JP2009043520A - 電力供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】前記従来の構成では各住戸に設けられた燃料電池を平均的に発電させるため、燃料電池ごとの総発電量を平均化にすることで経年劣化を均等化することができるが、電力負荷が小さいと各燃料電池は最大定格出力で発電ができず発電効率が低下する。
【解決手段】発電量決定手段１４０が燃料電池装置１１０ごとの発電量を決定するための動作順位を決定する動作順位決定手段１３９を備え、動作順位決定手段１３９は一定期間累積した発電量が大きいほど燃料電池装置１１０の動作順位を高くすることにより燃料電池１１１の発電効率が最も高い出力で燃料電池相互間の電力補完を行うと共に、動作順位を定期的に変えることで複数の燃料電池装置１１０の総発電量の平均化により経年劣化を均等化することができ、複数の燃料電池のメンテナンス時期や交換時期などを平均化することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、配電網を経由して燃料電池から複数の負荷に電力を供給する電力供給システムに関するものである。

従来、この種の電力供給システムでは、複数の負荷に対応して設けられ、それぞれ対応する負荷に供給するべき電力を発電して供給する複数の燃料電池と、複数の燃料電池と接続され、それぞれの燃料電池が発電する電力のうち、対応する負荷に供給する電力以外の余剰電力を受け取り、電力が不足する負荷に供給する電力ネットワークと、それぞれの負荷に供給するべき電力量が予め定められた第１ 閾値より小さい場合、負荷に対応する燃料電池の発電を停止させ、負荷に供給するべき電力を、他の燃料電池に余剰電力として発電させる制御部を備えることで、系統と接続せずに、電力供給の信頼性が高く、且つ安価な電力供給システムを提供することが可能なものがある（例えば、特許文献１参照）。

例えば、いずれかの燃料電池が故障又はメンテナンス等により発電出来ない場合であっても、当該燃料電池に対応する負荷に対して電力が提供することができる。

また、それぞれの負荷が同時に最大の電力（ピーク電力）を必要とする事は極めてまれであるため、一つの負荷がピーク電力を消費する瞬間には、他の負荷に対応する燃料電池から当該負荷に電力を補えばよいため、それぞれの燃料電池が、対応する負荷の消費電力のピーク値を発電する能力を有さなくとも、電力を安定して供給することができる。そのため、複数の燃料電池を相互に接続することにより、複数の燃料電池の総発電能力を低減することができる。

図８は、従来の電力供給システムのブロック図を示す。

図８において、１００は集合住宅、６０ａ〜６０ｃは複数の住戸、１０は電力供給システム、４０ａ〜４０ｃは複数の住居部６０ａ〜６０ｃに設けられた複数の負荷であり、電力供給システム１０は、それぞれの複数の負荷４０ａ〜４０ｃに対応して設けられ、対応する負荷４０ａ〜４０ｃに電力を供給する複数の燃料電池３０ａ〜３０ｃと、複数の燃料電池３０ａ〜３０ｃと接続され、それぞれの燃料電池３０ａ〜３０ｃが発電する電力のうち、対応する負荷４０ａ〜４０ｃに供給する電力以外の余剰電力を受け取り、電力が不足する負荷４０ａ〜４０ｃに供給する電力ネットワーク２０と、それぞれの複数の燃料電池３０ａ〜３０ｃにおける発電効率が高くなるように、それぞれの複数の燃料電池３０ａ〜３０ｃの発電量を制御する制御部５０を備える。
特開２００４−２６６８７９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、大きい負荷に対応する燃料電池は常に発電を継続し、小さい負荷に対応する燃料電池は発電量が小さい、または発電しないため、複数の燃料電池の間で総発電量にばらつきが発生し、それに伴い、経年劣化にもばらつきが発生する。したがって、負荷のバラツキより特定の燃料電池に負担を掛けることになり、複数の燃料電池が同時期に設置されても、メンテナンス時期や燃料電池の交換時期に大きな差が発生するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電力需要者ごとの電力負荷の変動に対して、複数の燃料電池において動作順位が高いものから発電させることで最も発電効率がよい最大定格出力で燃料電池相互間で電力補完を行うと共に、動作順位を定期的に変えることで複数の燃料電池の総発電量の平均化により経年劣化を均等化することができ、複数の燃料電池のメンテナンス時期や交換時期などを平均化することが可能となる。

前記従来の課題を解決するために、データを送受信することが可能な制御手段で受信した信号により発電量が制御される複数の燃料電池と、前記複数の燃料電池の前記制御手段と送受信することが可能な制御装置を有し、前記制御装置は電力負荷を検出する電力負荷検出手段と、前記複数の燃料電池ごとに発電量を検出する発電量検出手段と、前記発電量検出手段で検出された一定期間の発電量を前記複数の燃料電池ごとに累積する一定期間発電量累積手段と、前記一定期間発電量累積手段が累積する発電量が所定の閾値を越えたときに累積する発電量をクリアする累積発電量クリア手段と、前記複数の燃料電池の動作順位を決定する動作順位決定手段と、前記電力負荷検出手段で検出された電力負荷と前記動作順位決定手段で決定された動作順位をもとに前記複数の燃料電池ごとの発電量を決定する発電量決定手段と、前記発電量決定手段で決定された発電量を前記複数の燃料電池に係る制御手段へ送信する送信手段を備え、前記動作順位決定手段は前記一定期間発電量累積手段で累積した発電量が大きい前記複数の燃料電池ほど動作順位を高くするものである。

これによって、電力需要者ごとの電力負荷の変動に対して、複数の燃料電池において動作順位が高いものから発電させることで最も発電効率がよい最大定格出力で燃料電池相互間で電力補完を行うと共に、動作順位を定期的に変えることで複数の燃料電池の総発電量の平均化により経年劣化を均等化することができ、複数の燃料電池のメンテナンス時期や交換時期などを平均化することが可能となる。

本発明の電力供給システムは、電力需要者ごとの電力負荷の変動に対して、複数の燃料電池において動作順位が高いものから発電させることで最も発電効率がよい最大定格出力で燃料電池相互間で電力補完を行うと共に、動作順位を定期的に変えることで複数の燃料電池の総発電量の平均化により経年劣化を均等化することができ、複数の燃料電池のメンテナンス時期や交換時期などを平均化することが可能となる。

第１の発明は、データを送受信することが可能な制御手段で受信した信号により発電量が制御される複数の燃料電池と、前記複数の燃料電池の前記制御手段と送受信することが可能な制御装置を有し、前記制御装置は電力負荷を検出する電力負荷検出手段と、前記複数の燃料電池ごとに発電量を検出する発電量検出手段と、前記発電量検出手段で検出された一定期間の発電量を前記複数の燃料電池ごとに累積する一定期間発電量累積手段と、前記一定期間発電量累積手段が累積する発電量が所定の閾値を越えたときに累積する発電量をクリアする累積発電量クリア手段と、前記複数の燃料電池の動作順位を決定する動作順位決定手段と、前記電力負荷検出手段で検出された電力負荷と前記動作順位決定手段で決定された動作順位をもとに前記複数の燃料電池ごとの発電量を決定する発電量決定手段と、前記発電量決定手段で決定された発電量を前記複数の燃料電池に係る制御手段へ送信する送信手段を備え、前記動作順位決定手段は前記一定期間発電量累積手段で累積した発電量が大きい前記複数の燃料電池ほど動作順位を高くするため、電力需要者ごとの電力負荷の変動に対して、複数の燃料電池において動作順位が高いものから発電させることで最も発電効率がよい最大定格出力で燃料電池相互間で電力補完を行うと共に、動作順位を定期的に変えることで複数の燃料電池の総発電量の平均化により経年劣化を均等化することができ、複数の燃料電池のメンテナンス時期や交換時期などを平均化することが可能となる。

第２の発明は、特に、第１の発明の電力供給システムは発電量検出手段が検出する発電量を複数の燃料電池ごとに総累積する総発電量累積手段と、前記総発電量累積手段が累積する発電量をもとにレベルを決定する発電量レベル決定手段と、累積発電量クリア手段が一定期間発電量累積手段に累積された発電量をクリアする閾値を前記発電量レベル決定手段で決定されたレベルをもとに設定する閾値設定手段を備え、前記発電量レベル決定手段は前記総発電量累積手段が累積する発電量が小さいほどレベルを低く決定し、前記閾値設定手段は前記発電量レベル決定手段で決定されたレベルが低いほど閾値を高く設定することで、総発電量が小さい燃料電池は他の燃料電池比べて高い動作順位で長時間稼動、つまり他の燃料電池と比べて単位時間当たりの発電量を多くすることできるため、徐々に総発電量が平均化され、複数の燃料電池の経年劣化を均等化することができる。

第３の発明は、特に、第１または２のいずれか１つの発明の電力供給システムは発電量検出手段が検出する発電量を複数の燃料電池ごとに総累積する総発電量累積手段と、前記総発電量累積手段が累積する発電量をもとにレベルを決定する発電量レベル決定手段と、一定期間発電量累積手段が累積する発電量にオフセットを加算する発電量オフセット加算手段を備え、前記発電量レベル決定手段は前記総発電量累積手段が累積する発電量が小さいほどレベルを低く決定し、前記発電量オフセット加算手段は発電量レベル手決定段で決定されたレベルが低いほどオフセット量を大きくすることで、総発電量が小さい燃料電池は他の燃料電池と比べて早く高い動作順位となる、つまり他の燃料電池と比べて単位時間当たりの発電量を多くすることできるため、徐々に総発電量が平均化され、複数の燃料電池の経年劣化を均等化することができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の電力供給システムは発電量検出手段が検出する発電量を複数の燃料電池ごとに総累積する総発電量累積手段と、前記総発電量累積手段が累積する発電量をもとにレベルを決定する発電量レベル決定手段と、一定期間発電量累積手段が累積する発電量に重み付けする発電量重み付け手段を備え、前記発電量レベル決定手段は前記総発電量累積手段が累積する発電量が小さいほどレベルを低く決定し、前記発電量重み付け手段は発電量レベル決定手段で決定されたレベルが低いほど重み付けを重くすることで、総発電量が小さい燃料電池は他の燃料電池と比べて早く高い動作順位となる、つまり他の燃料電池と比べて単位時間当たりの発電量を多くすることできるため、徐々に総発電量が平均化され、複数の燃料電池の経年劣化を均等化することができる。

第５の発明は、特に、第１の発明の電力供給システムは一定期間毎に複数の燃料電池ごとの発電効率を算出する発電効率算出手段と、前記発電効率算出手段が算出する発電効率を前記複数の燃料電池ごとに記憶する発電効率記憶手段と、前記発電効率記憶手段が記憶する発電効率からレベルを決定する発電量レベル決定手段と、累積発電量クリア手段が一定期間発電量累積手段に累積された発電量をクリアする閾値を前記発電量レベル決定手段で決定されたレベルをもとに設定する閾値設定手段を備え、前記発電量レベル決定手段は前記発電効率記憶手段が記憶する発電効率が高いほどレベルを低く決定し、前記閾値設定手段は前記発電量レベル決定手段で決定されたレベルが低いほど閾値を高く設定することで、発電効率が高い燃料電池は他の燃料電池比べて高い動作順位で長時間稼動、つまり他の燃料電池と比べて単位時間当たりの発電量を多くすることできるため、徐々に発電効率が平均化され、複数の燃料電池の経年劣化を均等化することができる。

第６の発明は、特に、第１または５のいずれか１つの発明の電力供給システムは一定期間毎に複数の燃料電池ごとの発電効率を算出する発電効率算出手段と、前記発電効率算出手段が算出する発電効率を前記複数の燃料電池ごとに記憶する発電効率記憶手段と、前記発電効率記憶手段が記憶する発電効率からレベルを決定する発電量レベル決定手段と、一定期間発電量累積手段が累積する発電量にオフセットを加算する発電量オフセット加算手段を備え、前記発電量レベル決定手段は前記発電効率記憶手段が記憶する発電効率が高いほどレベルを低く決定し、前記発電量オフセット加算手段は発電量レベル決定手段で決定されたレベルが低いほどオフセットを大きくすることで、発電効率が高い燃料電池は他の燃料電池と比べて早く高い動作順位となる、つまり他の燃料電池と比べて単位時間当たりの発電量を多くすることできるため、徐々に発電効率が平均化され、複数の燃料電池の経年劣化を均等化することができる。

第７の発明は、特に、第１または５、６のいずれか１つの発明の電力供給システムは一定期間毎に複数の燃料電池ごとの発電効率を算出する発電効率算出手段と、前記発電効率算出手段が算出する発電効率を前記複数の燃料電池ごとに記憶する発電効率記憶手段と、前記発電効率記憶手段が記憶する発電効率からレベルを決定する発電量レベル決定手段と、一定期間発電量累積手段が累積する発電量に重み付けする発電量重み付け手段を備え、前記発電量レベル決定手段は前記発電効率記憶手段が記憶する発電効率が高いほどレベルを低く決定し、前記発電量重み付け手段は発電量レベル決定手段で決定されたレベルが低いほど重み付けを重くすることで、発電効率が高い燃料電池は他の燃料電池と比べて早く高い動作順位となる、つまり他の燃料電池と比べて単位時間当たりの発電量を多くすることできるため、徐々に発電効率が平均化され、複数の燃料電池の経年劣化を均等化することができる。

第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか１つの発明の電力供給システムは設定手段を備え、前記設定手段は発電量レベル決定手段で決定されたレベルをもとに閾値設定手段が設定する閾値、もしくは発電量オフセット加算手段が加算するオフセット、もしくは発電量重み付け手段が重み付けする重みを設定することで、人により各燃料電池の状態により細かく設定できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、この実施の形態によって本発明が限定されるのもではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電力供給システムのブロック図を示すものである。また図２は同実施の形態における電力供給システムの総発電量とレベル、閾値、オフセットの関係を示す図である。また、図３は同実施の形態における電力供給システムの制御装置の動作の流れを示すフローチャートである。

図１において、１００は商用電力系統と燃料電池装置、負荷を接続する配電網、１１０ａ〜１１０ｅは電力を供給する燃料電池装置（本実施の形態）、１２０ａ〜１２０ｅは配電網１００を経由して燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅおよび商用電力系統が供給する電力を消費する負荷、１３０は燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅの発電量を制御する制御装置であり、燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅはＰＥＦＣ（固体高分子電解質型燃料電池）またはＳＯＦＣ（固体電解質型燃料電池）等の燃料電池１１１ａ〜１１１ｅ、と、制御装置１３０よりインターネット等の通信回線を経由して発電量を受信し、その発電量となるように燃料電池１１１ａ〜１１１ｅの制御を行う制御手段１１２ａ〜１１２ｅで構成される。

制御装置１３０は負荷１２０ａ〜１２０ｅが消費する電力を検出する電力負荷検出手段１３１と、燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅごとの発電量を検出する発電量検出手段１３２と、発電量検出手段１３２が検出する一定期間の発電量を燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅごとに累積する一定期間発電量累積手段１３３と、一定期間発電量累積手段１３３が累積する発電量が所定の閾値を越えたとき累積した発電量をクリアする累積発電量クリア手段１３４と、発電量検出手段１３２が検出する発電量を燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅごとに総累積する総発電量累積手段１３５を有する。

また、制御装置１３０は、総発電量累積手段１３５が累積する総発電量より燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅごとにレベルを決定する発電量レベル決定手段１３６と、発電量レベル決定手段１３６が決定するレベルをもとに累積発電量クリア手段１３４がクリアするための所定の閾値を燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅごとに設定する閾値設定手段１３７と、発電量レベル決定手段１３６が決定するレベルをもとに燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅごとに一定期間発電量累積手段１３３が累積する一定期間の発電量にオフセットを加算する発電量オフセット加算手段１３８を有する。

さらに、制御装置１３０は、発電量オフセット加算手段１３８が一定期間発電量累積手段１３３で累積する一定期間の発電量にオフセットを加算した値をもとに燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅが動作する動作順位を決定する動作順位決定手段１３９と、電力負荷検出手段１３１が検出する電力負荷と動作順位決定手段１３９が決定する燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅが動作する動作順位をもとに燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅごとの発電量を決定する発電量決定手段１４０と、発電量決定手段１４０が決定する発電量を燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅの制御手段１１２ａ〜１１２ｅへ送信する送受信手段１４１で構成される。

以上のように構成された電力供給システムについて、以下その動作、作用を図１〜３を用いて説明する。

まず、電力負荷検出手段１３１で負荷１２０ａ〜１２０ｅが消費する総電力負荷を検出すると共に、発電量検出手段１３２で燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅごとの発電量を検出し、発電量検出手段１３２で検出された発電量は燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅごとに一定期間発電量累積手段１３３で一定期間累積、総発電量累積手段１３５で総累積する（ＳＴＥＰ１０１〜１０４）。

発電量レベル決定手段１３６は、総発電量累積手段１３５が累積する総発電量をもとに例えば図２にもとづき燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅごとのレベルを決定すると共に、発電量レベル決定手段１３６が決定したレベルをもとに、閾値設定手段１３７は例えば図２にもとづき累積発電量クリア手段１３４が一定期間発電量累積手段１３３で累積した発電量をクリアする閾値を設定し、発電量オフセット加算手段１３８は例えば図２にもとづき一定期間発電量累積手段１３３が累積した発電量に加算するオフセットを決定し、加算する（ＳＴＥＰ１０５〜１０８）。

ここで、発電量オフセット加算手段１３８が一定期間発電量累積手段１３３が累積する発電量にオフセットを加算した値が、閾値設定手段１３７で設定された閾値を越えているとき、累積発電量クリア手段１３４により一定期間発電量累積手段１３３が累積する発電量をクリアする（ＳＴＥＰ１０９、１１０）。

動作順位決定手段１３９は、発電量オフセット加算手段１３８が一定期間発電量累積手段１３３で累積する発電量にオフセットを加算した値が大きい燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅほど動作順位を高くする（ＳＴＥＰ１１１）。

発電量決定手段１４０は、動作順位決定手段１３９が決定する動作順位と電力負荷検出手段１３１が検出する電力負荷をもとに燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅごとに発電量を決定し、送受信手段１４１を経由して燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅの制御手段１１２ａ〜１１２ｅへ発電量を通知する（ＳＴＥＰ１１２、１１３）。例えば、燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅの最も発電効率が高い出力が１ｋＷで電力負荷検出手段１３１が検出する電力負荷が２．５ｋＷとするとき、動作順位１、２の発電量は１ｋＷ、動作順位３の発電量は０．５ｋＷ、動作順位４、５の発電量は０ｋＷとなる。

したがって、ＳＴＥＰ１０１〜ＳＴＥＰ１１３を行うことで、例えば総発電量が同じ燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅが設置された場合、定期的に燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅの動作順位を変えることができるため、燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅの総発電が平均化され、経年劣化が均等化される。また、総発電量が異なる燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅが設置された場合、総発電量が小さい燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅは一定期間発電量累積手段１３３が累積する発電量にオフセット量を加算することで累積発電量クリア手段１３４により一定期間発電量累積手段１３３が累積する発電量がクリアされても動作順位を高くすることができ、また、閾値設定手段１３７で閾値を高くすることで動作順位が高い状態で長時間稼動することができるため、徐々に総発電量が平均化され、経年劣化が均等化される。

尚、本実施の形態では最も発電効率が高い出力を１ｋＷと固定して発電量決定手段１４０が燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅごとの発電量を決定したが、発電効率を算出する手段を用いて発電効率を算出し、最も発電効率が高い出力を用いて発電量を決定してもかまわない。

以上のように、本実施の形態において、動作順位決定手段１３９は一定期間発電量累積手段１３３で累積した発電量が大きいほど燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅの動作順位を高くするため、電力需要者ごとの電力負荷の変動に対して、複数の燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅにおいて動作順位が高いものから発電させることにより燃料電池の発電効率が最も高い出力で燃料電池相互間の電力補完を行うと共に、動作順位を定期的に変えることで複数の燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅの総発電量の平均化により経年劣化を均等化すことができ、複数の燃料電池のメンテナンス時期や交換時期などを平均化することが可能となる。

また、本実施の形態において、発電量レベル決定手段１３６は総発電量累積手段１３５が累積する発電量が小さいほどレベルを低く決定し、閾値設定手段１３７は発電量レベル決定手段１３６で決定された発電量レベルが低いほど閾値を大きく設定することで、総発電量が小さい燃料電池は他の燃料電池と比べて高い動作順位で長時間稼動、つまり他の燃料電池と比べて単位時間当たりの発電量を多くすることできるため、徐々に総発電量が平均化され、複数の燃料電池の経年劣化を均等化することができる。

また、本実施の形態において、発電量オフセット加算手段１３８は発電量レベル決定手段１３６で決定された発電量レベルが低いほどオフセット量を大きくすることで、総発電量が小さい燃料電池は他の燃料電池と比べて早く高い動作順位となる、つまり他の燃料電池と比べて単位時間当たりの発電量を多くすることできるため、徐々に総発電量が平均化され、複数の燃料電池の経年劣化を均等化することができる。
（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態における電力供給システムのブロック図を示すものである。また図５は同実施の形態における電力供給システムの総発電量とレベル、閾値、重み付けの関係を示す図である。

ここで、図４は図１の構成において発電量オフセット加算手段１３８の代わりに、一定期間発電量累積手段１３３が累積する発電量に重み付けを行う発電量重み付け手段１４２を加えたものである。

以上のように構成された電力供給システムについて、以下その動作、作用を図４、５を用いて説明する。

まず、発電量レベル決定手段１３６がレベルを決定するまでは、本実施の形態１と同様の処理を行う。

発電量レベル決定手段１３６が決定したレベルをもとに、閾値設定手段１３７は例えば図５にもとづき累積発電量クリア手段１３４が一定期間発電量累積手段１３３が累積した発電量をクリアする閾値を設定すると共に、発電量重み付け手段１４２は例えば図５にもとづき一定期間発電量累積手段１３３が累積した発電量の重み付けを決定し、重み付けする。

ここで、累積発電量クリア手段１３４は、発電量重み付け手段１４２が一定期間発電量累積手段１３３が累積する発電量に重み付けした値が、閾値設定手段１３７で設定された閾値を越えたとき、一定期間発電量累積手段１３３が累積する発電量をクリアする。

動作順位決定手段１３９は、発電量重み付け手段１４２が一定期間発電量累積手段１３３で累積する発電量に重み付けした値が大きい燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅほど動作順位を高くする。

以後、発電量決定手段１４０が燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅごとに発電量を決定し、送受信手段１４１がその発電量を燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅの制御手段１１２ａ〜１１２ｅへ通知するまでの動作は本実施の形態１と同様の処理を行う。

以上のように、本実施の形態において、発電量重み付け手段１４２は発電量レベル決定手段で決定された発電量レベルが低いほど重み付けを大きくすることで、総発電量が小さい燃料電池は他の燃料電池と比べて早く高い動作順位となる、つまり他の燃料電池と比べて単位時間当たりの発電量を多くすることできるため、徐々に総発電量が平均化され、複数の燃料電池の経年劣化を均等化することができる。
（実施の形態３）
図６は、本発明の第３の実施の形態における電力供給システムのブロック図を示すものである。また、図７は同実施の形態における電力供給システムの発電効率とレベル、閾値、重み付け、オフセットの関係を示す図である。

ここで、図６は図１の構成において総発電量累積手段１３５の代わりに、発電量検出手段１３２が検出する発電量より燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅごとの発電効率を算出する発電効率算出手段１４３と、発電効率算出手段１４３が算出する発電効率を記憶する発電効率記憶手段１４４を備えると共に、一定期間発電量累積手段１３３が累積する発電量に重み付けを行う発電量重み付け手段１４２、閾値設定手段１３７の閾値や発電量オフセット加算手段のオフセットや発電量重み付け手段１４２の重み付けを人の手により設定可能なリモコン１４５を加えたものである。

以上のように構成された電力供給システムについて、以下その動作、作用を図６、７を用いて説明する。

まず、電力負荷検出手段１３１で負荷１２０ａ〜１２０ｅが消費する総電力負荷を検出する。また、発電量検出手段１３２で燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅごとの発電量を検出し、発電量検出手段１３２で検出された発電量は一定期間発電量累積手段１３３に累積すると共に、発電効率算出手段１４３で燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅごとに発電効率を算出し、算出した発電効率を発電効率記憶手段１４４に記憶する。ただし、発電効率算出手段１４３による発電効率の算出は、発電量により効率が異なるため、一律、最大定格出力時に算出を行う。

発電量レベル決定手段１３６は発電効率記憶手段１４４が記憶する発電効率をもとに図７にもとづき燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅごとのレベルを決定する。ここで、図７に示す、発電効率とレベル、閾値、重み付け、オフセットの関係はあらかじめ人によりリモコン１４５で設定しておくことで燃料電池装置の設置時期が異なり、早めに経年劣化を同等にしたいときはレベルに応じて、閾値、重み付け、オフセットを大きく設定する。

発電量レベル決定手段１３６によるレベル決定後は、決定されたレベルをもとに閾値設定手段１３７は、図７にもとづき累積発電量クリア手段１３４が一定期間発電量累積手段１３３で累積した発電量をクリアする閾値を設定し、発電量重み付け手段１４２は図７にもとづき一定期間発電量累積手段１３３が累積した発電量への重み付けを決定および重み付けを行い、発電量オフセット加算手段１３８は図７にもとづき発電量重み付け手段１４２が重み付けした後の値に加算するオフセットの決定および加算を行う。

累積発電量クリア手段１３４は、一定期間発電量累積手段１３３が累積する発電量に重み付けおよびオフセットを加算された値が、閾値設定手段１３７で設定された閾値を越えたとき、一定期間発電量累積手段１３３が累積する発電量をクリアする。

動作順位決定手段１３９は、一定期間発電量累積手段１３３が累積する発電量に重み付けおよびオフセットを加算された値が大きい燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅほど動作順位を高くする。

以後、発電量決定手段１４０が燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅごとに発電量を決定し、送受信手段１４１が燃料電池装置１１０ａ〜１１０ｅの制御手段１１２ａ〜１１２ｅにその発電量を通知するまでの動作は本実施の形態１と同様の処理を行う。

尚、本実施の形態では、発電効率算出手段１４３による発電効率の算出は最大定格出力時に行い、発電効率記憶手段１４４はその時算出された効率を記憶したが、発電効率記憶手段１４４は一定期間の間に発電効率算出手段１４３が算出した効率の最大を記憶してもかまわない。

また、本実施の形態では、制御手段１１２ａ〜１１２ｅと送受信手段１４１はインターネットなどの通信回線を用いたが、無線などを用いてもかまわない。

以上のように、本実施の形態において、発電量レベル決定手段１３６は発電効率記憶手段１４４が記憶する発電効率が高いほどレベルを低く決定し、閾値設定手段１３７は発電量レベル決定手段１３６で決定されたレベルが低いほど閾値を高く設定することで、発電効率が高い燃料電池装置は他の燃料電池比べて高い動作順位で長時間稼動、つまり他の燃料電池と比べて単位時間当たりの発電量を多くすることできるため、徐々に発電効率が平均化され、複数の燃料電池の経年劣化を均等化することができる。

また、本実施の形態において、発電量オフセット加算手段１３８は発電量レベル決定手段１３６で決定されたレベルが低いほどオフセットを大きくすることで、発電効率が高い燃料電池は他の燃料電池と比べて早く高い動作順位となる、つまり他の燃料電池と比べて単位時間当たりの発電量を多くすることできるため、徐々に発電効率が平均化され、複数の燃料電池の経年劣化を均等化することができる。

また、本実施の形態において、発電量重み付け手段１４２は発電量レベル決定手段１３６で決定された発レベルが低いほど重み付けを大きくすることで、発電効率が高い燃料電池は他の燃料電池と比べて早く高い動作順位となる、つまり他の燃料電池と比べて単位時間当たりの発電量を多くすることできるため、徐々に発電効率が平均化され、複数の燃料電池の経年劣化を均等化することができる。

また、本実施の形態において、リモコン１４５は発電量レベル決定手段１３６で決定されたレベルをもとに閾値設定手段１３７が設定する閾値、もしくは発電量オフセット加算手段１３８が加算するオフセット、もしくは発電量重み付け手段１４２が重み付けする重みを設定することで、人により各燃料電池の状態により細かく設定できる。

以上のように、本発明にかかる電力供給システムは、電力需要者ごとの電力負荷の変動に対して、複数の燃料電池において動作順位が高いものから発電させることで最も発電効率がよい最大定格出力で燃料電池相互間で電力補完を行うと共に、動作順位を定期的に変えることで複数の燃料電池の総発電量の平均化により経年劣化を均等化することができ、複数の燃料電池のメンテナンス時期や交換時期などを平均化することが可能となるため、太陽光発電システムや太陽熱発電システムに蓄電装置を加えた電力供給システム等の用途にも適用することができる。

本発明の実施の形態１における電力供給システムのブロック図 同実施の形態における電力供給システムの総発電量とレベル、閾値、オフセットの関係を示す図 同実施の形態における電力供給システムの制御装置の動作の流れを示すフローチャート 本発明の実施の形態２における電力供給システムのブロック図 同実施の形態における電力供給システムの総発電量とレベル、閾値、重み付けの関係を示す図 本発明の実施の形態３における電力供給システムのブロック図 同実施の形態における電力供給システムの発電効率とレベル、閾値、重み付け、オフセットの関係を示す図 従来の電力供給システムのブロック図

符号の説明

１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｅ 燃料電池
１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｅ 制御手段
１３０ 制御装置
１３１ 電力負荷検出手段
１３２ 発電量検出手段
１３３ 一定期間発電量累積手段
１３４ 累積発電量クリア手段
１３５ 総発電量累積手段
１３６ 発電量レベル決定手段
１３７ 閾値設定手段
１３８ 発電量オフセット加算手段
１３９ 動作順位決定手段
１４０ 発電量決定手段
１４１ 送受信手段（送信手段）
１４２ 発電量重み付け手段
１４３ 発電効率算出手段
１４４ 発電効率記憶手段
１４５ リモコン（設定手段）

Claims (8)

1. データを送受信することが可能な制御手段で受信した信号により発電量が制御される複数の燃料電池と、前記複数の燃料電池の前記制御手段と送受信することが可能な制御装置を有し、前記制御装置は電力負荷を検出する電力負荷検出手段と、前記複数の燃料電池ごとに発電量を検出する発電量検出手段と、前記発電量検出手段で検出された一定期間の発電量を前記複数の燃料電池ごとに累積する一定期間発電量累積手段と、前記一定期間発電量累積手段が累積する発電量が所定の閾値を越えたときに累積する発電量をクリアする累積発電量クリア手段と、前記複数の燃料電池の動作順位を決定する動作順位決定手段と、前記電力負荷検出手段で検出された電力負荷と前記動作順位決定手段で決定された動作順位をもとに前記複数の燃料電池ごとの発電量を決定する発電量決定手段と、前記発電量決定手段で決定された発電量を前記複数の燃料電池に係る制御手段へ送信する送信手段を備え、前記動作順位決定手段は前記一定期間発電量累積手段で累積した発電量が大きい前記複数の燃料電池ほど動作順位を高くする電力供給システム。
2. 発電量検出手段が検出する発電量を複数の燃料電池ごとに総累積する総発電量累積手段と、前記総発電量累積手段が累積する発電量をもとにレベルを決定する発電量レベル決定手段と、累積発電量クリア手段が一定期間発電量累積手段に累積された発電量をクリアする閾値を前記発電量レベル決定手段で決定されたレベルをもとに設定する閾値設定手段を備え、前記発電量レベル決定手段は前記総発電量累積手段が累積する発電量が小さいほどレベルを低く決定し、前記閾値設定手段は前記発電量レベル決定手段で決定されたレベルが低いほど閾値を高く設定する請求項１に記載の電力供給システム。
3. 発電量検出手段が検出する発電量を複数の燃料電池ごとに総累積する総発電量累積手段と、前記総発電量累積手段が累積する発電量をもとにレベルを決定する発電量レベル決定手段と、一定期間発電量累積手段が累積する発電量にオフセットを加算する発電量オフセット加算手段を備え、前記発電量レベル決定手段は前記総発電量累積手段が累積する発電量が小さいほどレベルを低く決定し、前記発電量オフセット加算手段は発電量レベル手決定段で決定されたレベルが低いほどオフセット量を大きくする請求項１または２に記載の電力供給システム。
4. 発電量検出手段が検出する発電量を複数の燃料電池ごとに総累積する総発電量累積手段と、前記総発電量累積手段が累積する発電量をもとにレベルを決定する発電量レベル決定手段と、一定期間発電量累積手段が累積する発電量に重み付けする発電量重み付け手段を備え、前記発電量レベル決定手段は前記総発電量累積手段が累積する発電量が小さいほどレベルを低く決定し、前記発電量重み付け手段は発電量レベル決定手段で決定されたレベルが低いほど重み付けを重くする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力供給システム。
5. 一定期間毎に複数の燃料電池ごとの発電効率を算出する発電効率算出手段と、前記発電効率算出手段が算出する発電効率を前記複数の燃料電池ごとに記憶する発電効率記憶手段と、前記発電効率記憶手段が記憶する発電効率からレベルを決定する発電量レベル決定手段と、累積発電量クリア手段が一定期間発電量累積手段に累積された発電量をクリアする閾値を前記発電量レベル決定手段で決定されたレベルをもとに設定する閾値設定手段を備え、前記発電量レベル決定手段は前記発電効率記憶手段が記憶する発電効率が高いほどレベルを低く決定し、前記閾値設定手段は前記発電量レベル決定手段で決定されたレベルが低いほど閾値を高く設定する請求項１に記載の電力供給システム。
6. 一定期間毎に複数の燃料電池ごとの発電効率を算出する発電効率算出手段と、前記発電効率算出手段が算出する発電効率を前記複数の燃料電池ごとに記憶する発電効率記憶手段と、前記発電効率記憶手段が記憶する発電効率からレベルを決定する発電量レベル決定手段と、一定期間発電量累積手段が累積する発電量にオフセットを加算する発電量オフセット加算手段を備え、前記発電量レベル決定手段は前記発電効率記憶手段が記憶する発電効率が高いほどレベルを低く決定し、前記発電量オフセット加算手段は発電量レベル決定手段で決定されたレベルが低いほどオフセットを大きくする請求項１または５に記載の電力供給システム。
7. 一定期間毎に複数の燃料電池ごとの発電効率を算出する発電効率算出手段と、前記発電効率算出手段が算出する発電効率を前記複数の燃料電池ごとに記憶する発電効率記憶手段と、前記発電効率記憶手段が記憶する発電効率からレベルを決定する発電量レベル決定手段と、一定期間発電量累積手段が累積する発電量に重み付けする発電量重み付け手段を備え、前記発電量レベル決定手段は前記発電効率記憶手段が記憶する発電効率が高いほどレベルを低く決定し、前記発電量重み付け手段は発電量レベル決定手段で決定されたレベルが低いほど重み付けを重くする請求項１、５および６のいずれか１項に記載の電力供給システム。
8. 設定手段を備え、前記設定手段は発電量レベル決定手段で決定されたレベルをもとに閾値設定手段が設定する閾値、もしくは発電量オフセット加算手段が加算するオフセット、もしくは発電量重み付け手段が重み付けする重みを設定する請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力供給システム。

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