の発電実績データファイル、主電源および副電源の燃料備蓄残量管理ファイル、燃料供給の制御・管理ファイル、光合成リアクタの環境制御・管理ファイル、水素貯蔵タンク制御管理ファイル、電力需給バランス制御・管理ファイル、発電事業者の発電機と補助電源への給電指令指示ファイル、電力会社との需給制御ファイル、気象データファイル、主電源および副電源のメンテナンス指示管理ファイル、燃料補給発注管理ファイルなどを予め入力されて保存しているとともに、発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７、需要家用装置１３のコンピュータ端末１１２、電力会社用装置２１のコンピュータ端末１１９、補助電源メンテナンスセンタ、燃料供給業者のコンピュータ端末、その他気象情報管理のセンタなど必要なセンタとデータ通信機能を有する。
【００６２】
電気事業者用装置１４のサーバ１９は、単位計測時間毎に需要家用装置１３のコンピュータ端末１１２から需要家のＩＤや使用電力のデータを受信して集計するとともに、発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７から主電源および副電源の出力データ、燃料供給データ、供給電力データなどを受信して集計し、予めサーバ１９内に入力して保存している発電事業者の発電計画や、適宜別途通信ネットワーク１８を介して取得した電力会社情報、気象情報など関連情報に基づいて適宜必要に応じてコンピュータ端末１７に発電制御指令を送って、電力の需給を制御するとともに主電源１５、副電源１１３の発電の増減制御を行う。前記単位計測時間は、電力量の制御に関わる単位時間より短い時間間隔である。
【００６３】
図１において、電気事業者用装置１４のサーバ１９は、需要家の建物１１１の電力使用状況のデータを通信ネットワーク１８を介してコンピュータ端末１１２から受信し、発電事業者用装置１１の発電機１５の発電電力、発電状況、基礎データ、発電計画、当該需要家における電力使用実績基礎データ、他の発電事業者の電力供給状況と比較演算して、単位時間毎に補助電源として役割を担う副電源１１３への発電・停止指令を発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７に送信し、補助電源による供給電源を調整する。
【００６４】
すなわち、副電源１１３が補助電源としての役割を担っている場合において、需要家の電気使用量が増大する傾向を把握した場合には、予め入力した発電基礎データを基に補助電源の発電が必要となる時間を想定して一定時間前に副電源１１３を起動し、また需要家での電気使用量が低下すると停止する制御を行う。
【００６５】
本実施形態の電力制御・管理システムにおいては、電気事業者用装置１４のサーバ１９によってこのような発電機からの供給電力の調整を実施するとき、主電源１５、副電源１１３が発電するのに要する経費と、発電事業者用装置１１の発電機１５の発電出力の増減に伴う経費と電力会社からの電力供給をサーバ１９において比較演算し、発電事業者もしくは電気事業者の発電機による電力供給の方が経費が低減できると判定した場合には、かかる発電機の一部またはすべての発電出力を増加するか、もしくは補助電源としての副電源１１３を起動することを決定する。この場合、主電源１５、副電源１１３を制御・管理するコンピュータ端末１７は、通信によって主電源１５および副電源１１３の供給燃料の残量データと各電源による必要電力量を発電する場合の必要燃料の量に関する基礎データを収集し、供給燃料が主電源１５、副電源１１３の発電電力量を満たさないかまたは満たさない恐れがある場合には、サーバ１９が必要補充電力量の一部を電力会社による電力補充に変更決定できるようにしておく。
【００６６】
また、本実施形態の電力制御・管理システムにおいては、電気事業者用装置１４のサーバ１９が各発電事業者用装置１１の発電機１５の供給電力データをコンピュータ端末１７から受信し、この供給電力データを該発電機１５の基礎データ、発電計画、電力会社からの供給計画、需要家の使用電力、使用電力状況、他の発電事業者の電力供給状況と比較演算し、単位時間毎に給電指令を実施するとき、一部の発電事業者の発電機の供給電力が事前に決定した発電計画に基づく給電電力値または電気事業者の給電指令値またはそれらの値に一定の上限値と下限値を設定した制御許容範囲、あるいは上限値のみを設定した制御許容範囲、あるいは下限値のみを設定した制御許容範囲を下回って給電した場合、他の発電事業者の発電機１５または副電源１１３を発電することによって、計画電力値、給電指令値、または制御許容範囲と供給電力との差である電力の不足分を補填することも可能である。
【００６７】
電気事業者用装置１４のサーバ１９は、各発電事業者用装置１１の発電機１５のそれぞれおよび電力会社の電力設備２３からの供給電力、供給電力量の計測データを発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７から通信ネットワーク１８を介して受信するとともに、各需要家の電力使用施設である建物１１１における使用電力、電力量の計測データを需要家用装置１３のコンピュータ端末１１２から通信ネットワーク１８を介して受信し、これらの計測データを発電計画、基礎データ、気象情報などの関連情報データファイルと比較演算し、その結果、主電源１５と副電源１１３を設置した発電事業者の燃料備蓄量が限定され、供給電力が不足する可能性がある場合、その不足量を算定し、かつ各電源の発電可能電力量を算出し、これらの比較によって該主電源と副電源を所有する発電事業者もしくは電気事業者からの電力供給を削減し、他の発電事業者もしくは電気事業者の電源の発電、電力供給によってその削減分を補填することも可能である。また、該供給電力の不足分が補助電源の発電電力量でもまだ充足できない場合には、サーバ１９は、上述したように電力会社のセンタに通信ネットワーク１８を介して連絡し、予め要請した供給電力量に加えて必要電力、必要電力量の補給を要請する。
【００６８】
また、電力供給量が電力消費量を大幅に上回る場合には、電気事業者用装置１４のサーバ１９は、発電事業者からの電力購入価格、電気事業者の所有する発電機１１３の発電原価、需要家の電力販売価格、電力会社からの購入価格を比較演算して、最も高価となる供給電力源の発電量の過剰分の削減を指示したり、あるいは過剰分以上の削減を行い、最も低価格の発電事業者の発電量を増加調整して電力供給に要する経費を抑制する。
【００６９】
次に、図２〜図４に示すフローチャートを参照して、図１に示した実施形態の電力制御・管理システムの処理手順について設明する。
【００７０】
図２〜図４に示す本実施形態の電力制御・管理システムの処理手順は、大別して図２に示す手順Ａの電力需給バランス評価、図３に示す手順Ｂの電力補給制御および図４に示す手順Ｃの電力削減制御に分けることができる。
【００７１】
まず、図２に示す手順Ａの電力需給バランス評価では、電気事業者用装置１４のサーバ１９は、発電事業者用装置１１の各発電機１５、副電源１１３の発電状況をコンピュータ端末１７から通信ネットワーク１８を介して受信し、発電事業者用装置１１での電力供給状態の把握を行うとともに（ステップＳ１１）、需要家の建物１１１での電力使用状況をコンピュータ端末１１２から同様にして通信ネットワーク１８を介して受信し、需要家での電力使用状態の把握を行う（ステップＳ１３）。電気事業者用装置１４のサーバ１９は、これらの電力供給、電力使用状態を把握した上で、サーバ１９において予め入力して保存しておいた各発電事業者用装置１１のデータファイルの基礎データ、発電計画、各需要家のデータファイルの電力使用実績基礎データ、およびこれに加えて関係諸機関のコンピュータ端末から通信ネットワーク１８を介して受信した天候、気温、湿度などの気象データを加味して比較演算を行い、次の単位計測時間における電力使用量と電力供給量を推定し、必要電力供給量を算定して需給バランス評価を行う（ステップＳ１５）。
【００７２】
上述した電力需要バランス評価の結果、電力使用量が電力供給量を上回ると推定され、一定量の電力補給が必要と判断された場合、図３に示す手順Ｂに従って必要量の電力の補充を図る。
【００７３】
すなわち、図３に示した手順Ｂの電力補給制御では、まず電気事業者用装置１４のサーバ１９は、データファイルにある発電事業者用装置１１の発電機１５、副電源１１３に燃料残量データ、発電特性基礎データを参照し、それとともに副電源１１３の一部が補助電源である場合は補助電源の燃料残量データなど必要データを含めた発電特性基礎データを参照し、更に電力会社の電力設備２３から供給される電力、電力量を参照し、発電すべき電力、電力量の予測計算を行う（ステップＳ２１）。
【００７４】
次に、電気事業者用装置１４のサーバ１９は、発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７から発電機の状態データを通信ネットワーク１８を介して受信し、発電事業者用装置１１の該当する発電機１５からの電力供給能力を算定する（ステップＳ２３）。
【００７５】
更に、電気事業者用装置１４のサーバ１９は、当該サーバのデータファイルから、発電事業者、電力会社からの電力購入料金データ、電気事業者の発電機の発電単価データ、補助電源である副電源からの補助電力販売料金データ、電力会社からの電力補充料金データおよびこれに必要なら燃料費調整データなどを比較参照して、発電事業者用装置１１の発電機１５および副電源１１３からの電力供給量増加、補助電源である副電源の発電、電力会社からの電力補充に関わる発電原価、販売価格などを比較算定し（ステップＳ２５）、最も適当な電力補充手段を選定する（ステップＳ２７）。その選定結果に基づいて、発電事業者用装置１１の該当する発電機１５に発電電力の増加指令を出すか（ステップＳ２９）、補助電源である副電源１１３の発電を行うか（ステップＳ３１）、あるいは電力会社からの電力補充を要請する（ステップＳ３３）。
【００７６】
一方、図２における手順Ａでの電力需給バランス評価の結果、ステップＳ１７で電力供給量が電力使用量を上回ると判断された場合は、図４に示す手順Ｃの電力削減制御を行う。
【００７７】
すなわち、図４の手順Ｃの電力削減制御においては、電力供給量が電力使用量を大幅に上回ると判断された場合は（ステップＳ４１）、発電事業者用装置１１の発電機１５と副電源１１３の発電量、更に可能ならば電力会社の電力供給量を調整する必要があるため、電気事業者用装置１４のサーバ１９は、手順Ｂで実施した処理と同様に、データファイルにある発電事業者用装置１１の発電機１５、副電源１１３の燃料残量データ、発電特性基礎データを参照するとともに電力会社から供給される電力、電力量を参照し、削減すべき電力、電力量の予測計測を行う（ステップＳ４３）。
【００７８】
次に、電気事業者用装置１４のサーバ１９は、発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７から発電機の状態データを通信ネットワーク１８を介して受信するとともに、補助電源である副電源１１３の状態データを同じく通信ネットワーク１８を介して受信し、発電事業者用装置１１の該当する発電機１５からの電力調整能力（削減能力）と補助電源である副電源１１３の電力調整能力（削減能力）を算定する（ステップＳ４５）。
【００７９】
これらとともに、電気事業者用装置１４のサーバ１９は、当該サーバのデータファイルから、発電事業者、電力会社からの電力購入料金データ、電気事業者の発電機の発電単価データ、補助電源である副電源１１３からの補充電力販売料金データ、電力会社１１８からの電力購入料金データおよびこれに必要なら燃料費調整データなどを比較参照して、発電事業者用装置１１の発電機１５からの電力供給量削減、補助電源である副電源１１３の発電停止または削減、電力会社からの電力削減に関わる発電原価、販売価格などを比較算定し（ステップＳ４７）、最も適当な電力削減の選定を行う（ステップＳ４９）。この選定結果に基づいて、発電事業者用装置１１の該当する発電機１５に発電電力の削減指令を出すか（ステップＳ５１）、補助電源である副電源１１３の発電停止あるいは削減を行うか（ステップＳ５３）、あるいは電力会社からの電力削減を要請する（ステップＳ５５）。
【００８０】
また、別の方法としては、発電価格の比較計算結果から、一部の発電事業者用装置１１あるいは補助電源である副電源１１３の発電量、あるいは電力会社からの供給電力量を過剰分以上に削減し、代わりに別の発電手段による発電によって適正分を補充することがより電力供給に関わる経費を削減できるような場合には、該当発電手段あるいは該当電力供給手段に削減指令を出し、該当する発電手段に増加指令を出して調整することも可能である。このような場合には、しかるべき発電手段、電力供給手段に対して、コンピュータ端末へ電気事業者用装置１４のサーバ１９から通信ネットワーク１８を介して削減指令や増加指令を発するか、あるいは適当な別の通信手段によって当該発電手段に対して削減指令や増加指令を行う。
【００８１】
以上、手順Ａ、ＢおよびＣを必要な電気事業を継続する期間、繰り返し行うことで本実施形態の電力制御・管理を実施することができる。但し、図２〜図４に示す電力制御・管理システムの処理手順はあくまでも本発明を具体的に実施するための一概念として示したものであり、本発明の内容が実施されればよく、何らこれに限定されるものではない。
【００８２】
図５は、図１に示す実施形態において主電源と副電源を発電設備として所有して電力制御・管理システムを構築する場合の一例として、副電源１１３を発電事業者用装置１１の主電源１５の近傍に配置して電力の供給制御を行うとともに、副電源の燃料電池に電力貯蔵を行うための二次電池を設けた場合の構成の一例を示す図である。
【００８３】
図５において、副電源１１３は、発電機として燃料電池（ＦＣ）４１を有し、当該燃料電池４１の燃料ガスは、図１に示す光合成リアクタ１１４に一方の端部を連結された燃料ガス供給管４２から開閉調節バルブ４３、流量計４４を介して改質器４５に供給され、この改質器４５で水素ガスに燃料電池４１からの発電の結果生成する水蒸気を含む排ガスから水蒸気分離器４６によって取り出した水蒸気を別の開閉調節バルブ４７で最適混合比になるよう混合させた上、燃料電池４１に供給される。燃料電池４１によって発電された直流電力は、インバータ４８によって直流から交流に交換され、計量器１６２、遮断器４９を通じて電力供給の本線である計量器１６と計量器１６１を接続する電力ケーブルに供給され、更にこの電力ケーブルから計量器１６を介して送電網１２に供給される。
【００８４】
効率などの条件によって燃料電池４１を比較的長時間継続して運転することが好ましい場合、あるいは供給電力が不足した場合に比較的短時間、不足電力を補充したい場合などには、当該燃料電池システムに二次電池４１０を併設し、余剰の電力をいったん蓄えておくように構成することもできる。
【００８５】
この場合には、燃料電池４１とインバータ４８との間の電力ケーブルに切替スイッチ４１１を設け、必要な電力が発電事業者用装置１１の発電機１５からの供給電力分で充足され、燃料電池４１の発電出力に余力がある場合には、切替スイッチ４１１を切り替え、燃料電池４１の出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ４１２を介して二次電池４１０に最適な電圧に変換し、二次電池４１０を充電する。二次電池４１０から充電された電力を供給する場合には、別の切替スイッチ４１３を設け、充電回路から供給回路に切り替えて、二次電池４１０からの電力をインバータ４８に供給する。インバータ４８は、二次電池４１０から供給された直流電力を直流から交流に変換し、これを計量器１６２、遮断器４９を通じて供給電力の本線へ供給する。
【００８６】
上述した燃料電池４１の発電調整、二次電池４１０の充放電およびそれに伴う周辺装置の制御は、制御装置４１４で行われる。また、制御装置４１４への指令は、発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７からの指令信号を受けて実施される。すなわち、制御装置４１４は、開閉バルブ４３，４７の調節、燃料ガス供給速度の調節、燃料電池４１の発電制御、改質器４５の制御、水蒸気分離器４６の制御、インバータ４８の制御を実施して燃料電池４１の信頼性ある発電を実施する。また、制御装置４１４は、二次電池４１０の充放電を実行するために、上述した燃料電池発電関係の調節・制御に加えて、切替スイッチ４１１および４１３の制御、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１２の制御、二次電池４１０の充放電制御を実行する。
【００８７】
なお、上述した制御電池４１４による制御は、コンピュータ端末１７が指令する代わりに、図５に示すように、別のコンピュータ端末４１５を追加設置して、このコンピュータ端末４１５をコンピュータ端末１７と通信回線あるいは無線回線を介してコンピュータ端末１７と接続し、このコンピュータ端末４１５がコンピュータ端末１７からの制御指令を一旦受信した上でこれらの制御を実施することも可能である。
【００８８】
コンピュータ端末１７あるいはコンピュータ端末４１５は、上記制御装置４１４の制御指示の他、該制御指示を実施するために、燃料電池４１の発電電力、電池温度、供給燃料ガス、空気温度と供給速度、排ガス濃度と温度、改質器の装置温度、改質前後のガス濃度、水蒸気濃度、二次電池４１０の電圧、電流、電池温度、充放電時間などのモニタリングを行う。
【００８９】
コンピュータ端末１７またはコンピュータ端末４１５は、上述した燃料電池４１の発電、二次電池４１０の充放電および発電電力の供給に直接関わるモニタリングや制御の他、当該システムの信頼性、安全性を確保するために、燃料電池４１の電極板の劣化状態、改質器４５の触媒の劣化状態、二次電池４１０の劣化状態などを併せて監視することによって、燃料電池４１、二次電池４１０の劣化状態、安全性を把握するとともに、寿命となった燃料電池の電極板、改質器の触媒、二次電池の交換時期を予測し、関係供給業者へのタイムリーな取替え発注や定期検査時期の決定、安全性に関わる事前の警告の発出や、副電源１１３による発電の回避などを判断する。但し、図５における構成概念はあくまでも本発明の一具体例を示したに過ぎず、本発明の内容が実現されればよく、何らこれに限定されることはない。
【００９０】
図６は、図５に示した本実施形態の電力制御・管理システムの具体的一例である主電源１５および副電源１１３の運用に関わる発電事業者用装置１１のサーバ１９と発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７、メンテナンス業者のコンピュータ端末および燃料納入業者の端末との通信ネットワークを介してデータ送受信の概念の一例を示す図である。
【００９１】
コンピュータ端末１７または副電源１１３のコンピュータ端末４１５は、発電制御とともに主電源１５および副電源１１３の燃料電池４１の発電電力、電力量、力率、発電効率およびその変動率などのモニタリング、主電源１５および燃料電池４１の装置温度のモニタリング、当該装置の劣化状態を判定するのに必要な振動や温度変動などのモニタリングを行い、このモニタリングした結果のデータをコンピュータ端末４１５からコンピュータ端末１７を介してまたはコンピュータ端末１７から直接に通信ネットワーク１８を介して電気事業者用装置１４のサーバ１９に送信する。
【００９２】
また、コンピュータ端末１７またはコンピュータ端末４１５は、主電源１５および燃料電池４１のデータサンプリング、サーバ１９への送信とともに、主電源１５の燃料タンクである死滅細菌備蓄タンク１１７および燃料電池４１の水素貯蔵タンク１１６の燃料残量、燃料供給用の計量器での燃料供給速度のデータサンプリング、更に必要ならば燃料品質データサンプリングなどを行い、また更に電力貯蔵用の二次電池４１０を併設する場合には、これに加えて二次電池４１０の放電電圧、放電電流、充電電圧、充電電流、内部抵抗、電気温度、休止電圧の時間変化、各要素電池の電圧のバラツキ、更には電池重量などのデータサンプリングを行い、これらのデータを同様にコンピュータ端末１７からまたはコンピュータ端末４１５からコンピュータ端末１７を経由し通信ネットワーク１８を介して電気事業者用装置１４のサーバ１９に送信する。
【００９３】
また、主電源１５、燃料電池４１および二次電池４１０の定期検査、修理、故障などのデータは、担当者がキーボードからコンピュータ端末１７に入力し、コンピュータ端末１７から通信ネットワーク１８を介して電気事業者用装置１４のサーバ１９に送信する。燃料品質のデータは、担当者がキーボードにて手入力してもよい。
【００９４】
電気事業者用装置１４のサーバ１９は、発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７からサンプリングデータを受信し、この受信データを状態データファイルに格納するとともに、主電源１５，燃料電池４１の発電特性データ、燃料品質規格データ、二次電池４１０の充放電特性データ、業者データなどを格納した基礎データファイルおよび主電源１５、燃料電池４１の発電実績データ、定期点検・修理・故障発生実績データ、燃料使用実績データおよび燃料タンクである死滅細菌備蓄タンク１１７へ燃料を補給した実績データ、光合成リアクタ１１４の水素ガス発生の実績データ、水素貯蔵タンク１１６に水素を供給した実績データ、二次電池の充放電実績データ、電池交換実績データなどを格納した過去の実績データファイルから必要データを取り出し、演算回路において主電源１５、燃料電池４１および二次電池４１０の劣化状態、必要な燃料の量と残量との比較など、補助電源の発電に関わる保守・点検の必要性評価に必要な処理を行う。その結果より、主電源および燃料電池の発電調整の指示、二次電池の充電、放電の指示、修理・点検などの指示・燃料タンクへの燃料補給の指示が必要には、それぞれ発電事業者用装置１１のコンピュータ装置１１のコンピュータ端末１７、メンテナンス業者のコンピュータ端末、燃料納入業者のコンピュータ端末へ通信ネットワーク１８を介してそれぞれの必要な指示を送信し、具体的な対策を講じる。
【００９５】
なお、主電源１５、燃料電池４１および二次電池４１０の所有者が発電事業者である場合には、計量器１６より発電事業者の責任分界点以前にあるこれら諸設備の発電制御、発電設備管理制御は、電気事業者用装置１４のサーバ１９の代わりに発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７もしくは該コンピュータ端末の近傍に新たにサーバを設置し、電気事業者用装置１４のサーバ１９から通信ネットワーク１８を介して受信した発電調整指令に従って発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７または新たに設置したサーバが実行することも可能である。
【００９６】
また、主電源１５および副電源１１３を電気事業者が所有し、かつこれら発電に関わる諸設備が電気事業者の管理する敷地内もしくはかかる諸設備の管理が可能な地域に設置されている場合には、上述したデータサンプリングから制御管理、メンテナンス管理の一切を電気事業者用装置１４のサーバ１９が行うこともできる。なお、図６に示した燃料補給やメンテナンスに必要な通信指令に関わる電気事業者用装置１４のサーバ１９、発電事業者のコンピュータ端末１７およびコンピュータ端末４１５、燃料納入業者とメンテナンス業者のコンピュータ端末からなる構成は、一例を示したに過ぎず、何らこの構成に限定されるものではない。
【００９７】
図７（ａ）、（ｂ）は、本実施形態の電力制御・管理システムの構成概念の一部分として、副電源１１３の燃料である水素ガスを製造し、かつ主電源１５のバイオマス燃料を捕集するための光合成リアクタ１１４の構成を示す図である。
【００９８】
すなわち、図７（ａ）は、本実施形態の電力制御・管理システムに適用可能な光合成リアクタ１１４の構造の一例を示したものであり、６１は有機性水溶液槽６１であり、該有機性水溶液槽中には有機性廃液と用水、光合成細菌、光合成細菌の栄養剤および嫌気性細菌を含有した有機性水溶液６２が充填される。この有機性水溶液槽６１は冷却水槽６３中に入れられ、光合成細菌、嫌気性細菌が最も効率よく水素ガスを発生し、かつ所定の寿命が生きられるよう水溶液槽温度が調節される。有機性水溶液槽６１の有機性水溶液６２は、供給管６４と排水管６５によって一定時間ごとに交換され、最適条件を維持する。有機性水溶液槽６１は、少なくとも外壁の一面で光合成細菌が水素ガスを発生するために必要な太陽光もしくは相当する十分な光を照射できるように配置される。
【００９９】
このような光の照射が立地条件などで不十分な場合には、図７（ｂ）に示すように光ファイバなどを使用して有機性水溶液槽６１内の有機性水溶液６２への光照射を実現する。すなわち、図７（ｂ）において、６９は採光部であり、その採光面には多数の光ファイバが面に垂直に最密充填され、その光ファイバ端部から太陽光などの光が入射されるようになっている。この多数の光ファイバは光ファイバケーブル６１０内に充填され、該光ファイバケーブル６１０は分光部６１１によって再び個々の光ファイバ６１２に分けられ、その端部から有機性水溶液６２に光を放散する。このようにして採光した光によって有機性水溶液中の光合成細菌は水素ガスを発生する。
【０１００】
発生した水素ガスは、水上置換により収集されるが、図７（ａ）に示す構造では、水槽を傾斜させることによって捕集することも可能であり、有機性水溶液槽６１の最も位置が高くなる外壁上部に水素ガス供給管１１５を連結し、水素ガスを捕集することができる。なお、図７（ｂ）に示す構造では、冷却水槽６３内の有機性水溶液槽６１の上部を漏斗状に構成し、その上端部に水素ガス供給管１１５の端部を接続して水素ガスを捕集することができる。
【０１０１】
一方、冷却水槽６３の冷却水は、供給管６６、排水管６７によって循環もしくは一定時間毎に交換される。供給管６４，６５、排水管６６，６７、水素ガス供給管１１５には開閉調節バルブ６８などが設置されており、それぞれの供給量、排水量の調節を行う。
【０１０２】
有機性水溶液槽６１の下部には死滅光合成細菌および死滅嫌気性細菌の捕集箱６１３が設置され、有機性水溶液槽６１と捕集箱６１３との間には遮蔽板６１４が設置されており、捕集箱６１３に一定の死滅細菌が蓄積されたら遮蔽板６１４を駆動モータ６１５で駆動し、間仕切りして死滅細菌を取り出す。
【０１０３】
有機性水溶液槽６１および冷却水槽６３の中には光センサ、水素センサ、温度センサ、窒素濃度センサなどを配置して、有機性水溶液６２および冷却水の状態をモニタリングし、そのモニタリングデータを通信回路を介して発電事業者用装置１１のコンピュータ端末１７に送信する。また、開閉調節バルブ６８、駆動モータ６１５は電気配線を介して前記制御装置４１４に連結し、供給量、排水量などの制御を行う。
【０１０４】
光合成リアクタ１１４は、有機性廃液を供給できる下水処理場、家畜糞尿処理場、有機汚染湖沼の湖岸・有機汚染河川の河岸、屠殺場、魚市場、青果市場の近傍などに設置すると、住環境、自然環境の維持・保全の側面と併せてより効果的であり、好ましい。
【０１０５】
上記構成により、主電源および副電源の燃料調達が効率的に可能となり、本実施形態の電力制御・管理システムより有効に実施できることになる。なお、図７に示した光合成リアクタ１１４の構成はあくまで一例を示したに過ぎず、本発明の内容が実現されればよく、何らこの構成に限定されるものではない。
【０１０６】
光合成リアクタ１１４に供給される有機性廃液は、生活有機廃水、人糞尿、畜産糞尿、野菜や魚介の屑など広範な生活廃水、廃棄物を使用することができ、これに光合成細菌と嫌気性細菌が生息するに適した濃度にするため用水を補給して調整し、かつ光合成細菌の育成のために無機塩や含窒素化合物を添加する。
【０１０７】
燃料電池４１の燃料として用いる水素ガスを製造するために、光合成リアクタ１１４に充填する光合成細菌と嫌気性細菌は、燃料として燃料電池４１を発電できる量の水素ガスを安定的に供給できる細菌であればよく、特に種類を限定されるものではないが、次に示す条件をできるだけ多く満たしている種別が好ましい。
【０１０８】
（１）光合成細菌および嫌気性細菌において発生した水素を該光合成細菌および嫌気性細菌の栄養素として取り込むための水素吸収反応を触媒するヒドロゲナーゼによる水素吸収効果が小さいこと。
【０１０９】
（２）光合成細菌の光合成に効果的な波長帯をカバーできる光源を照射できること。
【０１１０】
（３）嫌気性細菌、光合成細菌の菌体機能が安定であること。
【０１１１】
（４）水溶液槽温度の設定でできるだけ嫌気性細菌、光合成細菌の菌体の劣化が促進されないこと。
【０１１２】
（５）水素ガス発生が効率よく継続されうる光合成細菌の光透過性を有すること。
【０１１３】
本実施形態における光合成リアクタ１１４に充填する嫌気性細菌の一例として、最も普及している大腸菌、あるいは好ましくは水素吸収型ヒドロゲナーゼＨｙｄ ＩおよびＨｙｄ ＩＩと、水素発生型ヒドロゲナーゼＨｙｄ ＩＩＩの欠損程度を調節した突然変異株などを用いることができる（早出、他、日本化学会第７６春季年会講演予稿集ＩＩ １Ａ３ １３，ｐ７４０，１９９９）。その他、嫌気性細菌としてクロストリジウム属（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｓｐ．）、エンテロバクター属（Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ ｓｐ．）、エスシェリキア属（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ．）、クレブシーラ属（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｓｐ．）、アゾトバクター属（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ ｓｐ．）、ルミノコッカス属（Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐ．）、ザルシナ属（Ｓａｒｃｉｎａ ｓｐ．）の細菌が使用できる。
【０１１４】
一方、本実施形態における光合成リアクタ１１４に充填する光合成細菌の一例として、ロドバクタースフェロイデスＲＶ（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｓｐｈｅｒｏｉｄｓ ＲＶ）株（工業技術院生命工学技術研究所 寄託番号７２５４号）、あるいはこれに紫外線照射を実施して突然変異を誘発して得たバクテリオクロロフイルによる光吸収が３５〜４０％、カロチノイドによる光吸収が２５〜３０％それぞれ減少し自己遮蔽効果を低下させ光透過性を増大させた新規菌株である色素欠損株ＭＴＰ４株（工業技術院生命工学技術研究所 受託番号ＦＥＲＭ Ｐ−１７５４９号にて寄託）を用いることができる（近藤他、特願平１１−２６０６０８号、近藤他、日本化学会第７６春季年会講演予稿集ＩＩ １Ａ３１３，Ｐ、７４０．１９９９）。当該ＭＴＰ４株を用いることにより、約２０％の水素ガス発生量の増加が可能となる。
【０１１５】
また更に、光合成細菌による水素ガス発生量の増加させるために、上記特願平に提案されているように、光合成リアクタ１１４を複数の要素リアクタで構成し、これら複数の要素リアクタを光源方向に沿って順に並べ、光源前部にロドバクタースフェロイデスＲＶの色素欠損ＭＴＰ４株、その後部にロドバクタースフェロイデスＲＶ株を充填し、以下光源に対して背部の要素リアクタにこの順序でＲＶ株とＭＴＰ４株を交互に充填することにより光合成リアクタ１１４を構成することもできる。このような構成によりＭＴＰ４株のみを用いた場合より１０％近く、ＲＶ株のみを用いた場合より２５％近く水素ガス発生量を増大させることが可能である。
【０１１６】
但し、上記有機性水溶液、嫌気性細菌、光合成細菌および光合成リアクタの構成は、本発明における電力制御・管理システムにおける光合成リアクタの具体的な一例を提示したに過ぎず、かかる光合成リアクタで効果的に水素ガスが供給でき燃料電池の発電を実行でき、かつ嫌気性細菌および光合成細菌の死滅体が主電源の燃料として発電を実現できるものであれば、何らこれらに限定されることはない。
【０１１７】
図８は、本実施形態の電力制御・管理システムの構成概念に関わる一部分として、光合成リアクタ１１４内で死滅した嫌気性細菌および光合成細菌を捕集箱６１３によって捕集した後、主電源１５のバイオマス燃料として調整する工程の構成概念の一例を示す図である。
【０１１８】
図８において、光合成リアクタ１１４の捕集箱６１３によって捕集された嫌気性細菌および光合成細菌の死滅細菌は、捕集箱６１３から一旦ベルトコンベアなどで集積タンク７１に集積され、必要ならば粉砕機７２によって平均１ｍｍ径以下、より好ましくは平均０．３ｍｍ径以下の粒状に粉砕し、タンク７３に備蓄される。この粉砕された死滅細菌は、そのままでバイオマス燃料として開閉調節バブル７４を経て、図８で（１）で示す経路で主電源１５の死滅細菌備蓄タンク１１７に供給される。上述した方法は、簡単な工程で死滅細菌を粉砕して所定の粒径にする他はそのままでバイオマス燃料とすることができるため、最も安価な燃料を供給でき、発電原価の低減に大きな貢献を果たすことになる。
【０１１９】
別のバイオマス燃料としては、タンク７３に貯蔵した粉砕死滅細菌に後述する脱水器７１１で生成する脱水した水は７５を点線で示すようにタンク７３に供給し、一定の水分量に調節して死滅細菌スラリーを調整し、これを高圧ポンプ７６にて加圧し熱水反応器７７に搬送し、無酸素高圧加熱処理して改質し炭化する。この炭水化物は、気液分離器７８にて分留し、落圧バルブ７９を経由して常圧に戻し、一旦タンク７１０に備蓄する。これを脱水器７１１に送って、一定量の水分を除去した後、微粉砕器７１２で微粉化し、開閉調節バルブ７１３を経て、図８で（２）で示す経路で炭化燃料として主電源１５の死滅細菌備蓄タンク１１７に供給する。
【０１２０】
上述した方法において、タンク７３の死滅細菌スラリーの水分濃度は、主電源の発電が可能な燃料の調整に適していればよく、特に限定されないが、例えば１０重量％以上２０重量％であることが好ましい。
【０１２１】
また、上述した方法において高圧ポンプ７６の温度、圧力、熱水反応器７７の加圧、加熱条件も同様に、かかる工程で得られる微粉化炭化物が主電源１５の燃料として発電が可能ならばよく、特に限定されないが、一例として高圧ポンプ７６で３０℃、１２ＭＰａであり、熱水反応器７７は３００℃以上、１２ＭＰａであることが好ましい。
【０１２２】
また、上述した方法で得られた微粉化炭化燃料は、主電源１５の発電が可能となればよく、特に粒度の限定はないが、例えば０．０５ｍｍ以下が好ましく、更に好ましくは０．０２ｍｍ以下の粒径に調整する。
【０１２３】
上記工程は、前記方法に比べて複雑になるものの、得られる炭化燃料は、前記方法の微粉死滅細菌が数１００ｋｃａｌ／ｌ程度であるのに比べ、２，５００ｋｃａｌ／ｌ程度と数倍の高カロリー燃料となる利点がある。
【０１２４】
更に別の燃料調整方法として、上記方法における脱水器７１１、微粉砕器７１２で得られた微粉化炭化物を含水率３０％程度のケーキ状態に調整した上で混練器７１４によって高濃度スラリー化してバイオマススラリー燃料（ＢＳＦ、Ｂｉｏｍａｓｓ Ｓｌｕｒｒｙ Ｆｕｅｌ）としてＢＳＦ備蓄タンク７１５に備蓄し、開閉調節バルブ７１６を経由して主電源１５の燃料として図８で（３）で示す経路で供給する。
【０１２５】
上述した工程は、前記工程に比較して更に複雑となるものの、５，０００ｋｃａｌ／ｌ程度と更に２倍の高カロリー燃料を得られる利点がある。
【０１２６】
また、前記バイオマススラリー燃料（ＢＳＦ）は、調整工程の場所が主電源１５の設置場所と離れている場合は、ＢＳＦをペレット状に圧密固形化して輸送できる利点もある。
【０１２７】
また、上述したバイオマス燃料の調整工程によって発生する熱は、熱媒油７１７を油タンク７１８，ポンプを介して循環させ、タンク７１９で廃油回収し、この廃油を開閉調節バルブ７２０を経由して主電源１５の燃料に図８で（４）で示す経路で供給することができる。この発生熱の利用の別の方法としては、タンク７１９を熱交換器として設置示、廃熱の利用をすることもできる。
【０１２８】
上述した粉砕器７２の粉砕制御、高圧ポンプ７６の加圧制御、熱水反応器７７の無酸素、加圧、加熱制御、気液分離器７８の気液分離環境制御、落圧バルブ７９の落圧制御、脱水器７１１の脱水制御、微粉砕器７１２の微粉砕制御、混練器７１４の混練スラリー化制御、各開閉調節バルブ７３，７１３，７１６、７２０の開閉調整、タンク７１０近傍のバイオマス原料輸送ポンプの制御、油タンク７１８近傍の油輸送ポンプの制御は、前記各装置制御部と制御装置４１４とを電気的に接続して表現する。
【０１２９】
また、集積タンク７１の死滅細菌の集積量、タンク７３の残量、タンク７１０の残量、備蓄タンク７１５の備蓄量、油タンク７１８の残量のモニタリングのために、各接続に装填したセンサなど計量器とコンピュータ端末１７とを接続ケーブルで接続してモニタリングし、制御のための情報としてコンピュータ端末１７に収集する。
【０１３０】
図８に示した方法以外の別の方法として、更なる無酸素下加熱によって、あるいは蒸気、空気などのガス化剤の供給によりガス化して燃料としたり、あるいは死滅乾燥細菌に一定量の重油を混合して液状混合物としたり、またあるいは死滅乾燥細菌を微粉化した上で混気ジェットポンプなどを用いて水と混合して液状混合物とし、主電源１５の発電用の燃料として用いることも可能である。
【０１３１】
上述したように、死滅細菌をバイオマス燃料として利用する大きな利点は、石炭が灰分７．５％（瀝青炭の場合）と大きく、廃炭処理のために用地を確保したり、廃炭処理のためにセメント工場などの隣接地に立地条件が大きく限定されるのに比べ、かかる死滅細菌バイオマスの灰分は０．５％程度であり、廃炭量が大きく減少して石灰を燃料とする場合の制約条件から解放されるという利点も強調できる。
【０１３２】
また、上述したバイオマス燃料調整の過程で生成する副生成物は木酢液として、農地の土壌改良、害虫防止などの農業用品、家畜糞尿の防臭剤などの酪農業用品、燻製用燃料などの食品業用品など広範囲な利用も可能であり、本実施形態の電力制御・管理システムの構築・運用に要する費用の削減にも貢献できる利点がある。
【０１３３】
図８に示した構成およびそれ以外の方法として記述した燃料調整方法は、あくまでも本発明の一具体例を示したに過ぎず、本発明の電力制御・管理システムにおいては、かかる死滅細菌が主電源の燃料として有効かつ効率的に利用できればよく、何らこれに限定されることはない。
【０１３４】
図９は、本実施形態の電力制御・管理システムの構成概念に関わる一部分として、光合成リアクタ１１４内で死滅した嫌気性細菌および光合成細菌から調整したバイオマス燃料を主電源１５へ供給する構成概念の一例を示す図である。
【０１３５】
図９において、図８に示した各方法などによって得られたバイオマス燃料の乾燥死滅細菌の備蓄量が一定量に達すると、図８に示した開閉調節バルブ７４，７１３，７１６または７２０を開き、フィーダなど適当な搬送手段によって燃料供給機８１に移動する。燃料供給機８１に移送されたバイオマス燃料は、燃料供給計量計８２を経由し、搬送空気８３を混合してボイラ８４に供給され、燃焼空気８５を混入しながらバーナ８６で燃焼される。燃焼ガス８７は一旦再循環ファン８８により再びボイラ８４に循環供給される。燃焼廃棄ガスは、脱硫装置８９、空気余熱機８１０を経由して電気集塵機へと移送され処理される。かかる燃焼のために供給される空気は、押し込みファン８１１、一次空気ファン８１２，一部を空気余熱機８１０を経由させて温度、圧力調整した後に燃料供給機８１へと送入される。
【０１３６】
図９において、燃料供給機８１などの燃料タンク、燃料噴出部の燃料貯蔵タンクと燃料供給ラインには燃料貯蔵量と燃料供給量の管理・制御を行うセンサを設け、また脱硫装置８９，空気余熱機８１０など空気供給・排気系、押し込みファン８１１，一次空気ファン８１２，再循環ファン８８には駆動モータを設け、当該センサと主電源を所有する発電事業者のコンピュータ端末１７とを通信回線を介して接続し、駆動系には電気配線を介して制御装置４１４に接続して、燃料供給量を制御管理し、効率的な電力制御・管理システムの運用を実現する。なお、図９に示した構成概念はあくまでも本発明の一具体例を示したに過ぎず、本発明の電力制御・管理システムにおいては、バイオマス燃料が主電源の燃料として有効かつ効率的に利用できればよく、何らこれに限定されることはない。
【０１３７】
図１０は、本実施形態の電力制御・管理システムの構成概念に関わる一部分として、主電源１５の構成概念の一例を示す図であり、詳しくは、図９は主電源として蒸気タービン発電機を活用する場合の具体的構成概念の一例を示す図である。
【０１３８】
図１０において、主電源１５は、蒸気ボイラ８４、復水器９１、給水ポンプ９２、過熱器９３を有する蒸気タービン９４に連結した発電機９５で構成される。
【０１３９】
蒸気ボイラ８４には、図９に図示した燃料供給機８１から燃料供給計量計８２を経由して直接に蒸気ボイラ８４に死滅細菌をベースとするバイオマス燃料が供給される。発電機９５で発電された電力は、計量器１６１、１６２、遮断器４９、計量器１６を経由して電力会社の送電網１２に送電される。
【０１４０】
ボイラ８４、復水器９１、給水ポンプ９２、過熱器９３、蒸気タービン９４、発電機９５は、前記制御装置１４１に接続されて、制御装置４１４により制御され、また制御装置４１４、燃料供給計量計８２および計量器１６２はコンピュータ端末１７に接続ケーブルで接続され、燃料供給速度、電力供給出力、電力量などをモニタリングし、制御装置４１４に制御信号を送出して補助電源の発電や停止を指令する。コンピュータ装置１７は、上述したように、電気事業者用装置１４のサーバ１９との通信機能を具備しており、通信ネットワーク１８を介して主電源１５の発電制御の指示をサーバ１９から受信したり、発電データなどの情報送信を行う。
【０１４１】
また、図１０において、死滅乾燥細菌をベースとする燃料備蓄の減少に対処するため、代替バイオマス燃料の備蓄を主電源１５の発電を実施することもできる。すなわち、図１０は死滅細菌をベースとするバイオマス燃料とともに代替バイオマス燃料を供給できる構成概念の一例も示している。
【０１４２】
詳しくは、図１０において、代替バイオマス燃料を死滅細菌バイオマス燃料とともに供給するために、燃料タンク９６を設置し、開閉調整バルブ９７と燃料供給計量計８２１とを介して混合調整器９８に供給し、この混合調整器９８において計量計８２と計量計８２１とからモニタリングしたそれぞれのバイオマス燃料混合比率に応じて混合バイオマスの混合調整を行い、燃料計量計９９を経由して蒸気ボイラ８４に燃料供給を実施する。
【０１４３】
前記代替バイオマス燃料の備蓄タンク９６の備蓄計量計、燃料計量計８２１および９９は、通信回線を介してコンピュータ端末１７に接続され、また開閉調整バルブ９７と混合調整器９８は制御装置４１４に接続され、それぞれ燃料供給および混合調整状態を制御装置４１４で管理制御され、主電源１５の信頼ある発電を実現する。
【０１４４】
前記代替バイオマス燃料が調整済みの燃料ではなく、間伐剤や建築廃材などの木材チップ、廃紙、人糞尿、家畜糞尿、農作物や海産物の屑などのバイオマス燃料の状態の場合は、図８に示した構成概念の一例となる死滅細菌を原料とする場合のバイオマス燃料調整設備を使用し、集積タンク７１にまず供給し、上述した死滅細菌と同様のバイオマス調整工程を経て主電源１５の発電に最適な代替バイオマス燃料を調整することができる。
【０１４５】
このような場合には、原料の含水量に対応して必要ならば、事前に乾燥工程などを準備し実施する。また、必要ならば、図８で上述した粉砕器７２の粉砕条件、タンク７３における含水量、高圧ポンプ７６の圧力、熱水反応器の反応圧力、反応温度などの条件を事前に検討して最適な条件を把握し、これをコンピュータ端末１７に予め入力しておき、この基礎データに基づいて新たな条件を設定した上で当該原料から主電源１５の発電に最適なバイオマス燃料を調整する。
【０１４６】
前記代替バイオマス原料を前記バイオマス燃料調整設備まで供給することが地域的、価格的に不可能もしくは極めて困難な場合には、代替バイオマス燃料の調整に適した場所に、死滅細菌から調整するバイオマス燃料調整設備とは別の設備を建設し、バイオマス燃料を調整した上で、主電源１５まで搬送する。
【０１４７】
また、主電源１５の発電を実施するために、代替バイオマス燃料を主として使用したり、あるいはもっぱら代替バイオマス燃料を使用して発電する原価が低下すると電気事業者用装置１４のサーバ１９が判断した場合には、死滅細菌から調整したバイオマス燃料を主としてもしくはこれのみを使用して主電源１５を発電する必要はない。
【０１４８】
更に、本発明に関わる電力制御・管理システムにおいて、発電原価をさらに低下する必要が生じた場合には、本発明の死滅細菌バイオマス燃料、代替バイオマス燃料とは別に、重油などの通常使用する燃料を使用することも可能である。その他に、廃タイヤ、廃プラスチックなど低価格で調達可能であり、かつ高カロリーの代替物質を燃料として発電に使用することも可能である。後者の代替物質を使用する場合には、図１０に示す燃料タンク９６に加えて必要量の当該代替物質を備蓄できる適当な敷地面積のストックヤードを設け、このヤードに適当なサイズに裁断した当該代替物質を備蓄しておく。必要ならば当該ヤードに敷設してベルトコンベアを設置し、当該ストックヤードに備蓄した代替物質を当該コンベアに供給できるよう一方の端部を配置し、他方の端部を混合調整器９８もしくは直接ボイラ８４の燃料供給口に配置して当該代替物質を燃料として供給できるようにする。
【０１４９】
なお、図１０に示した構成は本発明の一構成例に過ぎず、本発明の内容が実現されればよく、何らこれに限定されることはない。
【０１５０】
また、本発明の電力制御・管理システムを最も効率よく事業運営するために、主電源である発電機または発電設備と副電源である燃料電池システムの規模は、主電源に対する副電源の運用目的、すなわち主電源の出力平準化であるか、需要家の電力消費量に対する供給バランス量確保であるか、あるいはＩＴシステムなどの超高信頼需要への供給のためであるか、もしくはその他の目的であるかによって異なる。また、当該主電源と当該副電源に供給する死滅細菌バイオマス燃料と水素ガスの量を充足するための水素発生細菌を含む有機性水溶液槽の規模については、主電源の燃料構成、すなわち当該死滅細菌バイオマス燃料の燃料供給総量に対する比の設計や、主電源と副電源の規模比率の設計に大きく依存する。
【０１５１】
本発明の電力制御・管理システムの運用規模の一例を示すと、事業運営を円滑に維持できる主電源の出力規模は１，０００ｋｗ以上であり、好ましくは３，０００ｋｗ以上であり、当該出力の上限は燃料の備蓄規模や需要家の電力消費規模によって決めることができる。上記出力未満の小規模であるとオペレーターの人件費の比率の増加による発電原価の高騰をきたし、所内動力電源の確保が困難になるなど好ましくない。また、副電源の燃料システムの出力規模は主電源の出力の１割以上５割以下、好ましくは１割以上３割以下とすることができる。当該出力未満であると、副電源の発電効率の大幅な低下をきたし好ましくない。また、当該出力を超えると発電原価の高騰をきたし、同様に好ましくない。
【０１５２】
また、水素発生細菌を含む有機性水溶槽の規模は、燃料電池システムの発電をすべて当該水素発生細菌から発生する水素ガスでまかなうと仮定すると燃料電池出力１ｋｗ当たり１立方メートル以上１，０００立方メートル以下、好ましくは１．５立方メートル以上４００立方メートル以下とすることができる。当該規模未満であると燃料電池システムの発電に他の手段を用いて燃料ガスの供給が必要となり、また当該規模を超えると設置コスト、維持コストの高騰をきたし好ましくない。
【０１５３】
ただし、上記条件はあくまでも副電源を主電源の出力調整の目的に使用し、かつ水素発生細菌による発生水素ガスのみによって副電源を発電する場合の一例であり、他の外部条件において運用する場合を含み、何らこれに限定されず本発明の電力制御・管理システムを運用することができる。
【０１５４】
上記実施形態においては、発電機を保有する複数の発電事業者から発電電力を購入し、該電力を電力会社の送電網を利用し委託して送電し、すなわち託送し、別に契約した複数の需要家に電力を供給する特定規模電気事業者である電気事業者の電力購入販売事業において、当該発電事業者または当該電気事業者の所有する発電設備からの供給電力および供給電力量と当該需要家の使用する電力および電力量との需給バランスに応じて、当該発電設備の発電出力を調整する制御管理手段を具備し、当該発電事業者または当該電気事業者の所有する発電設備がバイオマスを燃料として発電できる発電機もしくは発電設備であり、当該発電機もしくは発電設備を主電源として、当該主電源の近傍に１基もしくは複数基の燃料電池システムの副電源を配置し、当該副電源の発電のために使用する水素ガスが、水素ガスを発生する水素生成微生物を充填した光合成リアクタから供給する。
【０１５５】
また、上記実施形態においては、主電源の近傍に併設する副電源が、リン酸型燃料電池、固体高分子電界質型燃料電池、溶融塩型燃料電池、固体電界質型燃料電池などの燃料電池であり、これにインバータを併設して直流を交流に変換して電力会社の送電線に送電し、かかる燃料電池の燃料水素ガスとして、水素発生微生物から発生する水素ガスを使用する。
【０１５６】
更に、上記実施形態においては、当該発電事業者または当該電気事業者の所有する発電設備からの供給電力および供給電力量と当該需要家の使用する電力および電力量との需給バランスに応じて、当該発電設備の発電出力を調整する制御管理を達成するために、主電源および副電源を所有する電気事業者または個々の発電事業者の送電端と電力会社の送電網の受電端との間に、供給電力、または電力量、あるいはその両方の計量機能を有する計量器と、計量器が計量するデータを収納するコンピュータ端末とを設置し、一方、個々の需要家の受電端と電力会社の送電網の送電端との間に、受給電力、または電気量、あるいはその両方の軽量機能を有する計量器と、当該計量器が計量するデータを収納するコンピュータ端末とを設置し、上記電気事業者が保有するサーバには、予め、上記需要家の個別情報と、従来の受電パターンの基礎データを収納するとともに、発電事業者の個別情報と、複数の発電パターンや発電機特性の基礎データと、発電計画、あるいは発電事業者への給電指令メニューとを収納しておき、該サーバは通信ネットワークを介して、各需要家、各発電事業者の個々のコンピュータ端末に接続し、各需要家のコンピュータ端末からは使用電力、電力量などの使用情報をサーバに送信し、各発電事業者のコンピュータ端末からは発電情報をサーバに送信し、該サーバは受信した電力の供給、および使用状況を把握し基礎データと比較参照して必要な発電の指示を各発電事業者のコンピュータ端末に送信し電力の需給を制御、管理するとともに、更にこれらに加えて、電気事業者が電力を供給する契約を締結した需要家の地域を管轄する電力会社や他社電気事業者からも常時バックアップ、経済融通などの契約により電力を購入できるようにして、当該電力会社のコンピュータ端末と電気事業者のサーバとが通信できるようにして、当該サーバには、電力会社からの電力購入条件の基礎データを収納しておき、かつ、電力会社のコンピュータ端末と通信ネットワークを介して通信して情報交換を可能とし、必要ならば、上記発電事業者からの電力供給、主電源および副電源の発電電力と需要家の使用電力などの状況に応じて適宜電力会社へ電力供給の指示を発信できるようにし、電気事業者のサーバは、通信ネットワークを介して発電事業者のコンピュータ端末と需要家のコンピュータ端末と、電力会社のコンピュータ端末と発電状況、発電特性、需要特性あるいは更に別の必要なデータの授受を行って情報収集を行い、これと、予め入力しておいた基礎データとを比較演算して当該電気事業者の保有する主電源および副電源と発電事業者の発電機または発電設備の発電量の調節を行って、需要家の電力量と、電気事業者の主電源および副電源の発電量と発電事業者の発電機または発電設備の発電量と電力会社からの電力供給量を電気事業者のサーバによって制御し、電力の需給バランスを保持する。
【０１５７】
上記実施形態では、電気事業者または当該電気事業者と電力供給の契約を締結した発電事業者の所有する副電源の燃料電池システムの発電のために使用する水素ガスが、水素ガスを発生する水素生成微生物を充填した光合成リアクタから供給するために、水素生成微生物として嫌気性細菌と光合成細菌とを使用し、当該光合成リアクタを当該燃料電池の近傍に設置して、当該光合成リアクタ内には光合成により光合成細菌が水素ガスを発生するために必要な有機酸を含む有機性廃液屠、これに光合成細菌の育成に必要な無機塩、窒素源の栄養材料を混合し、これに加えてこの有機性水溶液中には安定した多量の水素ガス発生能力を有する光合成細菌を添加し、更に、光エネルギの供給が期待できない条件においても水素ガスの収集を可能とするために、嫌気性細菌を充填し、当該光合成リアクタ外壁は、上記光合成細菌によって燃料電池の発電に供する十分な量の水素ガスを発生できるよう、上部外壁、あるいは側壁に十分な量の太陽光などの光源を当該光合成リアクタ内部に照射できるようガラス板、アクリル樹脂板など光透過性に優れた板状の材料で構成し、更に光合成リアクタ上部外壁もしくは当該リアクタ内部の有機性水溶液の液面上部に、発生した水素を水上置換などによって効率的に捕集できる漏斗状の配管を配置し、当該配管の有機性水溶液に接する端部のもう一方の端部は、当該光合成リアクタから露出させて当該燃料電池に連結する水素供給ラインに連結し、必要ならば開閉調節バルブを設けて発生水素ガスの移送量を調節できるようにし、これに加えて、水素供給ラインの途上には水素ガスタンク、もしくは適当な水素吸蔵材料を充填した水素貯蔵タンクを配置して供給水素ガスをいったん貯蔵ができるようにし、これらによって当該燃料電池の発電に必要な水素ガス燃料を供給して当該燃料電池の発電を行うとともに、当該光合成リアクタの太陽光などの採光部分の適当な場所に光センサを設置して当該光合成細菌が水素ガスを効果的に発生する周波数を有する光量、光度を測定し、また、水上置換の管内の適当な場所には水素ガス濃度センサを配置して発生水素ガス量を測定し、水素ガスタンク、もしくは水素貯蔵タンク内部の適当な場所には水素ガス濃度センサまたは水素吸蔵圧センサを設置して貯蔵水素量を測定し、これらセンサは当該燃料電池を所有する電気事業者または発電事業者のコンピュータ端末に通信回線を繋いで当該コンピュータ端末が光量、光度、発生水素量、貯蔵水素量を管理する。
【０１５８】
また、上記実施形態では、前記光合成リアクタ内に充填する有機性廃液、光合成細菌の栄養材料を一定期間に一定量交換するために、当該光合成リアクタ外壁に当該有機性廃液、用水、栄養材料を供給するための補給管と老朽化した有機性水溶液を排出するための排水管を取り付け、当該補給管と当該排水管にはそれぞれ開閉調節バルブと開閉駆動モータとを設け、当該開閉駆動モータには電気配線を施行して一方を電気事業者または発電事業者のコンピュー端末に繋いで当該コンピュータ端末から開閉調節バルブを遠隔操作によって開閉して必要な時に必要な量を交換できるように構成する。
【０１５９】
更に、上記実施形態では、副電源である燃料電池に連結する光合成リアクタの下部に移動できる遮蔽板を介して、下部に孔径１００ミクロン以下の多孔性膜を配置した捕集箱を設け、更に当該捕集箱の底部に開閉コックを設けた排水管を設けて寿命がつき死滅した嫌気性細菌、光合成細菌を捕集し、光合成リアクタに充填する嫌気性細菌、光合成細菌の寿命を予め測定し把握して一定時間毎に手動で当該遮蔽板を移動して光合成リアクタとその下部に設置した該死滅光合成細菌、死滅嫌気性細菌の捕集箱とを遮断隔離し、排水管に設けたコックを開にして排水して死滅細菌を捕集し、可能ならば、当該遮蔽板の移動と排水管の開閉コックの開閉を電動として、当該遮蔽板の移動時間を算定してこれを電気事業者のサーバに基礎データとして入力しておき、一定時間毎に当該遮蔽板を移動して光合成リアクタとその下部に設置した該死滅細菌の捕集箱とを遮蔽隔離し、開閉コックを開にして排水して死滅細菌を捕集し、該捕集箱の下部には重量なセンサを配置し、当該センサと遮蔽板の開閉駆動モータ制御部とは当該副電源を所有する電気事業者または発電事業のコンピュータ端末と電気配線、通信回線を施設結線し、死滅細菌の重量を管理するとともに遮蔽板の開閉を当該コンピュータ端末で実施する。
【０１６０】
上記実施形態では、前記光合成リアクタから、捕集し乾燥した死滅細菌をそのままの状態で、あるいは、加圧無酸素状態で炭化し、また当該炭化物をさらなる加圧加熱工程を経て炭化スラリー状態にして、更に別の方法として、更なる無酸素下加熱によって、あるいは蒸気、空気などのガス化剤の供給によりガス化し、もしくは当該死滅乾燥細菌に一定量の重油を混合し液状混合物とし、またあるいは当該死滅乾燥細菌を微粉化した上で混気ジェットポンプなどを用いて水と混合して液状混合物とし、主電源の発電に用いる燃料とし、それぞれの燃料タンク、燃料噴出部などの燃料貯蔵タンクと燃料供給ラインには燃料貯蔵量と燃料供給量の管理・制御を行うセンサ、駆動部を設け、当該センサと駆動部と主電源を所有する電気事業者または発電事業者のコンピュータ端末と電気配線、通信回線を施設結線し燃料供給量を制御管理する。
【０１６１】
また、上記実施形態では、電気事業者が所有するサーバは、予め日照時間と光合成リアクタ内に充填した光合成細菌の水素発生量もしくは水素発生速度との相関データを入力しておき、夜間に水素ガスを発生する嫌気性細菌の水素発生速度と濃度との相関データを入力しておき、更に当該サーバは、天気予報情報データセンタから、翌日もしくは週間予報データを受信できるようにして、天候、気温、温度などの予報データから発電該当日の日照時間を推定する演算を可能とする演算プログラムを収納しておき、収集した当該予報データから、発電該当日の収集水素ガス量を算定するとともにこれに貯蔵水素ガス量を加えて副電源の燃料供給可能量を算出し、かつ主電源および副電源に配置した各種センサーによって主電源に使用する死滅乾燥細菌、もしくは当該死滅乾燥細菌を主とする燃料供給量を当該燃料貯蔵タンクの重量もしくは貯蔵高さなどをモニタリングし、当該貯蔵量を通信回線などによって当該サーバに随時送信する機能を付与して各時間帯の主電源および副電源の発電量を推定し、当該発電日の当該主電源および当該副電源の発電能力を推定する。
【０１６２】
更に、上記実施形態では、主電源に併設する副電源を複数基配置し、当該複数基の副電源のうち、少なくとも１基を補助電源として、停止状態から定常発電状態に到達するまでの時間、および電力の増加・削減に要する時間が２時間以内、好ましくは３０分以内である発電特性を示す燃料電池を発電機として設置し、当該燃料電池には他の副電源に連結する水素貯蔵タンクより大容量の水素貯蔵タンクを連結し、需要家の使用電力量を増大した場合に発電を実施する。
【０１６３】
上記実施形態では、電気事業者のサーバが発電事業者と電力会社のコンピュータ端末に対し、供給電力の増加・削減の指示が、２時間以内、好ましくは３０分以内の間隔で実行でき、補助電源の発電開始・停止、あるいは発電電力の増加・削減の指示が補助電源のコンピュータ端末もしくはそれに相当する通信などの伝達手段によって、２時間以内、好ましくは３０分以内ごとに実行できる。
【０１６４】
また、上記実施形態では、電気事業者のサーバに予め入力する基礎データとして、少なくとも当該電気事業者と電力供給の契約をした発電事業者または当該電気事業者の主電源からの発電電力量料金単価、当該電気事業者が電力供給する契約を締結した各需要家の電力量料金単価、副電源の発電する発電単価、および主電源、副電源の発電効率特性、適用燃料単価、更にこれに加えて主電源の発電能力および副電源の発電能力、電力会社や他社電気事業者から電力を購入する料金単価、燃料費調整データおよび託送費、振替費を具備し、需要家の使用電力量と発電事業者または電気事業者の主電源、副電源の発電電力量と電力会社や他社電気事業者からの供給電力量と需要家の使用電力量との比較演算を行い、電気事業者のサーバと各発電事業者、電力会社および各需要家のコンピュータ端末、および更に必要なら副電源のコンピュータ端末との通信によって評価した必要な増加・削減発電量に対し、必要な発電増加・削減に対する経費を算出してもっとも低い経費で収まる発電制御を実施する。
【０１６５】
更に、上記実施形態では、電力会社または他社電気事業者から補充される電力量を当該電気事業者への費用支払用として単位時間ごとに計測する手段を更に具備し、前記制御手段は当該単位計測時間より短い間隔で制御を実施する。
【０１６６】
上記実施形態では、発電事業者または電気事業者が所有する複数基の副電源に併設する各水素ガスタンクまたは水素貯蔵タンクの間を、制御バルブを有する配管で連結し、当該制御バルブの開閉モータ制御部と電気事業者のサーバとを電気配線を施して繋ぎ、当該副電源の個々の発電出力に必要な水素量に生じる過不足を低減もしくは解消する。
【０１６７】
また、上記実施形態では、発電事業者または電気事業者が所有する副電源の燃料電池に併設して、この燃料電池の発電によって充電されかつ前記発電制御により必要に応じて電力を供給できる蓄電手段を設置する。
【０１６８】
更に、上記実施形態では、発電事業者または電気事業者が所有する主電源の発電に供する燃料として、死滅乾燥光合成細菌とは予め別のバイオマスを代替燃料として収集備蓄しておき、当該代替燃料材料を、前記死滅乾燥細菌と同じ状態の燃料になるように同様の処理工程を実施して死滅乾燥細菌の備蓄量が主電源の必要発電、発電量を達成するに不十分となった場合に、これを用いて充足するよう配置する。
【０１６９】
なお、上記実施形態のサーバの処理方法の手順をプログラムとして例えばＣＤやＦＤなどの記録媒体に記録して、この記録媒体をコンピュータシステムに組み込んだり、または記録媒体に記録されたプログラムを通信回線を介してコンピュータシステムにダウンロードしたり、または記録媒体からインストールし、該プログラムでコンピュータシステムを作動させることにより、サーバの処理方法を実施する装置として機能させることができることは勿論であり、このような記録媒体を用いることにより、その流動性を高めることができるものである。
【０１７０】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、バイオマス燃料を使用して主発電手段で主として発電した電力と水素発生微生物からの水素ガスを使用して副次的に発電した電力を消費電力に応じて制御するとともに、水素発生微生物の死滅した細菌をバイオマス燃料として主発電手段に供給するので、需要家における消費電力に応じた無駄のない適正な電力の発電をバイオマス燃料や水素発生微生物を用いて環境破壊もなく、かつ水素発生微生物を死滅細菌の形で再使用して効率的に実現でき、発電事業の高信頼性、収益保証、環境保全の観点において極めて大きな貢献を果たすことができる。
【０１７１】
また、本発明によれば、副発電手段は光合成細菌および嫌気性細菌の少なくともいずれか一方を含む水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用する燃料電池であり、この燃料電池から発電される直流電力を交流電力に変換して出力するので、環境破壊もなく効率的に発電を実現できる。
【０１７２】
更に、本発明によれば、主発電手段はバイオマス燃料に加えて、代替燃料および化石燃料のいずれか一方または両方も使用して主電力を発電するので、バイオマス燃料の不足時にも発電を停止することなく実施でき、信頼性を向上することができる。
【０１７３】
本発明によれば、主発電手段での発電電力が消費電力に対して不足している場合、この不足分の電力を副発電手段で発電し、主発電手段で発電される電力に加えて需要家の電力消費設備に供給するように制御するので、主発電手段の発電電力が低下しても、不足分の電力を副発電手段で発電でき、発電を停止することなく実施でき、信頼性を向上することができる。
【０１７４】
また、本発明によれば、バイオマス燃料を使用して主発電手段で主として発電した電力の主電力データと水素発生微生物から水素ガスを使用して副次的に発電した電力の副電力データを通信ネットワークを介して受信し、需要家で使用した消費電力のデータを通信ネットワークを介して受信し、主電力データと消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて主発電手段および副発電手段で発電される電力を調整するように主発電手段および副発電手段を制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の主発電手段および副発電手段を制御する制御手段に送信するので、需要家における消費電力に応じた無駄のない適正な電力の発電をバイオマス燃料や水素発生微生物を用いて環境破壊もなく、かつ水素発生微生物を死滅細菌の形で再使用して効率的に実現できるようにサーバから通信ネットワークを介して制御でき、発電事業の高信頼性、収益保証、環境保全の観点において極めて大きな貢献を果たすことができる。
【０１７５】
更に、本発明によれば、主電力データが消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して送信するので、主発電手段の発電電力が低下しても、不足分の電力を副発電手段で発電でき、発電を停止することなく継続でき、信頼性を向上することができる。
【０１７６】
本発明によれば、サーバの処理方法を処理プログラムとして例えば記録媒体などに記録してコンピュータが実行させるので、該記録媒体を用いて、その流通性を高めることができす。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる電力制御・管理システムを適用した電力需給システムの概念を示したブロック図である。
【図２】図１に示す実施形態の電力制御・管理システムの処理手順の一部を示すフローチャートである。
【図３】図１に示す実施形態の電力制御・管理システムの処理手順の図２に続く一部を示すフローチャートである。
【図４】図１に示す実施形態の電力制御・管理システムの処理手順の図３に続く残りを示すフローチャートである。
【図５】図１に示す実施形態において主電源と副電源を発電設備として所有して電力制御・管理システムを構築する場合の一例として、副電源の燃料電池に加え更に電力貯蔵を行うために二次電池を設置した場合の構成の一例を示す図である。
【図６】図１に示す実施形態の電力制御・管理システムにおいて燃料・メンテナンスの運用に関わる通信制御系の一構成概念例を示す図である。
【図７】図１に示す実施形態の電力制御・管理システムにおける副電源の燃料供給装置である光合成リアクタの構成概念の一例を示す図である。
【図８】図１に示す実施形態の電力制御・管理システムにおける主電源の燃料であるバイオマス燃料調整行程の構成概念の一例を示す図である。
【図９】図１に示す実施形態の電力制御・管理システムにおける主電源の燃料供給系の一構成概念例を示す図である。
【図１０】図１に示す実施形態の電力制御・管理システムにおける主電源とこれに設置する代替バイオマス燃料供給系を付設した電力供給系の一構成概念例を示す図である。
【符号の説明】
１１ 発電事業者用装置
１２ 送電網
１３ 需要家用装置
１４ 電気事業者用装置
１５ 発電機（主電源）
１６ １１０，１６２ 計量器
１７ １１０，１１９ コンピュータ端末
１８ 通信ネットワーク
１９ サーバ
４８ インバータ
１１３ 副電源
１１４ 光合成リアクタ
１１６ 水素貯蔵タンク
１１７ 死滅細菌備蓄タンク
Claims (12)
- 需要家の電力消費整備に供給されるべく発電事業者の設備で発電される電力の制御および管理を行う電力制御・管理システムであって、
発電事業者の設備として設けられ、バイオマスを燃料として使用して需要家の電力消費設備に供給される電力を主として発電する主発電手段と、
発電事業者の設備として設けられ、前記主発電手段で発電される電力の不足分を補助すべく水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用して需要家の電力消費整備に供給される電力を副次的に発電する副発電手段と、
前記主発電手段および副発電手段で発電される電力を需要家の電力消費設備における消費電力に応じて制御する制御手段と、
前記副発電手段で電力を発電するための燃料として使用される水素発生微生物の死滅した細菌を前記主発電手段のバイオマス燃料として使用すべく水素発生微生物の死滅細菌を主発電手段に供給する死滅細菌供給手段とを有することを特徴とする電力制御・管理システム。 - 前記副発電手段は、
光合成細菌および嫌気性細菌の少なくともいずれか一方を含む水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用する燃料電池と、
この燃料電池から発電される直流電力を交流電力に変換して出力する直流・交流変換手段とを有することを特徴とする請求項１記載の電力制御・管理システム。 - 前記主発電手段は、前記バイオマス燃料に加えて、バイオマス燃料の代替燃料および化石燃料のいずれか一方または両方も使用して主電力を発電する別燃料発電手段を有することを特徴とする請求項１または２記載の電力制御・管理システム。
- 前記制御手段は、前記主発電手段で発電される電力が需要家の電力消費設備における消費電力に対して不足している場合、この不足分の電力を前記副発電手段で発電し、主発電手段で発電される電力に加えて需要家の電力消費設備に供給するように制御する不足電力発電制御手段を有することを特徴とする請求項１及至３のいずれか１項に記載の電力制御・管理システム。
- 需要家の電力消費設備に供給されるべく発電事業者の設備で発電される電力の制御および管理を行うサーバであって、
需要家の電力消費設備に供給されるべくバイオマスを燃料として使用して発電事業者の所有する主発電手段により主として発電される電力を計測した結果の主電力データを通信ネットワークを介して受信する主電力データ受信手段と、
前記主発電手段で発電される電力の不足分を補助すべく水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用して副次的に発電を行うとともに、この使用した水素発生微生物の死滅した細菌を前記主発発電手段のバイオマス燃料として使用すべく主発電手段に供給するようになっている発電事業者の所有する副発電手段で副次的に発電される電力を計測した結果の副電力データを通信ネットワークを介して受信する副電力データ受信手段と、
需要家の電力消費設備で消費される電力を計測した結果の消費電力データを通信ネットワークを介して受信する消費電力データ受信手段と、
前記主電力データ受信手段で受信した主電力データと前記消費電力データ受信手段で受信した消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて前記主発電手段および副発電手段で発電される電力を調整するように前記主発電手段および副発電手段を制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の前記主発電手段および副発電手段を制御する制御手段に送信する制御指令送信手段とを有することを特徴とするサーバ。 - 前記制御指令送信手段は、前記主電力データ受信手段で受信した主電力データと前記消費電力データ受信手段で受信した消費電力データとの比較結果、前記主電力データが前記消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を前記副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の副発電手段を制御する副発電制御手段に送信する不足電力発電制御指令送信手段を有することを特徴とする請求項５記載のサーバ。
- 需要家の電力消費設備に供給されるべく発電事業者の設備で発電される電力の制御および管理を行うサーバの処理方法であって、
需要家の電力消費設備に供給されるべくバイオマスを燃料として使用して発電事業者の所有する主発電手段により主として発電される電力を計測し、この計測した電力データを主電力データとして通信ネットワークを介して受信する主電力データ受信ステップと、
前記主発電手段で発電される電力の不足分を補助すべく水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用して副次的に発電を行うとともに、この使用した水素発生微生物の死滅した細菌を前記主発電手段のバイオマス燃料として使用すべく主発電手段に供給するようになっている発電事業者の所有する副発電手段で副次的に発電される電力を計測し、この計測した電力データを副電力データとして通信ネットワークを介して受信する副電力データ受信ステップと、
需要家の電力消費設備で消費される電力を計測し、この計測した消費電力データを通信ネットワークを介して受信する消費電力データ受信ステップと、
前記主電力データ受信ステップで受信した主電力データと前記消費電力データ受信ステップで受信した消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて前記主発電手段および副発電手段で発電される電力を調整するように前記主発電手段および副発電手段を制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の前記主発電手段および副発電手段を制御する制御手段に送信する制御指令送信ステップとを有することを特徴とするサーバの処理方法。 - 前記制御指令送信ステップは、前記主電力データ受信ステップで受信した主電力データと前記消費電力データ受信ステップで受信した消費電力データとの比較結果、前記主電力データが前記消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を前記副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の副発電手段を制御する副発電制御手段に送信する不足電力発電制御指令送信ステップを有することを特徴とする請求項７記載のサーバの処理方法。
- 需要家の電力消費設備に供給されるべく発電事業者の設備で発電される電力の制御および管理を行うためのコンピュータが実行可能なサーバの処理プログラムであって、
前記コンピュータを
需要家の電力消費設備に供給されるべくバイオマスを燃料として使用して発電事業者の所有する主発電手段により主として発電される電力を計測し、この計測した電力データを主電力データとして通信ネットワークを介して受信する主電力データ受信手段と、
前記主発電手段で発電される電力の不足分を補助すべく水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用して副次的に発電を行うとともに、この使用した水素発生微生物の死滅した細菌を前記主発電手段のバイオマス燃料として使用すべく主発電手段に供給するようになっている発電事業者の所有する副発電手段で副次的に発電される電力を計測し、この計測した電力データを副電力データとして通信ネットワークを介して受信する副電力データ受信手段と、
需要家の電力消費設備で消費される電力を計測し、この計測した消費電力データを通信ネットワークを介して受信する消費電力データ受信手段と、
前記主電力データ受信手段で受信した主電力データと前記消費電力データ受信手段で受信した消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて前記主発電手段および副発電手段で発電される電力を調整するように前記主発電手段および副発電手段を制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の前記主発電手段および副発電手段を制御する制御手段に送信する制御指令送信手段として機能させることを特徴とするサーバの処理プログラム。 - 前記制御指令送信手段は、前記主電力データ受信手段で受信した主電力データと前記消費電力データ受信手段で受信した消費電力データとの比較結果、前記主電力データが前記消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を前記副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の副発電手段を制御する副発電制御手段に送信する不足電力発電制御指令送信手段を有することを特徴とする請求項９記載のサーバの処理プログラム。
- 需要家の電力消費設備に供給されるべく発電事業者の設備で発電される電力の制御および管理を行うためのコンピュータが実行可能なサーバの処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記コンピュータを
需要家の電力消費設備に供給されるべくバイオマスを燃料として使用して発電事業者の所有する主発電手段により主として発電される電力を計測し、この計測した電力データを主電力データとして通信ネットワークを介して受信する主電力データ受信手段と、
前記主発電手段で発電される電力の不足分を補助すべく水素発生微生物から発生する水素ガスを燃料として使用して副次的に発電を行うとともに、この使用した水素発生微生物の死滅した細菌を前記主発電手段のバイオマス燃料として使用すべく主発電手段に供給するようになっている発電事業者の所有する副発電手段で副次的に発電される電力を計測し、この計測した電力データを副電力データとして通信ネットワークを介して受信する副電力データ受信手段と、
需要家の電力消費設備で消費される電力を計測し、この計測した消費電力データを通信ネットワークを介して受信する消費電力データ受信手段と、
前記主電力データ受信手段で受信した主電力データと前記消費電力データ受信手段で受信した消費電力データとを比較し、この比較結果に基づいて前記主発電手段および副発電手段で発電される電力を調整するように前記主発電手段および副発電手段で制御するための制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の前記主発電手段および副発電手段で制御する制御手段に送信する制御指令送信手段として機能させるためのサーバの処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 前記制御指令送信手段は、前記主電力データ受信手段で受信した主電力データと前記消費電力データ受信手段で受信した消費電力データとの比較結果、前記主電力データが前記消費電力データよりも小さく、主発電手段の発電電力が不足している場合、この不足分の電力を前記副発電手段で発電して需要家の電力消費設備に供給するように制御するための不足電力発電制御指令を通信ネットワークを介して発電事業者の副発電手段を制御する副発電制御手段に送信する不足電力発電制御指令送信手段を有することを特徴とする請求項１１記載のサーバの処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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