JP2014079100A - 発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光発電装置と燃料電池発電装置が接続された発電システムで燃料電池発電装置の逆潮流電力への寄与をグラフや数値で表示し、ユーザーに提供すること。
【解決手段】発電システム１０が設置される需要家の電力負荷１４へ発電した電力を供給する第１発電装置１２と、第１発電装置１２より優先的に電力負荷１４へ発電した電力を供給する第２発電装置１１と、第１発電装置１２および第２発電装置１１が発電した電力を表示する表示器１３と、を備え、表示器１３は、予め定められる第１期間に少なくとも第１発電装置１２から商用電力系統へ逆潮流した第１逆潮電力が第１期間ごとにグラフにして表示される場合に、第１逆潮電力を上限にして、第１期間に第２発電装置１１が発電した第１発電電力が他の電力と異なる表示でグラフに表示されるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、商用電力系統に接続されている発電システムにおいて、発電量を表示する表示装置および表示方法に関するものである。

商用電力系統に接続されている発電システムは、発電システムの発電電力量、購入電力量、逆潮流電力量、消費電力量などを表示する表示器を備えており、発電システムの働きを表示することが一般的である。そして、ユーザーは電力を視覚的に確認し、環境性および経済性を意識する。

この種の発電システムの表示装置および表示方法では、一定期間の購入電力と逆潮流電力をグラフ表示する表示器があった（例えば、特許文献１参照）。太陽光発電システムで発電した電力の内訳をグラフ表示することで、ユーザーは直感的に発電電力、逆潮流電力、消費電力を把握できるように構成されている。

特開２０１０−２８８９９号公報

太陽光発電装置は家庭の負荷よりも太陽光発電装置で発電した電力が大きくなったとき、発電した電力を電力系統へ逆潮流し、電力会社に買い取ってもらえユーザーへの経済的メリットが大きい。一方、国によっては燃料電池発電装置やガスエンジンによる発電装置などは電力系統へ逆潮流することができなかったり太陽光発電装置より優先的に発電した電力を家庭内の電力負荷へ供給されるように構成されていることが多い。そのためこれらの発電装置は、電力会社へ電力を売ることができなかったり少量の電力しか売れないため、家庭の負荷に追従して発電するように制御される。

太陽光発電装置と燃料電池発電装置との両方の発電装置が一つの家に設置されている場合は、燃料電池発電装置で発電した分の電力は電力会社に売却することはできないが、燃料電池で発電した電力を優先的に負荷に消費させるため、太陽光発電装置で発電した電力の売却量を底上げすることが可能である。しかしながら、従来の表示器では太陽光発電装置で発電した量のうち逆潮流した分の電力を表示することはできるが、燃料電池発電装置によって増加した逆潮流電力の内訳を表示することはできず、ユーザーが燃料電池によって増加した逆潮流電力の内訳を確認することが困難であったという課題を有していた。

本発明は、逆潮流をすることができる第１発電装置と第１発電装置より優先的に発電した電力を電力負荷へ供給するように構成されている第２発電装置とが設置されている場合において、第２発電装置が発電したことによって増加した逆潮流電力のうち内訳を容易に確認することができる発電システムを提供することを目的とする。

従来の課題を解決するためには、本発明の発電システムは、発電を行うとともに商用電力系統に接続されている発電システムであって、発電システムが設置される需要家の電力負荷へ発電した電力を供給する第１発電装置と、第１発電装置より優先的に電力負荷へ発電した電力を供給する第２発電装置と、第１発電装置および第２発電装置が発電した電力
を表示する表示器と、を備え、表示器は、予め定められる第１期間に少なくとも第１発電装置から商用電力系統へ逆潮流した第１逆潮電力が第１期間ごとにグラフにして表示される場合に、第１逆潮電力を上限にして、第１期間に第２発電装置が発電した第１発電電力が他の電力と異なる表示でグラフに表示されるように構成されている。

本発明の発電システムによれば、第１発電装置と第２発電装置を有する発電システムにおいて、優先的に負荷に電力を供給する第２発電装置で発電した電力によって増加する逆潮流電力量を分かりやすく表示でき、ユーザーは逆潮流電力の内訳を知ることができ、第２発電装置の逆潮流電力への働きを実感することができる。

本発明の実施の形態１における発電システムの構成図 本発明の実施の形態１における表示器の構成図 本発明の実施の形態１における表示器の画面のグラフ表示を示す図 本発明の実施の形態１における表示器の画面のグラフ表示を示す図

第１の発明は、発電を行うとともに商用電力系統に接続されている発電システムであって、発電システムが設置される需要家の電力負荷へ発電した電力を供給する第１発電装置と、第１発電装置より優先的に電力負荷へ発電した電力を供給する第２発電装置と、第１発電装置および第２発電装置が発電した電力を表示する表示器と、を備え、表示器は、予め定められる第１期間に少なくとも第１発電装置から商用電力系統へ逆潮流した第１逆潮電力が第１期間ごとにグラフにして表示される場合に、第１逆潮電力を上限にして、第１期間に第２発電装置が発電した第１発電電力が他の電力と異なる表示でグラフに表示されるように構成されている、発電システムである。したがって、第２発電装置が第１逆潮電力に対して貢献した量をグラフに示すことができ、ユーザーは実態に沿った逆潮流電力の内訳を知り、第２発電装置の逆潮流電力への働きを実感することができる。

第２の発明は、第２発電装置は、発電システムが接続されている商用電力系統へ逆潮流しないように設定されている熱電併給装置である、請求項１に記載の発電システムである。したがって、逆潮流できない第２発電装置であっても、第２発電装置が第１逆潮電力に対して貢献した量をグラフに示すことができ、ユーザーは逆潮流電力の内訳を知り、第２発電装置の逆潮流電力への働きを実感することができる。
第３の発明は、グラフは、第１発電装置の発電電力の瞬時値、第２発電装置の発電電力の瞬時値、及び、電力負荷の消費電力の瞬時値を用いて算出して表示されるように構成されている、請求項１又は２に記載の発電システムである。したがって、瞬時値を用いて算出するため、より正確に貢献量をグラフに示すことができ、ユーザーはグラフや数値から第２発電装置の価値や経済的メリットを確認することができ、省エネに対する意識を一層深めることが可能である。

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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における発電システムの構成を示す図である。

発電システムは、主たる構成部として、第２発電装置の一例である燃料電池発電装置１１、第１発電装置の一例である太陽光発電装置１２、表示器１３を有している。また、燃料電池発電装置１１の主たる構成部として、アノードとカソードとを有しており発電を行
うセルスタック（図示せず）、セルスタックへ水素を含む燃料ガスを供給する水素生成装置（図示せず）、系統電源および太陽光発電装置１２から家庭内の電力負荷１４へ供給される電力を測定する第１電力センサ１５、太陽光発電装置１２が発電した電力の電流を測定する第２電力センサ１６、セルスタックで発電した直流電力を昇圧して交流電力に変換するインバータ１７を有している。

なお、第２発電装置は、第１発電装置より優先的に発電電力を家庭内に供給するように構成されている発電装置であればどんな発電装置でもよく、ガスエンジンによる発電を行う発電装置が他の例として挙がられるが、風力発電装置や地熱発電装置などであってもよい。

燃料電池発電装置１１は燃料、例えば都市ガスなどの原料から水素を取り出し酸素と反応させて生成される直流電流を、インバータ１７によって交流電流に変換し、変換された交流電流を家庭で使用される電力負荷１４、例えば家電機器に供給することが可能である。

太陽光発電装置１２は太陽の光を太陽光パネルで受け、太陽光の日射量に応じて生成される直流電流を、交流電流に変換し、変換された交流電流を電力会社から供給される系統電源１８や家庭で使用される電力負荷、例えば家電機器に供給することが可能である。

太陽光発電装置１２は日射量に応じ発電量が増減するため、夜間や日射量が少ないときには発電量が少なくなり、電力負荷１４が発電量よりも大きい場合には電力を賄うことができないため、系統電源１８から供給できていない分の電力を購入し電力負荷１４に供給する。また、日射量が多く、発電量が電力負荷１４よりも大きい場合には電力が余剰し、余剰電力は系統電源１８へ逆潮流する。

表示器１３は燃料電池発電装置１１の発電状況、ユーザーによる燃料電池発電装置１１の指示等をボタン操作で行うことができる装置である。また、ユーザーがボタン操作により表示モードを切り替えて、燃料電池発電装置１１の発電情報や太陽光発電装置１２の情報を表示するための画面を備えた装置である。なお、ボタン操作はタッチパネルや音声による操作でもよい。

第１電力センサ１５は太陽光発電装置１２と系統電源１８から、電力負荷１４へ流れる電流を測定できる位置に接続される。第１電力センサ１５が測定する電流の値が逆潮流する値にならないように、燃料電池発電装置１１は発電量を制御し、負荷に追従するように発電を行う。なお、電力センサも電力そものもを測定するものに限定されず、電流センサと電圧センサを設置し、電流×電圧で電力を求めてもよい。この場合、電流センサのみを測定する経路に設置し、電圧センサを燃料電池発電装置に内蔵することで設置性が向上する。

燃料電池発電装置１１は第１電力センサ１５と燃料電池発電装置１１の発電電力値を演算部へ出力する。

第２電力センサ１６は太陽光発電装置１２の出力に接続され、太陽光発電装置１２から供給された電力を検出する。なお、この第２電力センサ１６も電力を測定するものに限定されず、電流センサと電圧センサを設置し、電力を算出してもよい。燃料電池発電装置１１は第２電力センサ１６により得られた、太陽光発電装置１２からの太陽光発電装置１２が発電した電力値（以下、「太陽光発電電力値」という）を取り込み、太陽光発電電力値を演算部へ出力する。

燃料電池発電装置１１は第１電力センサ１５で測定した電力値、太陽光発電電力値、燃料電池発電装置１１が発電した電力値（以下、「燃料電池発電電力値」という）を取り込み、演算部で演算を行う。

演算部は燃料電池発電装置１１が発電した電力値と第１電力センサ１５で測定した電力値から電力負荷１４で消費される電力値である消費電力値を求める。算出は下記のように行う。

消費電力値＝燃料電池発電電力値＋第１電力センサ１５で測定した電力値、となる。なお、消費電力値は電力負荷に直接電力センサを接続し、電力値を取り込んでもよい。

演算部は消費電力値、太陽光発電電力値、燃料電池発電電力値から系統電源への逆潮流電力値を算出する。これにより、表示器は逆潮流電力値からグラフや数値を表示することが可能である。算出は下記のように行う。

消費電力値≦太陽光発電電力値＋燃料電池発電電力値のときは、
逆潮流電力値＝太陽光発電電力値＋燃料電池発電電力値−消費電力値、となる。

消費電力値＞太陽光発電電力値＋燃料電池発電電力値のとき（系統電源から購入中のとき）は、
逆潮流電力値＝０、となる。

なお、逆潮流電力値は系統電源に電力センサを系統電源１８に接続し、電力値を取り込んでもよい。

また、演算部では、これらの電力値から燃料電池発電装置１１が逆潮流電力値へ寄与した電力値を条件によって決定する。これにより、燃料電池発電装置１１の経済的メリットをユーザーに示すことが可能である。

燃料電池発電装置１１が逆潮流電力値へ寄与した電力値は、下記算出式よって求める。

逆潮流電力値が０ｋＷのとき（系統電源から購入中のとき）は、
寄与した電力値＝０ｋＷ、となる。

逆潮流電力値が０ｋＷより大きく、燃料電池発電電力値が逆潮流電力値以上のときは、寄与した電力値＝逆潮流電力値、となる。

逆潮流電力が０ｋＷより大きく、燃料電池発電電力値が逆潮流電力値未満のときは、
寄与した電力値＝燃料電池発電電力値、となる。

なお、燃料電池発電装置１１で発電した電力が逆潮流する場合でも、この計算式は成り立つ。その場合も、同様に燃料電池発電装置１１が逆潮流電力に寄与した電力値を算出することができる。また、このとき、これらの電力値は瞬時値によって求められるが、ここでは１秒毎に測定した電力量を瞬時値として計算を行う。

なお、ここでは１秒毎としたが、一般的には、１秒毎や１０秒毎に測定した電力量を用いて計算を行う。１０秒毎に測定した電力量を用いた場合にくらべて、１秒毎に測定した電力量を用いた場合のほうが誤差は少なくなる。さらに、１秒よりも小さくすることで誤差を減らすことが可能である。

演算部はこれらの電力量をデータ蓄積部へ出力する。データ蓄積部では電力量を蓄積し時刻データとともに表示器へ送信する。

表示器１３は受信した電力量を、指示部からの指示にあわせ、データをグラフや数値に加工し、表示部へ表示する。例えば、１秒毎に測定・算出した電力を１年分積算し、１年分のグラフデータを作成し表示部に表示する。

以下、表示器１３に表示される内容について説明する。

図２は本発明の実施の形態１における表示器１３の構成図である。

図２に示す表示器１３は、主たる構成部として表示部２２と操作スイッチ部２３とを備えている。表示器１３は燃料電池発電装置１１のデータ蓄積部から出力された電力量等を受け取り、操作スイッチ部からの指示にあわせ電力量等をグラフや数値に加工し、表示部へ表示する。表示器１３はユーザーの操作により発電履歴等の情報を表示することができる。

図３は、視覚化された画像の一例を示す図である。逆潮流電力量３１を棒グラフ（逆潮流電力量）で示し、燃料電池発電装置１１が寄与した逆潮流電力量である押上げ電力量３２を棒グラフ（逆潮流電力量増加分）に示し、逆潮流電力量の数値と、燃料電池発電装置１１の影響により増加した分の逆潮流電力量（＝押上げ電力量３２）の数値とを示している。

グラフの縦軸を電力量とし、横軸を時間として、押上げ電力量３２を除いた逆潮流電力量と押上げ電力量３２を色濃度を分けて表示する。これにより、ユーザーは燃料電池発電装置１１がない場合に比べて逆潮流電力量が増加していることを視覚的に確認することができる。図３は１時間ごとに表示しているが、１日ごとや、１ヶ月ごとや、１年ごとに表示してもよい。また、図３の棒グラフは色濃度で区別して表示してあるが、柄や注釈で区別してもよい。また、図３は棒グラフで示されているが、折れ線グラフなどであってもよい。また、図３は、逆潮流電力量と燃料電池発電装置１１が寄与した量の逆潮流電力量が同時に表示されているが、これに限定されるものではなく、例えば、ユーザーの操作により逆潮流電力量と燃料電池発電装置１１が寄与した量の逆潮流電力量（押上げ電力量３２）を切り替えて表示してもよい。

図４は、視覚化された画像の一例を示す図である。トータルの逆潮流電力量３１を割合グラフで示し、燃料電池発電装置１１により増加した分の逆潮流電力量である押上げ電力量３２を割合グラフに示し、逆潮流電力量と、燃料電池発電装置１１の影響により増加した分の逆潮流電力量（押上げ発電量）とを示している。

逆潮流電力を１００％とした際の増加分の逆潮流電力の割合を算出し、表示器１３にデータを出力し、表示部２２に色濃度を区別しグラフ表示することで、ユーザーは燃料電池発電装置１１がない場合に比べて逆潮流電力量が増加していることを視覚的に確認することができる。図４は１日の割合を表示しているが、１ヶ月ごとや、１年ごとに表示してもよい。また、グラフは色濃度で区別して表示してあるが、柄や注釈で区別してもよい。
また、図３および図４は数値とグラフが同時に表示されているが、これに限定されるものではなく、例えば、ユーザーの操作により逆潮流電力量と燃料電池発電装置１１が寄与した量の逆潮流電力量を切り替えて表示してもよい。

以上説明したように、実施の形態１の発電システムによれば、燃料電池発電装置１１の発電電力と太陽光発電装置１２の発電電力と電力負荷１４に供給される消費電力のデータ
から逆潮流電力を算出し、燃料電池発電装置１１が逆潮流電力へ寄与した電力を算出し、積算したデータを蓄積する。そして、操作スイッチ部２３の操作に応じて、表示部２２に逆潮流電力と燃料電池発電が寄与した逆潮流電力を数値やグラフで表示するようにしたので、ユーザーは、操作スイッチ部２３を操作するだけで、燃料電池発電装置１１の逆潮流電力へ寄与した電力量を確認することが可能である。また、瞬時値により逆潮流電力へ寄与した電力値を算出するので、正確な電力値を把握することが可能である。その結果、従来の表示装置に比べて、太陽光発電装置１２と燃料電池発電装置１１が並列した環境においても燃料電池発電装置１１の価値を見せることが可能であり、ユーザーは経済的メリットを確認でき、省エネに対する意識を一層高めることが可能である。さらに、燃料電池発電装置１１だけではなくガスエンジン発電装置等の発電装置においても同様の構成を行うことで同様の効果を奏する。

本実施の形態にかかる発電システムは、優先的に負荷に電力を供給する第２発電装置で発電した電力によって増加する逆潮流電力量を分かりやすく表示できるため、家庭用、業務用の種々の発電システムに有用である。

１０ 発電システム
１１ 燃料電池発電装置（第２発電装置）
１２ 太陽光発電装置（第１発電装置）
１３ 表示器
１４ 電力負荷
１５ 第１電力センサ
１６ 第２電力センサ
１７ インバータ
１８ 系統電源
２２ 表示部
２３ 操作スイッチ部
３１ 逆潮流電力量
３２ 押上げ電力量

Claims (3)

1. 発電を行うとともに商用電力系統に接続されている発電システムであって、
   前記発電システムが設置される需要家の電力負荷へ発電した電力を供給する第１発電装置と、
   前記第１発電装置より優先的に前記電力負荷へ発電した電力を供給する第２発電装置と、
   前記第１発電装置および前記第２発電装置が発電した電力を表示する表示器と、
   を備え、
   前記表示器は、予め定められる第１期間に少なくとも前記第１発電装置から前記商用電力系統へ逆潮流した第１逆潮電力が前記第１期間ごとにグラフにして表示される場合に、前記第１逆潮電力を上限にして、前記第１期間に前記第２発電装置が発電した第１発電電力が他の電力と異なる表示で前記グラフに表示されるように構成されている、発電システム。
2. 前記第２発電装置は、前記発電システムが接続されている商用電力系統へ逆潮流しないように設定されている熱電併給装置である、請求項１に記載の発電システム。
3. 前記グラフは、前記第１発電装置の発電電力の瞬時値、前記第２発電装置の発電電力の瞬時値、及び、前記電力負荷の消費電力の瞬時値を用いて算出して表示されるように構成されている、請求項１又は２に記載の発電システム。