JP2006092882A - 電力の供給不足を未然に防ぎつつ電力を有効に利用できる燃料電池システム、燃料電池システム制御方法および建造物 - Google Patents

Abstract

【課題】 電力の供給不足を未然に防ぎつつ電力を有効に利用できる燃料電池システムを提供すること。
【解決手段】 消費電力を増加する前に、消費電力の増加量と優先度とを含む要求情報を予め送信する電力負荷と、電力負荷から受け取った要求情報で示される電力を燃料電池が供給できる場合に電力消費を許可する燃料電池制御部とを備え、燃料電池制御部は要求情報で示される電力を燃料電池が供給できない場合に、既に許可した電力消費のうち要求情報で示される優先度より低い優先度の電力消費を取り消すことによって要求情報で示される電力を燃料電池が供給できることを条件として、要求情報に対して電力消費を許可するとともに要求情報で示される優先度よりも低い優先度の電力消費を取り消す旨のキャンセル要求を電力負荷に送信する。キャンセル要求を受け取った電力負荷はキャンセル要求に従って電力消費を取り消す。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力の供給不足を未然に防ぎつつ電力を有効に利用できる燃料電池システム、燃料電池システム制御方法および建造物に関する。特に本発明は、燃料電池制御部から電力の消費を取り消す旨を示すキャンセル要求を電力負荷が受け取った場合に、キャンセル要求で示される電力の消費を取り消す、燃料電池システム、燃料電池システム制御方法および建造物に関する。

燃料電池を用いた分散型電源システムにおいては、例えば、家庭等小規模な電力需要家に燃料電池が設置され、燃料電池の発電する電力を電力負荷が消費する。また、燃料電池の他に、蓄電池や電力系統からも電力の供給を受けるシステムがある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３-２３５１６２号公報

一般に、小規模な電力需要家では一時的な負荷変動が大きい。このため、電力負荷が必要とする電力の合計値が燃料電池の発電できる最大の電力を越えることによってシステム全体が電力不足に陥る場合がある。このため、電力負荷が必要とする電力を受け取ることができずに動作不良に陥る場合があった。

また、電力会社等外部の電力系統や大容量の蓄電池から不足する電力の供給を受けるシステムでは、電力系統との接続に要する装置や蓄電池などの設備コストがかかるため好ましくない。また、不足する電力を電力系統から受電した場合は電力コストがかかるため好ましくない。

このような課題を解決するために、本発明の第１の形態における燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池が発電した電力により動作する電力負荷と、電力負荷が電力の消費量を増加させる場合に、電力消費の増加量と、電力を消費する優先度を示す要求情報を予め送信する要求制御部と、要求制御部から要求情報を受け取った場合に、電力負荷へ燃料電池が更に電力を供給することができることを条件として、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信する燃料電池制御部と、許可通知を燃料電池制御部から受け取ったことを条件として電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御部とを備え、燃料電池制御部は、許可通知によって既に許可した電力消費の優先度を、要求情報で示される優先度に基づいて記憶しており、要求制御部から受け取った新たな要求情報で示される電力消費の増加量を燃料電池が供給することができない場合に、既に許可通知によって許可した電力の消費のうち、新たな要求情報で示される優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消すことによって新たな要求情報で示される電力消費の増加量を燃料電池が供給できることを条件として、新たな要求情報に対して許可通知を負荷制御部に送信し、かつ、新たな要求情報で示される優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消す旨のキャンセル要求を負荷制御部に送信する。負荷制御部は、燃料電池制御部からキャンセル要求を受け取った場合に、キャンセル要求で示される電力の消費を取り消す。

要求制御部は電力負荷が電力の消費量を増加させる場合に、電力消費の増加量と、電力を消費する優先度を示す要求情報を予め送信するので、電力負荷に電力を供給することができるか否かを予め判断できる。また、燃料電池の発電量を予め増加させておくことができる。また燃料電池制御部は要求制御部から要求情報を受け取った場合に、電力負荷へ燃料電池が更に電力を供給することができることを条件として、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信するので、燃料電池の電力を有効に利用しつつ、燃料電池システムを安定させることができる。また負荷制御部は許可通知を燃料電池制御部から受け取ったことを条件として電力負荷の消費電力を増加させるので、システム全体が電力不足に陥ることを未然に防げる。また燃料電池制御部は、要求制御部から受け取った新たな要求情報で示される電力消費の増加量を燃料電池が供給することができない場合に、既に許可通知によって許可した電力の消費のうち、新たな要求情報で示される優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消すことによって新たな要求情報で示される電力消費の増加量を燃料電池が供給できることを条件として、新たな要求情報に対して許可通知を負荷制御部に送信し、かつ、新たな要求情報で示される優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消す旨のキャンセル要求を負荷制御部に送信するので、電力負荷の消費する電力を燃料電池が発電することができる最大の電力量以下に維持しつつ、優先度のより高い電力負荷に電力を供給することができる。また負荷制御部は燃料電池制御部からキャンセル要求を受け取った場合に、キャンセル要求で示される電力の消費を取り消すので、電力の供給不足を未然に防ぎ、ひいては電力負荷を予め保護することができる。

要求制御部は、電力負荷が増加させる電力の消費量の、一部の優先度が他の一部の優先度よりも高い場合に、優先度毎の電力消費の増加量を示す要求情報を燃料電池制御部に送信する。このため、電力負荷が消費する電力の大きさの必要度に応じて、複数の電力負荷が電力を有効に利用し合うことができる。要求制御部は、電力負荷が複数の期間において異なる優先度で電力の消費量を増加させる場合に、期間毎に優先度を決定して、期間を示す期間情報と期間毎の優先度とを含む要求情報を燃料電池制御部に送信する。このため、複数の電力負荷が電力を更に有効に利用し合うことができる。

負荷制御部は、燃料電池制御部からキャンセル要求を受け取った場合に、キャンセル要求で示される電力の消費を取り消すとともに、既に受け取っている許可通知で許可された電力の消費のうち、更に取り消す必要のある電力の消費を選択し、当該電力の消費を取り消す旨を示すキャンセル通知を燃料電池制御部に送信する。このため、燃料電池の発電する電力を無駄に消費せずにすむ。

要求制御部は、負荷制御部が燃料電池制御部からキャンセル要求を受け取った場合に、キャンセル要求に従って電力の消費を取り消すことによって新たに電力の消費量を増加させる必要があることを条件として、新たに増加させる電力の消費量と、電力の消費量を増加させる期間と、優先度とを含む電力の消費スケジュールを新たに立て直し、当該スケジュールに基づいて、要求情報を燃料電池制御部に送信する。このため、電力負荷が目的とする動作を中止する必要がある場合であっても、再度電力負荷が目的とする動作を達成すべく電力を要求することができる。

燃料電池は、複数設けられており、燃料電池制御部は燃料電池毎に設けられている。要求制御部は、予め複数の燃料電池制御部のそれぞれに要求情報を送信する。燃料電池制御部は、要求制御部から新たな要求情報を受け取った場合に、既に許可通知によって許可した電力の消費のうち、新たな要求情報で示される優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消すことによって燃料電池から電力負荷へ供給することができる範囲の電力量を示す許可通知を負荷制御部に送信する。負荷制御部は、複数の燃料電池制御部から許可通知を受け取った場合に、許可通知で示される電力量の合計値が電力負荷の必要とする電力を上回ることを条件として、消費電力を増加させる。

燃料電池は複数設けられているので、幅広い負荷に変動に対応することができる。また燃料電池制御部は燃料電池毎に設けられているので、当該燃料電池制御部が管理する燃料電池が電力を供給することができるか否かを判断するだけで応答を返却することができる。このため、より高速に応答することができる。また燃料電池制御部は要求制御部から新たな要求情報を受け取った場合に、既に許可通知によって許可した電力の消費のうち、新たな要求情報で示される優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消すことによって燃料電池から電力負荷へ供給することができる範囲の電力量を示す許可通知を負荷制御部に送信するので、燃料電池が供給することのできる電力の範囲内で電力を有効に利用することができる。また、電力負荷は、燃料電池が供給することができる電力を事前に知ることができるので、いずれの燃料電池から電力の供給を受け取るべきかを事前に判断することができる。また負荷制御部は複数の燃料電池制御部から許可通知を受け取った場合に、許可通知で示される電力量の合計値が電力負荷の必要とする電力を上回ることを条件として、消費電力を増加させるので、電力負荷が必要とする電力を受け取ることができない場合に、電力の消費を開始することを防ぎ、電力の需給を安定させることができる。

負荷制御部は、燃料電池制御部から許可通知を受け取った場合に、いずれの燃料電池から電力を受け取るかを選択し、選択した各々の燃料電池から受け取る電力の大きさを許可通知で示される電力量の範囲内で決定し、選択した１以上の燃料電池制御部に対して、各々の燃料電池から受け取る電力の大きさを示す選択通知を送信する。燃料電池制御部は、負荷制御部から選択通知を受け取った場合に、選択通知で示される電力を燃料電池が供給することができないことを条件として、キャンセル要求を負荷制御部に送信する。

負荷制御部は燃料電池制御部から許可通知を受け取った場合に、いずれの燃料電池から電力を受け取るかを選択し、選択した各々の燃料電池から受け取る電力の大きさを許可通知で示される電力量の範囲内で決定し、選択した１以上の燃料電池制御部に対して、各々の燃料電池から受け取る電力の大きさを示す選択通知を送信するので、複数の燃料電池を制御する統括制御部を設けることなく、電力負荷に電力を供給するか否かを各燃料電池が独立して判断することができる。このため、システム全体の制御方法を変更することなく、新たな燃料電池を増設することができる。また燃料電池制御部は負荷制御部から選択通知を受け取った場合に、選択通知で示される電力を燃料電池が供給することができないことを条件として、キャンセル要求を負荷制御部に送信するので、必要以上に電力の消費が取り消されることを防げる。

本発明の他の形態における燃料電池システム制御方法は、燃料電池の電力を消費する電力負荷が電力の消費量を増加させる場合に、電力消費の増加量と、電力を消費する優先度を示す要求情報を燃料電池の制御部に予め送信する要求制御ステップと、燃料電池の制御部が要求情報を受け取った場合に、電力負荷へ燃料電池から更に電力を供給することができることを条件として、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信するとともに、許可通知によって許可した電力消費の優先度を要求情報で示される優先度に基づいて記憶する燃料電池制御ステップと、許可通知を受け取ったことを条件として電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御ステップとを備え、燃料電池制御ステップは、燃料電池の制御部が受け取った新たな要求情報で示される電力消費の増加量を燃料電池が供給することができない場合に、既に許可通知によって許可した電力の消費のうち、新たな要求情報で示される優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消すことによって新たな要求情報で示される電力消費の増加量を燃料電池が供給できることを条件として、新たな要求情報に対して許可通知を送信し、かつ、新たな要求情報で示される優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消す旨のキャンセル要求を送信する。負荷制御ステップは、燃料電池の制御部からキャンセル要求を受け取った場合に、キャンセル要求で示される電力の消費を取り消す。

本発明の他の形態における建造物は、燃料電池と、燃料電池が発電した電力により動作する電力負荷と、電力負荷が電力の消費量を増加させる場合に、電力消費の増加量と、電力を消費する優先度を示す要求情報を予め送信する要求制御部と、要求制御部から要求情報を受け取った場合に、電力負荷へ燃料電池が更に電力を供給することができることを条件として、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信する燃料電池制御部と、許可通知を燃料電池制御部から受け取ったことを条件として電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御部とを備え、燃料電池制御部は、許可通知によって既に許可した電力消費の優先度を、要求情報で示される優先度に基づいて記憶しており、要求制御部から受け取った新たな要求情報で示される電力消費の増加量を燃料電池が供給することができない場合に、既に許可通知によって許可した電力の消費のうち、新たな要求情報で示される優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消すことによって新たな要求情報で示される電力消費の増加量を燃料電池が供給できることを条件として、新たな要求情報に対して許可通知を負荷制御部に送信し、かつ、新たな要求情報で示される優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消す旨のキャンセル要求を負荷制御部に送信する。負荷制御部は、燃料電池制御部からキャンセル要求を受け取った場合に、キャンセル要求で示される電力の消費を取り消す。

なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。

本発明によれば、燃料電池から電力負荷への電力の供給不足を未然に防ぎつつ、電力負荷が電力を有効に利用できる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求にかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の開発手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成の一例を示す図である。本実施形態は、燃料電池が発電する電力を有効に利用できる燃料電池システムを提供することを目的とする。

燃料電池システム３０は、例えば複数の住居（１１０ａ〜１１０ｂ、以下１１０と総称する。）を含む建造物である集合住宅に電力を供給する。ここで、集合住宅とは、一の建築物に複数の住居１１０を設けたものであってよく、異なる領域に設けられた複数の建築物のそれぞれを住居１１０としたものであってもよい。

住居１１０ｂは、住居１１０ａと同一の構成要素を持つ。住居１１０ｂが持つ各構成要素の符号の末尾にｂの符号を付けることにより、住居１１０ｂの構成要素であることを識別する。すなわち、燃料電池システム３０は、複数の燃料電池（４０ａ〜４０ｂ、以下４０と総称する。）、複数の電力負荷（４４ａ〜４４ｂ、以下４４と総称する。）、燃料電池制御部５０、電力線７２、および通信網７４を備える。

以下、住居１１０ａの各構成要素の動作について説明する。燃料電池４０ａは、住居１１０ａのそれぞれに設けられ、電力負荷４４ａに電力を供給する。また、燃料電池４０ａが発電する電力は、電力線７２を介していずれの電力負荷４４に対しても供給できる。燃料電池４０ａは、例えば固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）である。燃料電池４０ａは、例えば住居１１０ａに供給される都市ガス、プロパンガス等を改質して、燃料となる水素ガスを生成するものであってよく、また外部から供給される水素ガスを燃料とするものであってもよい。また、燃料電池４０ａはバッテリを備えており、当該バッテリを、非常時に燃料電池システム３０を機能させるための電源として使用してよく、また、燃料電池システム３０を立ち上げるときの電源として使用してもよい。

電力負荷４４ａは、燃料電池４０が発電した電力により動作する。電力負荷４４ａは、電力の消費量を増加する前に、予め燃料電池制御部５０に電力の供給を要求する。そして、燃料電池制御部５０から電力の消費を許可されたことを条件として電力消費量を増加させる。このため、システム全体が電力不足に陥ることを未然に防げる。

以上、住居１１０ａの各構成要素の動作について説明したが、住居１１０ｂが持つそれぞれの各構成要素の動作は、住居１１０ａの各構成要素の動作と同一であるので説明を省略する。

このように、住居１１０のそれぞれに燃料電池４０が設けられているので、負荷の幅広い変動に対応することができる。また、電力負荷４４の必要とする電力をより少ない台数の燃料電池４０から供給することによって、燃料電池４０が部分負荷運転となることを避け、より高い運転効率で燃料電池４０を駆動することができる。

燃料電池制御部５０は、電力負荷４４から電力の供給を要求された場合に、要求された電力を燃料電池４０から供給することができることを条件として電力負荷４４に電力の消費を許可するとともに、燃料電池４０が発電する電力を増加させる。例えば燃料電池制御部５０は、全ての燃料電池４０が発電することのできる電力の上限値を予め定めており、要求された電力の合計値が当該上限値を越えない場合に、電力負荷４４に電力の消費を許可する。また、要求された電力の合計値が当該上限値を越える場合であっても、燃料電池制御部５０は電力負荷４４に許可することのできる範囲の電力の消費を許可する。このようにして、燃料電池システム３０の電力の需給を安定させることができる。

電力負荷４４、燃料電池制御部５０、および燃料電池４０は、通信網７４を介して接続される。通信網７４は、電力負荷４４と燃料電池制御部５０の間の通信信号、および燃料電池４０と燃料電池制御部５０の間の通信信号を媒介する。例えば、電力負荷４４は、通信網７４を介して電力を要求する信号を燃料電池制御部５０に送信し、燃料電池制御部５０は、通信網７４を介して電力の消費を許可する信号を電力負荷４４に送信する。通信網７４は、イーサーネット（登録商標）等の通信ネットワークを構成する通信網であってよい。また、電力負荷４４および燃料電池制御部５０が通信する他の方法としては、電力負荷４４および燃料電池制御部５０との間の通信信号を、電源の周波数より十分に高い高周波に変調し、電源ラインに重畳してもよい。

図２は、電力負荷４４ａの構成の一例を示す図である。電力負荷４４ａは、負荷部６４ａ、動作モードテーブル５６ａ、負荷制御部５８ａ、および要求制御部６６ａを備える。

以下、図２を用いて電力負荷４４ａの各構成要素の動作について説明する。負荷部６４ａは燃料電池４０から供給される電力を消費する。動作モードテーブル５６ａは、電力負荷４４ａの動作モードに応じた消費電力を格納する。例えば電力負荷４４ａが冷房機器であり、急速冷房と通常冷房の動作モードを持つとき、それぞれの動作モードで動作するために必要な消費電力をそれぞれの動作モードに対応づけて動作モードテーブル５６ａに格納する。

要求制御部６６ａは、電力負荷４４ａの消費電力を増やす必要がある場合に、予め燃料電池制御部５０に電力を要求する旨を示す要求情報を送信する。このとき、動作モードテーブル５６ａを参照して増加させる必要のある消費電力を判断し、増加必要量を燃料電池制御部５０に要求情報として送信する。負荷制御部５８ａは、燃料電池制御部５０から電力の消費を許可された場合に、燃料電池制御部５０から許可された電力量に応じて電力負荷４４ａの消費電力を増加させる。このとき負荷制御部５８ａは、動作モードテーブル５６ａを参照し、許可された電力量の範囲内で動作することのできる動作モードを判断し、負荷部６４ａを制御して当該動作モードに遷移してよい。

以上、電力負荷４４ａの各構成要素の動作を説明したが、住居１１０ｂの電力負荷４４ｂは電力負荷４４ａと同一の構成要素を有し、電力負荷４４ｂの各構成要素は電力負荷４４ａの各構成要素と同一の動作をするので、説明を省略する。また、電力負荷４４ｂの有する各構成要素の符号の末尾にｂを付けることにより、いずれの電力負荷４４の構成要素であるかを識別する。

図３は、電力負荷４４が電力を要求する通信シーケンスの一例を示す図である。図３のシーケンスでは、燃料電池制御部５０が電力負荷４４ｂに対して電力の消費を既に許可しており、その後に電力負荷４４ａから電力の要求を受ける場合のシーケンスである。

要求制御部６６ａは、電力負荷４４ａの消費電力を増やす必要がある場合に、電力の消費を増加するスケジュールを決定する（Ｓ２０１）。Ｓ２０１において要求制御部６６ａは、増加させる電力量、電力を消費する優先度、電力の消費を増加させる時刻、および電力の消費を増加させる期間を含む電力の消費情報を決定する。要求制御部６６ａは、Ｓ２０１で決定した電力の消費情報を示す要求情報を燃料電池制御部５０に送信する（Ｓ２０２）。

燃料電池制御部５０は、要求制御部６６ａから受け取った要求情報に基づいて、要求された電力を供給できるか否かを判定する（Ｓ２０３）。Ｓ２０３において燃料電池制御部５０は、要求情報で要求される電力を供給できるか否かを判断する。要求情報で要求される電力を供給できない場合には、燃料電池制御部５０はＳ２０２で受け取った要求情報で示される優先度よりも優先度の低い電力の消費を取り消すことによって要求情報で要求される電力を供給できるか否かを判断する。このために燃料電池制御部５０は、要求情報に対して電力の消費を許可する場合に、当該要求情報で示される電力量、電力を消費する優先度、電力の消費を増加させる時刻、および電力の消費を増加させる期間を記憶しておく。燃料電池制御部５０は、Ｓ２０３での判断に基づいて、要求情報で要求される電力を供給できる場合、または、優先度のより低い電力の消費を取り消すことによって電力を供給できる場合は、電力の消費を許可する旨を示す許可通知を要求制御部６６ａに送信する（Ｓ２０４）。

燃料電池制御部５０は、Ｓ２０２において受信した要求情報に基づいて、燃料電池４０ａおよび燃料電池４０ｂの出力を調整する（Ｓ２１６）。この場合、燃料電池４０の総合的な発電効率が最も高くなるよう燃料電池４０のそれぞれが発電する電力量を調整することが望ましい。負荷制御部５８ａは、燃料電池制御部５０から許可通知を受け取ったことを条件として、負荷部６４ａを制御して電力の消費を開始させる（Ｓ２１８）。

燃料電池制御部５０は、Ｓ２０３において優先度のより低い電力の消費を取り消す必要があると判断した場合は、電力の消費の取り消しを要求するキャンセル要求を負荷制御部５８ｂに送信する（Ｓ２０６）。なお、ここでは、燃料電池制御部５０が負荷制御部５８ｂに対してＳ２０２の要求情報で示される電力の消費よりも低い優先度で電力の消費を許可しており、Ｓ２０２の要求情報で要求される電力を供給するためには、負荷制御部５８ｂに対して既に許可した電力の消費を取り消す必要がある場合を示す。

キャンセル要求を受信した負荷制御部５８ｂは、キャンセル要求で指示された電力の消費を取り消すとともに、既に許可通知で許可した他の電力の消費を取り消すか否かを決定する（Ｓ２０８）。例えば、電力負荷４４ｂが一連の動作を行う場合、その一部の動作で必要となる電力の消費をキャンセル要求に基づいて取り消すことによって、電力負荷４４ｂが一連の動作を停止せざるを得ない場合がある。このような場合に負荷制御部５８ｂは、キャンセル要求で示される電力の消費以外の部分についても電力の消費を更に取り消すことを燃料電池制御部５０に通知すべく、電力の消費を取り消す旨を示すキャンセル通知を燃料電池制御部５０に送信する（Ｓ２１０）。

続いて要求制御部６６ｂは、電力負荷４４ｂが必要とする動作を行うため、電力の消費スケジュールを新たに決定する（Ｓ２１２）。決定したスケジュールに基づいて、要求制御部６６ｂは要求情報を燃料電池制御部５０に送信する（Ｓ２１４）。

なおＳ２０４のように、キャンセル要求の送信（Ｓ２０６）よりも前に許可通知を送信するシーケンスは、電力負荷４４ｂがＳ２０６のキャンセル要求で指定する電力の消費を開始していない場合のシーケンスである。既に電力負荷４４ｂが電力の消費を開始している場合には、許可通知を送信する前にキャンセル要求を送信する。負荷制御部５８ｂはキャンセル要求を受け取った場合に、キャンセル要求で示される電力の消費を停止することができることを条件として、燃料電池制御部５０にキャンセル通知を送信する。燃料電池制御部５０は、負荷制御部５８ｂからキャンセル通知を受け取ったことを条件として、負荷制御部５８ａに許可通知を送信する。このように、燃料電池制御部５０がキャンセル通知を受け取った後に許可通知を送信することで、電力負荷４４ｂが電力の消費を停止した後に、電力負荷４４ａが電力の消費を開始させることができる。

以上説明したように、要求制御部６６が、電力負荷４４が電力の消費量を増加させる場合に、電力消費の増加量と、電力を消費する優先度を示す要求情報を予め送信するので、燃料電池制御部５０は電力負荷４４に電力を供給することができるか否かを予め判断できる。また、燃料電池４０の発電量を予め増加させておくことができる。

また、燃料電池制御部５０が、許可通知によって既に許可した電力消費の優先度を要求情報で示される優先度に基づいて記憶するので、新たに受け取った要求情報で要求される電力の消費の優先度と、既に許可した電力の消費と優先度とを比較することができる。さらに、要求制御部６６から受け取った新たな要求情報で示される電力消費の増加量を燃料電池４０が供給することができない場合でも、新たな要求情報で示される優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消すことによって新たな要求情報で要求された電力を燃料電池４０から供給できる場合には、新たな要求情報に対して許可通知を負荷制御部５８に送信するとともに、新たな要求情報で示される優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消すべくキャンセル通知を負荷制御部５８に送信するので、燃料電池４０の供給できる電力量以下に電力負荷４４の消費する電力を維持しつつ、電力の消費の優先度のより高い電力負荷４４に電力を供給することができる。

また、負荷制御部５８が燃料電池制御部５０から受け取ったキャンセル要求を基に電力の消費を取り消すので、電力の供給不足を未然に防ぎ、ひいては電力負荷４４を予め保護することができる。また、負荷制御部５８が、燃料電池制御部５０からキャンセル要求を受け取った場合に、キャンセル要求で示される電力の消費を取り消すとともに、既に許可通知によって許可された電力の消費のうち、更に取り消す必要のある電力の消費を選択し、当該電力の消費を取り消す旨を示すキャンセル通知を燃料電池制御部５０に送信するので、燃料電池４０の発電する電力を無駄に消費せずにすむ。

また、燃料電池制御部５０から受け取ったキャンセル要求に従って電力の消費を取り消すことによって、新たに電力の消費量を増加させる必要がある場合に、要求制御部６６が電力の消費スケジュールを新たに立て直し、当該スケジュールに基づいて、要求情報を燃料電池制御部５０に送信するので、キャンセル要求によって電力負荷４４が目的とする動作を中止する必要がある場合であっても、再度電力負荷４４が目的とする動作を達成すべく電力を要求することができる。

図４は、要求制御部６６が送信する要求情報の一例を示す図である。図４では、５個の要求情報が例示されている。要求情報は、負荷ＩＤ、要求番号、開始時刻、消費時間、電力、および優先度を要素として持つ。要求情報の要素「負荷ＩＤ」は、それぞれの電力負荷４４に割り当てられた一意な番号を示す。例えば要求制御部６６は、要求制御部６６に記憶された負荷ＩＤを要求情報に指定する。燃料電池制御部５０は、要求情報に含まれる負荷ＩＤによっていずれの電力負荷４４から受け取った要求情報であるかを識別できる。要求情報の要素「要求番号」は電力負荷４４が任意に設定する番号であり、送信した要求情報のそれぞれを電力負荷４４が識別できるよう要求制御部６６が設定する。要求情報の要素「開始時刻」は、電力負荷４４が電力の消費の増加を開始する時刻を示す。要求情報の要素「消費時間」は、電力負荷４４が電力の消費を継続する期間を示す。要求情報の要素「電力」は、電力負荷４４が増加させる電力の大きさを示す。要求情報の要素「優先度」は、電力負荷４４が消費する電力の優先度を示す。例えば、優先度の高い順に、１、２、および３の３種類の優先度を設定する。例えば待機電力などのように、電力の消費を取り消されることによって電力負荷４４の機能に支障が出る場合は、最も優先度が高い優先度１で電力の消費を要求する。

優先度は、電力の消費の取り消しを許容するか否かを示すものであってよい。例えば要求制御部６６は、電力の消費の取り消しを許容するものには優先度として１を設定し、電力の消費の取り消しを許容しないものには優先度として０を設定する。また優先度は、電力負荷４４のそれぞれに予め割り当てられた値であってもよい。

なお図４では、負荷ＩＤとして＃１２を持つ電力負荷４４が、要求番号＃１２１、＃１２２、＃１２３、および＃１２４によって識別される要求情報を燃料電池制御部５０に送信していることを示す。また負荷ＩＤとして＃１１を持つ電力負荷４４が、要求番号＃１１１で識別される要求情報を燃料電池制御部５０に送信していることを示す。

このように要求制御部６６は、電力の消費の増加を開始する時刻、電力の消費を継続する期間、増加させる電力の大きさ、および優先度の組み合わせで指定される要求情報を燃料電池制御部５０に送信する。つまり要求制御部６６は、電力負荷４４が増加させる電力の消費量のうち、一部の優先度が他の一部の優先度よりも高い場合には、優先度毎の電力消費の増加量を示す要求情報を燃料電池制御部５０に送信する。このようにして、電力負荷４４が消費する電力の大きさの必要度に応じて、複数の電力負荷４４が電力を有効に利用することができる。また、電力負荷４４が電力を消費する期間毎に優先度を決定して、期間を示す期間情報と期間毎の優先度とを含む要求情報を燃料電池制御部５０に送信する。このため、複数の電力負荷４４が電力を更に有効に利用することができる。

なお、要求情報に含まれる、電力の消費の増加を開始する時刻、電力の消費を継続する期間、増加させる電力の増加量、および電力の消費の優先度の一部または全てを、電力負荷４４の使用者が指示した少なくとも一の情報に基づいて電力負荷４４が決定してもよいし、電力負荷４４の使用者の指示なしに電力負荷４４が決定してもよい。例えば、電力負荷４４が室内を冷房する冷房機器であるとき、要求制御部６６は、現在の室温、外気温、ならびに使用者から指示された目標温度に基づいて、増加すべき消費電力、電力の消費を開始する時刻、電力を消費する期間、および電力の消費の優先度をそれぞれ決定する。要求制御部６６が優先度を決定する場合、例えば現在の室温と目標温度との温度差が予め定めた温度差より大きい場合に、電力の消費の優先度をより高く設定する。

燃料電池制御部５０は、要求情報で示される電力の消費を許可する場合には、要求情報に含まれる負荷ＩＤで識別される電力負荷４４の負荷制御部５８に対して、当該要求情報で示される要求番号を含む許可通知を送信する。また、燃料電池制御部５０は、供給することのできる範囲内の電力情報を許可通知に含めて送信してもよい。例えば燃料電池制御部５０は、要求番号、許可する範囲の電力量、電力の消費の開始を許可する開始時刻、および許可する消費時間を許可通知に含めて送信してもよい。負荷制御部５８は、燃料電池制御部５０から受け取った許可通知で示される許可された範囲内で消費電力を増加させる。

燃料電池制御部５０は、受け取った要求情報に対して許可通知を送信する場合に、要求情報に含まれる情報を記憶しておく。例えば燃料電池制御部５０は、要求情報に含まれる負荷ＩＤ、要求番号、開始時刻、消費時間、電力、および優先度を記憶しておく。また燃料電池制御部５０は、供給することのできる範囲内の電力情報を許可通知に含めて送信した場合には、許可通知によって許可した範囲の電力情報を記憶しておく。例えば燃料電池制御部５０は、要求情報で要求された負荷ＩＤ、要求番号、および優先度、ならびに、電力の消費の開始を許可する開始時刻、許可する電力の消費時間、および許可する範囲の電力量を記憶しておく。

図５は、キャンセル要求の一例を示す図である。キャンセル要求は、要求番号と電力の情報を含む。要求番号には、燃料電池制御部５０が電力の消費を取り消す要求番号が指定される。電力値には取り消す必要のある電力値が指定される。

負荷制御部５８は許可通知を受け取った場合に、許可通知で示される情報を記憶しておく。負荷制御部５８はキャンセル要求で示される要求番号に基づいて、記憶しておいた許可通知の情報からいずれの電力の消費を取り消すかを識別し、当該電力の消費を取り消す。また負荷制御部５８は、キャンセル要求で指示された電力値に応じて電力の消費を削減する。

図６は、電力の消費を取り消す旨を示すキャンセル通知の一例を示す図である。キャンセル通知は、負荷ＩＤ、要求番号、および電力の情報を含む。負荷ＩＤには、要求情報と同様に電力負荷４４に設定された負荷ＩＤが指定される。要求番号には、電力の消費を取り消す要求番号が指定される。電力には、電力の消費を取り消す電力が指定される。なお、負荷制御部５８がキャンセル要求で受け取った電力の消費を取り消す場合には、電力にはキャンセル要求で指示された電力以上の電力を指定する。燃料電池制御部５０は、キャンセル通知に含まれる負荷ＩＤと要求番号によって、既に許可した電力の消費の中から取り消すべき電力の消費を判別する。また、燃料電池制御部５０は、取り消す電力値を判断することができる。

また、負荷制御部５８は許可通知を受け取った後に、許可された電力の消費に対して、優先度を変更してもよい。この場合、負荷制御部５８は、優先度変更情報を燃料電池制御部５０に送信する。優先度変更情報は、例えば負荷ＩＤ、要求番号、および変更する優先順位を含む。これによって、電力の消費の優先度が時間的に変わる場合でも、優先度を適切に変更することで電力を有効に消費できる。例えば、電力負荷４４が冷房装置である場合に、室内の温度と目標温度に基づいて電力の消費の優先度を決定し、予め燃料電池制御部５０に要求情報を送信する。負荷制御部５８は室内の温度が時間の経過とともに当初予想した以上に高まったことを検知した場合に、要求情報で要求した優先度よりも高い優先度を示す優先度変更情報を燃料電池制御部５０に送信する。

また、要求制御部６６は、電力の消費時間を決めることができない場合は、要求情報で指定する消費時間を定めずに要求情報を送信してもよい。燃料電池制御部５０はこのような要求情報を受け取った場合に、電力を供給することのできる範囲の消費時間を示す許可通知を負荷制御部５８に送信する。また電力負荷４４が時間的な幅を持って電力の消費を開始してもよい場合には、要求制御部６６は電力の消費を開始する期限を示す情報を要求情報とともに送信してもよい。この場合に要求制御部６６は、例えば要求情報の開始時刻の代わりに、電力の消費を開始する期限を秒単位で指定する。燃料電池制御部５０はこのような要求情報を受け取った場合に、要求情報で示される期限までに要求された電力を供給できるよう電力の消費を開始させる時刻を決定し、決定した時刻を許可通知で通知する。このとき燃料電池制御部５０は、燃料電池４０の発電効率が最も高くなるよう電力負荷４４が電力の消費を開始させる時刻を決定することが望ましい。

また、要求制御部６６は、複数の要求情報で構成される電力の消費パターンを燃料電池制御部５０に要求してもよい。この場合に要求制御部６６は、電力の消費パターンが複数の要求情報から構成される旨を示す消費パターン情報を、当該複数の要求情報とともに送信してもよい。例えば要求制御部６６は、負荷ＩＤと、当該複数の要求情報で指定する複数の要求番号を含む消費パターン情報を、当該複数の要求情報とともに燃料電池制御部５０に通知する。燃料電池制御部５０はこのような消費パターン情報を受け取った場合に、消費パターン情報に含まれる負荷ＩＤおよび複数の要求番号、ならびに当該複数の要求番号で指定される要求情報で構成される電力の消費パターンを判断し、当該電力の消費パターンに沿って電力を供給できる場合に、複数の要求情報のそれぞれに対する複数の許可通知を負荷制御部５８に送信する。このように、電力負荷４４が一連の動作をする場合に必要な複数の要求情報を消費パターン情報によって一括して要求し、燃料電池制御部５０が消費パターン情報で示される複数の要求情報で要求される電力を供給できるか否かを一括して判断するので、燃料電池制御部５０が個々の要求情報に対してキャンセル通知を送信することがないため、燃料電池システム３０を更に安定させることができる。

また要求制御部６６は、複数の要求情報で構成される電力の消費パターンを要求する場合に、複数の要求情報に含まれる開始時刻に、要求制御部６６が定める任意の基準時刻からの相対的な時刻を設定してもよい。この場合に要求制御部６６は、当該基準時刻を示す時刻を含む消費パターン情報を燃料電池制御部５０に送信する。また消費を開始する期限を含む消費パターン情報を燃料電池制御部５０に送信してもよい。要求制御部６６がこのような要求情報を送信することで、燃料電池制御部５０は電力負荷４４に対して消費パターンで示される電力の消費をより適切な時刻に開始させることができる。

図７は、要求情報に基づいた電力消費の時間発展の一例を示す図である。図７の要求情報に基づく電力消費スケジュールは、図４で例示した要求情報を基にしたスケジュールである。以下、電力負荷４４ａおよび電力負荷４４ｂは、それぞれ＃１１および＃１２の負荷ＩＤを持つとする。

図７の要求情報に基づく電力消費スケジュールは、要求番号が＃１２１、＃１２２、＃１２３、および＃１２４で示される電力の消費を電力負荷４４ｂに対して許可しており、さらに、要求番号が＃１１１で示される電力の消費を電力負荷４４ａから新たに要求された場合を示す。当該電力消費スケジュールによれば、時刻１０：０１から時刻１０：０２にかけて、燃料電池４０が供給することのできる電力の上限値を２００Ｗ越える。一方で＃１２３で示される電力の消費量は２００Ｗであり、なおかつ、要求番号＃１２３で示される優先度３は、要求番号＃１１１で示される優先度２よりも低い。このとき燃料電池制御部５０は、優先度のより低い＃１２３で示される要求情報で示される電力の消費を取り消すべくキャンセル要求を負荷制御部５８ｂに送信し、負荷制御部５８ａに対しては許可通知を送信して＃１１１で示される電力の消費を許可する。

また、＃１２３で示される電力の消費に対してキャンセル要求を受け取った負荷制御部５８ｂは、＃１２３の電力の消費を取り消す。また負荷制御部５８ｂは、要求番号が＃１２２、＃１２３、および＃１２４で示される電力を消費することで電力負荷４４ｂが一連の動作を行うことができる場合、＃１２３で示される電力の消費を取り消すことによって、＃１２２および＃１２４で示される電力を消費する必要がなくなる。したがって負荷制御部５８ｂは、要求番号が＃１２２および＃１２４で示される電力の消費も取り消すべく、キャンセル通知を燃料電池制御部５０に送信する。さらに要求制御部６６ｂは、電力の消費スケジュールを再度立て直し、立て直した消費スケジュールに基づいて、図７の再スケジュール後の要求情報に基づく電力消費スケジュールに示されるように、要求番号＃１２５、＃１２６、および＃１２７で示される電力の増加を要求すべく要求情報を燃料電池制御部５０に送信する。

以上説明したように本実施形態の燃料電池システム３０では、燃料電池４０から電力負荷４４への電力の供給不足を未然に防ぎつつ、電力負荷４４が燃料電池４０の発電する電力を有効に利用することができる。

図８は、燃料電池システム３０の構成の他の例を示す。本実施形態では、燃料電池４０毎に燃料電池制御部５０が備えられる他は、第１の実施形態と同様である。本実施形態では、要求制御部６６ａはそれぞれの燃料電池制御部５０に要求情報を送信する。燃料電池制御部５０はそれぞれの燃料電池４０が電力負荷４４に供給できる上限値を予め記憶しておく。そして、燃料電池制御部５０は、要求情報を受け取った場合にそれぞれの燃料電池４０が許容することのできる電力の増加量を負荷制御部５８に許可通知として通知する。負荷制御部５８は、複数の燃料電池制御部５０から許可通知を受け取った場合に、許可通知で示される電力量の合計値が電力負荷４４の必要とする電力を上回ることを条件として消費電力を増加させる。

このように、本実施形態の燃料電池システム３０では、燃料電池制御部５０が燃料電池４０毎に設けられているので、燃料電池制御部５０はそれぞれの燃料電池４０が電力を供給することができるか否かを判断するだけで応答を返却することができる。このため、より高速に応答することができる。また、負荷制御部５８が複数の燃料電池制御部５０から許可通知を受け取った場合に、許可通知で示される電力量の合計値が電力負荷４４の必要とする電力を上回ることを条件として消費電力を増加させるので、電力負荷４４が必要とする電力を受け取ることができない場合に電力の消費を開始することを防ぎ、燃料電池から電力負荷４４への電力の供給不足を未然に防ぐことができる。

図９は、電力負荷４４が電力を要求するシーケンスの一例を示す。図９のシーケンスでは、燃料電池制御部５０ａおよび燃料電池制御部５０ｂが電力負荷４４ｂに対して電力の消費を既に許可しており、その後に電力負荷４４ａから電力の要求を受ける場合のシーケンスである。

要求制御部６６ａは、電力負荷４４ａの消費電力を増やす必要がある場合に、電力の消費を増加するスケジュールを決定する（Ｓ６０１）。要求制御部６６ａは、燃料電池制御部５０ａおよび燃料電池制御部５０ｂのそれぞれに要求情報を送信する（Ｓ６０２およびＳ６０３）。燃料電池制御部５０ａは、要求制御部６６ａからの要求情報で示される電力に対して、燃料電池４０ａが供給できる範囲の電力を決定する（Ｓ６０４）。同様に燃料電池制御部５０ｂは、要求制御部６６ａからの要求情報で要求される電力に対して、燃料電池４０ｂが供給できる範囲の電力を決定する（Ｓ６０５）。燃料電池制御部５０ａは、Ｓ６０４において決定した、供給できる範囲の電力を示す許可通知を負荷制御部５８ａに送信する（Ｓ６０８）。同様に燃料電池制御部５０ｂは、Ｓ６０４において決定した、供給できる範囲の電力を示す許可通知を負荷制御部５８ａに送信する（Ｓ６０９）。

負荷制御部５８ａは、燃料電池制御部５０ａおよび燃料電池制御部５０ｂから受け取った許可通知に基づいて、いずれの燃料電池４０から電力を受け取るかを選択し、選択した１以上の燃料電池４０から受け取る電力量を決定する（Ｓ６１０）。Ｓ６１０において燃料電池４０ａを選択した場合は、燃料電池４０ａから受け取る電力量、および燃料電池４０ａが許可した電力の消費を取り消させる優先度を示す選択通知を燃料電池制御部５０ａに送信する（Ｓ６１２）。また、燃料電池４０ｂから電力を受け取らない場合には、電力の要求を取り消す旨を示す信号を燃料電池制御部５０ｂに送信する（Ｓ６１３）。

燃料電池制御部５０ａは、負荷制御部５８ａから受け取った選択通知に基づいて、燃料電池４０ａの出力を調整する（Ｓ６１６）。そして負荷制御部５８ａは電力の消費を開始する（Ｓ６１８）。

燃料電池制御部５０ａは選択通知を受け取った場合に、選択通知で示される電力量を供給するために取り消す必要のある電力の消費を優先度に基づいて判断し、当該電力の消費を取り消すべくキャンセル要求を負荷制御部５８ｂに送信する（Ｓ６２０）。キャンセル要求を受信した負荷制御部５８ｂは、キャンセル要求で指示された電力の消費を取り消すとともに、既に許可通知を受け取った他の電力の消費の中で、取り消すべき電力の消費を決定する（Ｓ６２４）。負荷制御部５８ｂは、Ｓ６２４で決定した電力の消費を取り消すべく、キャンセル通知を燃料電池制御部５０ａおよび燃料電池制御部５０ｂに送信する（Ｓ６２６およびＳ６２７）。

続いて要求制御部６６ｂは、電力負荷４４ｂが必要とする動作を行うため、電力の消費スケジュールを新たに決定する（Ｓ６３０）。要求制御部６６ｂは、Ｓ６３０で決定したスケジュールに基づいて、要求情報を燃料電池制御部５０に送信する（Ｓ６３２およびＳ６３３）。

なお、燃料電池制御部５０が、電力負荷４４ｂが既に開始している電力の消費を取り消す必要がある場合には、Ｓ６０９の許可通知を負荷制御部５８ａに送信する前に、負荷制御部５８ｂにキャンセル要求を送信する。キャンセル要求を受け取った負荷制御部５８ｂは、キャンセル要求で示される電力の消費を停止した後に、燃料電池制御部５０にキャンセル通知を送信する。燃料電池制御部５０は、負荷制御部５８ｂからキャンセル通知を受け取ったことを条件として、負荷制御部５８ａに許可通知を送信する。このようにして、電力負荷４４ｂが取り消すべき電力の消費を停止した後に、電力負荷４４ａが電力の消費を開始させることができる。

以上説明したように、燃料電池制御部５０が、要求制御部６６から新たな要求情報を受け取った場合に、既に許可通知によって許可した電力の消費のうち、新たな要求情報で示される優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消すことによって燃料電池４０から電力負荷４４へ供給することができる範囲の電力量を示す許可通知を負荷制御部５８に送信するので、燃料電池４０が供給することのできる電力の範囲内で電力を有効に利用することができる。また、電力負荷４４は、燃料電池４０が供給することができる電力を事前に知ることができるので、いずれの燃料電池４０から電力の供給を受け取るべきかを事前に判断することができる。また、燃料電池制御部５０は、選択通知を受け取った後に、選択通知で示される電力を燃料電池４０が供給できないことを条件としてキャンセル要求を負荷制御部５８に送信するので、それぞれの燃料電池４０が分担する部分の電力を供給するために他の電力の消費を取り消すか否かを判断すればよいので、必要以上に電力の消費が取り消されることを防げる。

このように本実施形態の燃料電池システム３０では、複数の燃料電池４０を制御する統括制御部を設けることなく、電力負荷４４に電力を供給するか否かを各燃料電池４０が独立して判断することができる。このためシステム全体の制御方法を変更することなく、新たな燃料電池４０を増設することができる。

図１０は、要求制御部６６が送信する要求情報の一例を示す。図１０では、４個の要求情報が例示されている。本実施形態における要求情報は、第１の実施形態と同様に負荷ＩＤ、要求番号、開始時刻、消費時間、電力、および優先度の情報を含む。要求情報を構成する要素は、第１の実施形態と同じ意味を持つ。

図１１は、燃料電池制御部５０が送信する許可通知の一例を示す。図１１は、図１０で例示した要求情報に対して、燃料電池制御部５０が送信した許可通知の一例である。なお、この燃料電池システム３０では、優先度の高い順に優先度１、２、および３が設定されているものとする。許可通知は、燃料電池ＩＤ、要求番号、開始時刻、消費時間、電力、ならびに、優先度１、２、３のそれぞれに対するキャンセル電力量を要素として持つ。燃料電池ＩＤおよび各キャンセル電力量以外の各要素は、第１の実施形態の許可通知と同じ意味を有するので説明を省略する。燃料電池ＩＤは、それぞれの燃料電池４０に割り当てられた一意な番号を示す。例えばそれぞれの燃料電池４０が有する燃料電池制御部５０に記憶された燃料電池ＩＤが許可通知に設定される。電力負荷４４は許可通知に含まれる燃料電池ＩＤによって、いずれの燃料電池制御部５０から送信された許可通知であるかを識別する。優先度１のキャンセル電力量は、当該許可通知で許可するために取り消す必要のある電力の消費のうち、優先度１を持つものの消費電力量の合計値を示す。なお当該許可通知で電力の消費を許可するために優先度１の電力の消費を取り消す必要がない場合には、優先度１のキャンセル電力量として０を設定する。同様に、優先度２のキャンセル電力量および優先度３のキャンセル電力量は、当該許可通知で許可するために取り消す必要のある電力の消費のうち、それぞれ優先度２および優先度３を持つものの消費電力量の合計値を示す。

図１１で例示される許可通知は、図１０で例示される要求情報のうち、要求番号が＃１２１、＃１２２、および＃１２４で示される要求情報に対する許可通知である。また、要求番号が＃１２１で示される要求情報を許可するために、優先度２を持つ電力の消費から５０Ｗの電力の消費を３６０秒間取り消す必要がある場合には、要求番号＃１２１の許可通知で示されるように、優先度２のキャンセル電力量に５Ｗｈを設定する。また、要求番号＃１２２で示される要求情報によって要求される４００Ｗの電力に対して、燃料電池４０が供給できる電力の上限が２００Ｗである場合には、要求番号＃１２２の許可通知で示されるように、電力に２００Ｗを設定する。また、要求番号＃１２４で示される要求情報によって要求される６０秒間の電力の消費時間に対して、燃料電池４０が供給できる期間が３０秒である場合には、要求番号＃１２４の許可通知で示されるように、消費時間に３０秒を設定する。

このように、それぞれの燃料電池制御部５０は、それぞれの燃料電池４０が供給できる範囲の電力量を示す許可通知として負荷制御部５８に送信する。

負荷制御部５８は、それぞれの燃料電池制御部５０から受け取った許可通知に基づいて、電力を受け取る燃料電池４０を選択し、選択した燃料電池４０から受け取る電力量を決定する。負荷制御部５８は、一の要求情報に対して複数の燃料電池制御部５０から許可通知を受け取った場合に、できるだけ他の電力の消費を取り消すことがないよう許可通知の内容に基づいて燃料電池４０の選択と受け取る電力量の決定を行う。また負荷制御部５８は、他の電力の消費を取り消す必要がある場合でも、高い優先度をもつ電力の消費をできるだけ取り消さないよう許可通知に基づいて判断する。

例えば負荷制御部５８は、一の要求情報に対して複数の燃料電池制御部５０から許可通知を受け取った場合に、それぞれの許可通知で示されるキャンセル電力量が０を越える最大の優先度を比較して、当該最大の優先度が最も低い許可通知で示される燃料電池４０を優先的に選択する。また負荷制御部５８は、許可通知で示されるキャンセル電力量が最も小さいものを選択し、さらに、選択する燃料電池４０が最も少数となるように、燃料電池４０を選択する。このようにして負荷制御部５８は、許可通知に基づいてそれぞれの燃料電池４０から受け取る電力量、消費を開始する時刻、および消費する時間を決定し、決定した内容を選択通知として燃料電池制御部５０に送信する。なお選択通知は、負荷ＩＤ、要求番号、開始時刻、消費時間、電力、および優先度の情報を含む。選択通知の各要素は、要求情報と同様のものを意味する。なお選択通知の優先度は、予め送信した要求情報で指定した優先度を変更する場合に指定されるものであり、予め送信した要求情報で指定した優先度以下の優先度を指定する。

燃料電池制御部５０は送信した許可通知の情報を記憶しており、負荷制御部５８から受け取った選択通知で指定された負荷ＩＤおよび要求番号に基づいて、いずれの許可通知に対する選択通知であるかを識別して、選択通知で示される電力、開始時刻、および消費時間に基づいて、記憶した許可通知の情報を更新する。このようにして、燃料電池制御部５０は、電力負荷４４の消費する電力を適切に管理する。

図１２は、燃料電池制御部５０が要求情報を受け取った場合の動作の一例を示す図である。燃料電池制御部５０は、要求情報で示される電力を供給するために他の電力の消費を取り消すことなく燃料電池４０から電力を供給することができるか否かを判別する（Ｓ６４４）。Ｓ６４４において燃料電池制御部５０は、要求情報で示される電力を電力負荷４４に供給することができる場合には、各優先度に対するキャンセル電力量に０を設定して許可通知を送信し（Ｓ６４６）、処理を終了する。

Ｓ６４４において燃料電池制御部５０は、要求情報で示される電力を電力負荷４４に供給することができない場合には、取り消すことのできる電力の消費が存在するか否かを判別する（Ｓ６４８）。Ｓ６４８において燃料電池制御部５０は、受け取った要求情報で示される優先度よりも低い優先度を有する電力の消費が存在するか否かを判別する。Ｓ６４８において、取り消すことのできる電力の消費が存在する場合には、より低い優先度を有する電力の消費を取り消すことによって、要求情報で要求される電力を供給できるか否かを判別する（Ｓ６５０）。Ｓ６５０において、より低い優先度を有する電力の消費を取り消すことによって要求される電力を供給できる場合には、要求情報で要求される電力を供給するために取り消す必要のある電力の消費を決定し、取り消す優先度毎に取り消した電力量を合計したものをキャンセル電力量として設定し（Ｓ６５２）、設定したキャンセル電力量を含む許可通知を送信し（Ｓ６４６）、処理を終了する。

Ｓ６５０において、要求される電力を供給できない場合には、取り消すことによって供給できる範囲の電力値、ならびに供給できる範囲の開始時刻と期間を設定する（Ｓ６５４）。さらに、Ｓ６５２でキャンセル電力量を設定し、Ｓ６５４およびＳ６５２で設定した情報に基づいて許可通知を送信し（Ｓ６４６）、処理を終了する。

Ｓ６４８において、取り消すことのできる電力の消費が存在しない場合には、要求情報で要求された電力の一部を供給できるか否かを判別する（Ｓ６５６）。Ｓ６５６において、要求された電力の一部を供給できる場合には、供給できる範囲の電力値、ならびに供給できる範囲の開始時刻と期間を設定する（Ｓ６５８）。Ｓ６５８において設定した、供給できる範囲の電力値、ならびに供給できる範囲の開始時刻および期間に基づいて許可通知を送信し（Ｓ６４６）、処理を終了する。Ｓ６５６において、要求された電力の一部を供給できない場合は、許可通知を送信せずに処理を終了する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることができることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本発明の実施形態に係る燃料電池システム３０の構成の一例を示す。 電力負荷４４ａの構成の一例を示す。 電力負荷４４が電力を要求する通信シーケンスの一例を示す。 要求制御部６６が送信する要求情報の一例を示す。 キャンセル要求の一例を示す。 電力の消費を取り消す旨を示すキャンセル通知の一例を示す。 要求情報に基づいた電力消費の時間発展の一例を示す。 燃料電池システム３０の構成の他の例を示す。 電力負荷４４が電力を要求するシーケンスの一例を示す。 要求制御部６６が送信する要求情報の一例を示す。 燃料電池制御部５０が送信する許可通知の一例を示す。 燃料電池制御部５０が要求情報を受け取った場合の動作の一例を示す。

符号の説明

３０・・・燃料電池システム、４０・・・燃料電池、４４・・・電力負荷、５０・・・燃料電池制御部、５６・・・動作モードテーブル、６６・・・要求制御部、５８・・・負荷制御部、７２・・・電力線、７４・・・通信網

Claims (13)

1. 燃料電池と、
   前記燃料電池が発電した電力により動作する電力負荷と、
   前記電力負荷が電力の消費量を増加させる場合に、電力消費の増加量と、電力を消費する優先度を示す要求情報を予め送信する要求制御部と、
   前記要求制御部から前記要求情報を受け取った場合に、前記電力負荷へ前記燃料電池が更に電力を供給することができることを条件として、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信する燃料電池制御部と、
   前記許可通知を前記燃料電池制御部から受け取ったことを条件として、前記電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御部と
   を備え、
   前記燃料電池制御部は、前記許可通知によって既に許可した電力消費の優先度を、前記要求情報で示される前記優先度に基づいて記憶しており、前記要求制御部から受け取った新たな前記要求情報で示される電力消費の増加量を前記燃料電池が供給することができない場合に、既に前記許可通知によって許可した電力の消費のうち、新たな前記要求情報で示される前記優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消すことによって新たな前記要求情報で示される電力消費の増加量を前記燃料電池が供給できることを条件として、新たな前記要求情報に対して前記許可通知を前記負荷制御部に送信し、かつ、新たな前記要求情報で示される前記優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消す旨のキャンセル要求を前記負荷制御部に送信し、
   前記負荷制御部は、前記燃料電池制御部から前記キャンセル要求を受け取った場合に、前記キャンセル要求で示される電力の消費を取り消す燃料電池システム。
2. 前記要求制御部は、前記電力負荷が増加させる電力の消費量の、一部の優先度が他の一部の優先度よりも高い場合に、前記優先度毎の電力消費の増加量を示す前記要求情報を前記燃料電池制御部に送信する請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記要求制御部は、前記電力負荷が複数の期間において異なる優先度で電力の消費量を増加させる場合に、期間毎に優先度を決定して、前記期間を示す期間情報と前記期間毎の優先度とを含む前記要求情報を前記燃料電池制御部に送信する請求項２に記載の燃料電池システム。
4. 前記負荷制御部は、前記燃料電池制御部から前記キャンセル要求を受け取った場合に、前記キャンセル要求で示される電力の消費を取り消すとともに、既に受け取っている前記許可通知で許可された電力の消費のうち、更に取り消す必要のある電力の消費を選択し、選択した電力の消費を取り消す旨を示すキャンセル通知を前記燃料電池制御部に送信する請求項３に記載の燃料電池システム。
5. 前記要求制御部は、前記負荷制御部が前記燃料電池制御部から前記キャンセル要求を受け取った場合に、前記キャンセル要求に従って電力の消費を取り消すことによって新たに電力の消費量を増加させる必要があることを条件として、新たに増加させる電力の消費量と、電力の消費量を増加させる期間と、前記優先度とを含む電力の消費スケジュールを新たに立て直し、当該スケジュールに基づいて、前記要求情報を前記燃料電池制御部に送信する請求項４に記載の燃料電池システム。
6. 前記燃料電池は、複数設けられており、
   前記燃料電池制御部は、前記燃料電池毎に設けられており、
   前記要求制御部は、予め複数の前記燃料電池制御部のそれぞれに前記要求情報を送信し、
   前記燃料電池制御部は、前記要求制御部から新たな前記要求情報を受け取った場合に、既に前記許可通知によって許可した電力の消費のうち、新たな前記要求情報で示される前記優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消すことによって前記燃料電池から前記電力負荷へ供給することができる範囲の電力量を示す前記許可通知を前記負荷制御部に送信し、
   前記負荷制御部は、複数の前記燃料電池制御部から前記許可通知を受け取った場合に、前記許可通知で示される電力量の合計値が前記電力負荷の必要とする電力を上回ることを条件として、前記電力負荷の消費電力を増加させる請求項５に記載の燃料電池システム。
7. 前記負荷制御部は、前記燃料電池制御部から前記許可通知を受け取った場合に、いずれの前記燃料電池から電力を受け取るかを選択し、選択した各々の前記燃料電池から受け取る電力の大きさを前記許可通知で示される電力量の範囲内で決定し、選択した１以上の前記燃料電池制御部に対して、各々の前記燃料電池から受け取る電力の大きさを示す選択通知を送信し、
   前記燃料電池制御部は、前記負荷制御部から前記選択通知を受け取った場合に、前記選択通知で示される電力を前記燃料電池が供給することができないことを条件として、前記キャンセル要求を前記負荷制御部に送信する請求項６に記載の燃料電池システム。
8. 燃料電池の電力を消費する電力負荷が電力の消費量を増加させる場合に、電力消費の増加量と、電力を消費する優先度を示す要求情報を前記燃料電池の制御部に予め送信する要求制御ステップと、
   前記燃料電池の制御部が前記要求情報を受け取った場合に、前記電力負荷へ前記燃料電池から更に電力を供給することができることを条件として、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信するとともに、前記許可通知によって許可した電力消費の優先度を前記要求情報で示される前記優先度に基づいて記憶する燃料電池制御ステップと、
   前記許可通知を受け取ったことを条件として、前記電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御ステップと
   を備え、
   前記燃料電池制御ステップは、前記燃料電池の制御部が受け取った新たな前記要求情報で示される電力消費の増加量を前記燃料電池が供給することができない場合に、既に前記許可通知によって許可した電力の消費のうち、新たな前記要求情報で示される前記優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消すことによって新たな前記要求情報で示される電力消費の増加量を前記燃料電池が供給できることを条件として、新たな前記要求情報に対して前記許可通知を送信し、かつ、新たな前記要求情報で示される前記優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消す旨のキャンセル要求を送信し、
   前記負荷制御ステップは、前記燃料電池の制御部から前記キャンセル要求を受け取った場合に、前記キャンセル要求で示される電力の消費を取り消す燃料電池システム制御方法。
9. 前記要求制御ステップは、予め複数の前記燃料電池の制御部のそれぞれに前記要求情報を送信し、
   燃料電池制御ステップは、新たな前記要求情報を受け取った場合に、既に前記許可通知によって許可した電力の消費のうち、新たな前記要求情報で示される前記優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消すことによって前記燃料電池から前記電力負荷へ供給することができる範囲の電力量を示す前記許可通知を送信し、
   前記負荷制御ステップは、複数の前記燃料電池の制御部から前記許可通知を受け取った場合に、前記許可通知で示される電力量の合計値が前記電力負荷の必要とする電力を上回ることを条件として、前記電力負荷の消費電力を増加させる請求項８に記載の燃料電池システム制御方法。
10. 前記負荷制御ステップは、複数の前記燃料電池の制御部から前記許可通知を受け取った場合に、いずれの前記燃料電池から電力を受け取るかを選択し、選択した各々の前記燃料電池から受け取る電力の大きさを前記許可通知で示される電力量の範囲内で決定し、選択した１以上の前記燃料電池の制御部に対して、各々の前記燃料電池から受け取る電力の大きさを示す選択通知を送信し、
    前記燃料電池制御ステップは、前記選択通知を受け取った場合に、前記選択通知で示される電力を前記燃料電池が供給することができないことを条件として、前記キャンセル要求を送信する請求項９に記載の燃料電池システム制御方法。
11. 燃料電池と、
    前記燃料電池が発電した電力により動作する電力負荷と、
    前記電力負荷が電力の消費量を増加させる場合に、電力消費の増加量と、電力を消費する優先度を示す要求情報を予め送信する要求制御部と、
    前記要求制御部から前記要求情報を受け取った場合に、前記電力負荷へ前記燃料電池が更に電力を供給することができることを条件として、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信する燃料電池制御部と、
    前記許可通知を前記燃料電池制御部から受け取ったことを条件として、前記電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御部と
    を備え、
    前記燃料電池制御部は、前記許可通知によって既に許可した電力消費の優先度を、前記要求情報で示される前記優先度に基づいて記憶しており、前記要求制御部から受け取った新たな前記要求情報で示される電力消費の増加量を前記燃料電池が供給することができない場合に、既に前記許可通知によって許可した電力の消費のうち、新たな前記要求情報で示される前記優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消すことによって新たな前記要求情報で示される電力消費の増加量を前記燃料電池が供給できることを条件として、新たな前記要求情報に対して前記許可通知を前記負荷制御部に送信し、かつ、新たな前記要求情報で示される前記優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消す旨のキャンセル要求を前記負荷制御部に送信し、
    前記負荷制御部は、前記燃料電池制御部から前記キャンセル要求を受け取った場合に、前記キャンセル要求で示される電力の消費を取り消す建造物。
12. 前記燃料電池は、複数設けられており、
    前記燃料電池制御部は、前記燃料電池毎に設けられており、
    前記燃料電池制御部は、前記要求制御部から新たな前記要求情報を受け取った場合に、既に前記許可通知によって許可した電力の消費のうち、新たな前記要求情報で示される前記優先度よりも低い優先度の電力の消費を取り消すことによって前記燃料電池から前記電力負荷へ供給することができる範囲の電力量を示す前記許可通知を前記負荷制御部に送信し、
    前記要求制御部は、予め複数の前記燃料電池制御部のそれぞれに前記要求情報を送信し、
    前記負荷制御部は、複数の前記燃料電池制御部から前記許可通知を受け取った場合に、前記許可通知で示される電力量の合計値が前記電力負荷の必要とする電力を上回ることを条件として、消費電力を増加させる請求項１１に記載の建造物。
13. 前記負荷制御部は、前記燃料電池制御部から前記許可通知を受け取った場合に、いずれの前記燃料電池から電力を受け取るかを選択し、選択した各々の前記燃料電池から受け取る電力の大きさを前記許可通知で示される電力量の範囲内で決定し、選択した１以上の前記燃料電池制御部に対して、各々の前記燃料電池から受け取る電力の大きさを示す選択通知を送信し、
    前記燃料電池制御部は、前記負荷制御部から前記選択通知を受け取った場合に、前記選択通知で示される電力を前記燃料電池が供給することができないことを条件として、前記キャンセル要求を前記負荷制御部に送信する請求項１２に記載の建造物。

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