JP2015076965A - Power control method and power control device - Google Patents

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英之 一山
Hideyuki Ichiyama
英之 一山
和郎 永山
Kazuo Nagayama
和郎 永山
毅 伏本
Takeshi Fushimoto
毅 伏本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control method, etc., capable of suppressing a reduction in the power generation efficiency of a fuel cell.SOLUTION: Provided is a method of controlling a power supply device connected to a wiring for electrically connecting a utility grid and a power load at a place closer to the utility grid than to a connection point where a fuel cell is connected and an installation point where the current sensor of the fuel cell is installed, and a power branching device connected to the wiring at a place closer to the power load than to the connection point where the fuel cell is connected, wherein, when power consumption by the power load is less than or equal to the output power of the fuel cell, this power control method causes prescribed power to be outputted to the wiring by the power supply device and excess power among the power outputted to the power branching device from the power supply device and the fuel cell to be branched from the wiring.

Description

本発明は、電力制御方法および電力制御装置などに関する。特に電力系統（商用電源）から電力の供給を受けつつ燃料電池により発電された電力を使用する施設などに設置される電源システムの制御装置などに関する。   The present invention relates to a power control method, a power control device, and the like. In particular, the present invention relates to a control device for a power supply system that is installed in a facility that uses power generated by a fuel cell while receiving power supplied from a power system (commercial power supply).

近年、水素を酸化することにより発電を行う燃料電池が家庭などに適した形態で供給されている。このような燃料電池は発電により発生する熱を給湯に使用することが可能であり（例えば特許文献１参照。）、高いエネルギー効率を達成可能である。   In recent years, fuel cells that generate electricity by oxidizing hydrogen have been supplied in a form suitable for homes and the like. Such a fuel cell can use heat generated by power generation for hot water supply (see, for example, Patent Document 1), and can achieve high energy efficiency.

また、さらに燃料電池に太陽電池を組み合わせることにより、余剰電力を電力系統に供給し、電力使用料金の削減も達成することが可能である（例えば特許文献２参照。）。   Further, by combining a fuel cell with a solar cell, it is possible to supply surplus power to the power system and achieve a reduction in power usage fee (see, for example, Patent Document 2).

特開２００４−２９６２６７号公報JP 2004-296267 A 特開２０１１−２１７５２７号公報JP2011-217527A

家庭などの施設においては、在宅などする人の数の変動などにより電力の使用量は一日の間においても大きく変動する。一方、燃料電池は、定格運転において高い発電効率を有するので、使用電力量に応じて燃料電池の発電量を変動させると、発電効率が低下する。   In facilities such as homes, the amount of power used varies greatly even during the day due to fluctuations in the number of people at home. On the other hand, since the fuel cell has high power generation efficiency in rated operation, if the power generation amount of the fuel cell is changed according to the amount of power used, the power generation efficiency is lowered.

そこで、本発明においては、燃料電池の発電効率の低下を抑制することが可能な電源システムなどを提供する。   Accordingly, the present invention provides a power supply system that can suppress a decrease in power generation efficiency of the fuel cell.

本発明の一実施形態として、電力系統と電力負荷とを電気的に接続させる配線に対して、燃料電池が接続される接続点および前記燃料電池の電流センサが設置される設置点よりも電力系統側に接続される電力供給装置と、前記燃料電池が接続される前記接続点よりも電力負荷側に接続される電力分岐装置とを制御する方法であり、前記電力負荷による消費電力が前記燃料電池の出力電力以下である場合、前記電力供給装置に所定の電力を前記配線に出力させ、前記電力分岐装置に前記電力供給装置と前記燃料電池から出力された電力のうち余剰電力を前記配線から分岐させる電力制御方法を提供する。   As one embodiment of the present invention, the power system is connected to the wiring for electrically connecting the power system and the power load to the connection point where the fuel cell is connected and the installation point where the current sensor of the fuel cell is installed. A power supply device connected to a power supply side and a power branch device connected to a power load side with respect to the connection point to which the fuel cell is connected, wherein power consumption by the power load is the fuel cell The power supply device outputs predetermined power to the wiring, and the power branching device branches surplus power out of the power output from the power supply device and the fuel cell from the wiring. A power control method is provided.

本発明の一実施形態として、燃料電池が接続される配線の接続点よりも電力系統側に接続される電力供給装置と前記燃料電池が接続される前記接続点よりも電力負荷側に接続される電力分岐装置と前記電力供給装置および前記電力分岐装置に接続された蓄電池の充放電装置とを制御する方法であり、前記電力負荷による消費電力が前記燃料電池の出力電力以下であり、前記蓄電池に充電が可能であれば、前記電力供給装置に所定の電力を前記配線に出力させ、前記電力分岐装置に前記電力供給装置と前記燃料電池から出力された電力のうち余剰電力を前記配線から分岐させ、前記充放電装置に前記電力分岐装置に分岐させた余剰電力の全部または一部を前記蓄電池に充電させる電力制御方法を提供する。   As one embodiment of the present invention, a power supply device connected to a power system side from a connection point of wiring to which a fuel cell is connected and a power load side connected to the connection point to which the fuel cell is connected A method of controlling a power branching device, the power supply device, and a charge / discharge device of a storage battery connected to the power branching device, wherein power consumption by the power load is equal to or less than output power of the fuel cell, If charging is possible, the power supply device outputs predetermined power to the wiring, and the power branching device branches surplus power out of the power output from the power supply device and the fuel cell from the wiring. A power control method for charging the storage battery with all or a part of surplus power branched by the power branching device to the charge / discharge device is provided.

本発明の一実施形態として、電力系統と電力負荷とを電気的に接続させる配線に対して、燃料電池が接続される接続点および前記燃料電池の電流センサが設置される設置点よりも電力系統側に接続される電力供給装置と、前記燃料電池が接続される前記接続点よりも電力負荷側に接続される電力分岐装置とを備える制御装置であって、前記電力負荷による消費電力が前記燃料電池の出力電力以下である場合において、前記電力供給装置は所定の電力を前記配線に出力し、前記電力分岐装置は前記電力供給装置と前記燃料電池から出力された電力のうち余剰電力を前記配線から分岐する電力制御装置を提供する。   As one embodiment of the present invention, the power system is connected to the wiring for electrically connecting the power system and the power load to the connection point where the fuel cell is connected and the installation point where the current sensor of the fuel cell is installed. A control device comprising: a power supply device connected to a power supply side; and a power branch device connected to a power load side relative to the connection point to which the fuel cell is connected, wherein the power consumption by the power load is the fuel In the case where the output power is less than or equal to the output power of the battery, the power supply device outputs predetermined power to the wiring, and the power branching device supplies surplus power out of the power output from the power supply device and the fuel cell to the wiring. Provided is a power control device branched from

本発明の一実施形態として、燃料電池が接続される配線の接続点よりも電力系統側に接続される電力供給装置と前記燃料電池が接続される前記接続点よりも電力負荷側に接続される電力分岐装置と前記電力供給装置および前記電力分岐装置に接続された蓄電池の充放電装置との制御装置であり、前記電力負荷による消費電力が前記燃料電池の出力電力以下であり、前記蓄電池に充電が可能であれば、前記電力供給装置に所定の電力を前記配線に出力させ、前記電力分岐装置に前記電力供給装置と前記燃料電池から出力された電力のうち余剰電力を前記配線から分岐させ、前記充放電装置に前記電力分岐装置に分岐させた余剰電力の全部または一部を前記蓄電池に充電させる制御装置を提供する。   As one embodiment of the present invention, a power supply device connected to a power system side from a connection point of wiring to which a fuel cell is connected and a power load side connected to the connection point to which the fuel cell is connected A control device of a power branching device, the power supply device, and a storage battery charging / discharging device connected to the power branching device, wherein the power consumption by the power load is equal to or less than the output power of the fuel cell, and charging the storage battery If possible, the power supply device outputs predetermined power to the wiring, and the power branching device branches surplus power out of the power output from the power supply device and the fuel cell from the wiring, Provided is a control device for charging the storage battery with all or part of surplus power branched to the power branching device by the charge / discharge device.

本発明によれば、燃料電池を定格運転させる時間を長くすることが可能となり、発電効率の低下を抑制することが可能である。   According to the present invention, it is possible to lengthen the time during which the fuel cell is rated-operated, and it is possible to suppress a decrease in power generation efficiency.

本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの機能ブロック図1 is a functional block diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの動作を説明するフローチャートThe flowchart explaining operation | movement of the fuel cell system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの動作を説明するフローチャートThe flowchart explaining operation | movement of the fuel cell system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの動作を説明するフローチャートThe flowchart explaining operation | movement of the fuel cell system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの機能ブロック図1 is a functional block diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.

以下、本発明を実施するための形態について実施形態として図面を参照して、説明する。なお、本発明は以下に説明する実施形態にのみ限定されることはない。また、本発明は以下に説明する実施形態に種々な変形を行うことによっても実施することが可能である。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described as embodiments with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited only to embodiment described below. The present invention can also be implemented by making various modifications to the embodiments described below.

図１は、本発明の一実施形態に係る電源システム１００の機能ブロック図を示す。電源システム１００は、第１の接続点１１１と、燃料電池１０２と、電力分岐装置としてのコンバータ１０６と、充放電装置１０４と、電力供給装置としてのインバータ１０７とを備える。また電源システム１００は、制御装置１０８を備えることもできる。   FIG. 1 shows a functional block diagram of a power supply system 100 according to an embodiment of the present invention. The power supply system 100 includes a first connection point 111, a fuel cell 102, a converter 106 as a power branching device, a charging / discharging device 104, and an inverter 107 as a power supply device. The power supply system 100 can also include a control device 108.

第１の接続点１１１は、電源システム１００を電力系統１０１に接続するための接続点である。電力系統１０１は、電源システム１００が設置される家庭などの施設に電力を供給するための系統である。日本においては、通常５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの１００Ｖまたは２００Ｖの交流電源が電力系統１０１により供給される。電力系統１０１の典型的な例としては各地域電力会社が提供する商用電源を挙げることができる。   The first connection point 111 is a connection point for connecting the power supply system 100 to the power system 101. The power system 101 is a system for supplying power to a facility such as a home where the power supply system 100 is installed. In Japan, an AC power supply of 100 V or 200 V of 50 Hz or 60 Hz is usually supplied from the power system 101. A typical example of the power system 101 is a commercial power source provided by each local power company.

第１の接続点１１１は、電力系統１０１と電源システム１００が設置される家庭などの施設との接続点である。第１の接続点１１１から電力系統１０１の側が電力系統１０１の運営者が責任を負う部分である。第１の接続点１１１には、電力系統１０１が供給する電力を測定する電力メータや、電力系統１０１と電源システム１００が設置される家庭などの施設とを分離するためのブレーカなどを配置することが可能である。   The first connection point 111 is a connection point between the power system 101 and a facility such as a home where the power supply system 100 is installed. The side of the power system 101 from the first connection point 111 is a part for which the operator of the power system 101 is responsible. The first connection point 111 is provided with a power meter for measuring the power supplied by the power system 101, a breaker for separating the power system 101 and a facility such as a home where the power supply system 100 is installed, and the like. Is possible.

燃料電池１０２は、第１の接続点１１１および電力負荷１０３を接続する配線１１０の途中に位置する第２の接続点１１２に接続される。電力負荷１０３は、電力を消費する装置の集合体であり、電源システム１００の配線１１０の第５の接続点１１７に接続される。第５の接続点１１７は、例えば、分電盤などに接続される構成としても良い。電力負荷１０３は、家庭においては、照明、エアコンディショナ、電磁調理器具、冷蔵庫、電子レンジ、電気オーブン、食器洗浄機、食器乾燥機、洗濯機、テレビなどの電気器具の集合が対応する。   The fuel cell 102 is connected to a second connection point 112 located in the middle of the wiring 110 that connects the first connection point 111 and the power load 103. The power load 103 is a collection of devices that consume power, and is connected to the fifth connection point 117 of the wiring 110 of the power supply system 100. For example, the fifth connection point 117 may be connected to a distribution board or the like. The electric power load 103 corresponds to a set of electric appliances such as lighting, an air conditioner, an electromagnetic cooker, a refrigerator, a microwave oven, an electric oven, a dishwasher, a dish dryer, a washing machine, and a television at home.

配線１１０は、第１の接続点１１１に接続される電力系統１０１から供給される電力を電力負荷１０３に向けて供給するための交流電力の伝送路である。例えば、電力系統１０１として単相３線式１００／２００Ｖを使用する場合、配線１１０は３線（Ｒ線、Ｎ線、Ｔ線）により構成される。配線１１０は、屋内配線、構内配線、母線などと称される場合がある。また、配線１１０は、上流（電力系統１０１）から下流（電力負荷１０３側）に向けて順に、電力系統１０１に接続される第１の接続点１１１、インバータ１０７に接続される第４の接続点１１４、燃料電池１０２に接続される第２の接続点１１２、コンバータ１０６に接続される第３の接続点１１３、電力負荷１０３に接続される第５の接続点１１７を有する。   The wiring 110 is an AC power transmission path for supplying the power supplied from the power system 101 connected to the first connection point 111 toward the power load 103. For example, when a single-phase three-wire system 100/200 V is used as the power system 101, the wiring 110 is configured by three lines (R line, N line, T line). The wiring 110 may be referred to as indoor wiring, indoor wiring, busbar, or the like. In addition, the wiring 110 has a first connection point 111 connected to the power system 101 and a fourth connection point connected to the inverter 107 in order from the upstream (power system 101) to the downstream (power load 103 side). 114, a second connection point 112 connected to the fuel cell 102, a third connection point 113 connected to the converter 106, and a fifth connection point 117 connected to the power load 103.

本実施形態においては、燃料電池１０２は、上述のように第２の接続点１１２に接続され、発電した直流電力を交流電力に変換して配線１１０に出力する。また、第２の接続点１１２は、第１の接続点１１１と電力負荷１０３（第５の接続点１１７）との配線１１０の間に位置する。言い換えると、第２の接続点１１２は、第１の接続点１１１と電力負荷１０３との配線１１０の途中に位置する。燃料電池１０２は、電力系統１０１と並列に接続されていると表現することもできる。例えば、電力系統１０１が単相３線式である場合、燃料電池１０２は配線１１０のＲ線、Ｎ線、Ｔ線に接続される。より詳細には、燃料電池１０２は、電力負荷１０３およびコンバータ１０６に対して、電力系統１０１と共に電力を供給できるように配線１１０に接続されていると表現することもできる。   In the present embodiment, the fuel cell 102 is connected to the second connection point 112 as described above, converts the generated DC power into AC power, and outputs the AC power to the wiring 110. The second connection point 112 is located between the wiring 110 between the first connection point 111 and the power load 103 (fifth connection point 117). In other words, the second connection point 112 is located in the middle of the wiring 110 between the first connection point 111 and the power load 103. The fuel cell 102 can also be expressed as being connected in parallel with the power system 101. For example, when the power system 101 is a single-phase three-wire system, the fuel cell 102 is connected to the R line, N line, and T line of the wiring 110. More specifically, the fuel cell 102 can also be expressed as being connected to the wiring 110 so that power can be supplied to the power load 103 and the converter 106 together with the power system 101.

第２の接続点１１２が第１の接続点１１１と電力負荷１０３との配線１１０の途中に位置することにより、燃料電池１０２は、発電した電力を第２の接続点１１２を介して電力負荷１０３に供給することが可能である。   Since the second connection point 112 is located in the middle of the wiring 110 between the first connection point 111 and the power load 103, the fuel cell 102 supplies the generated power via the second connection point 112 to the power load 103. Can be supplied.

なお、燃料電池１０２は、配線１１０の中の第４の接続点１１４と第２の接続点１１２の間における電力を計測するための電流センサ１１５と電圧センサ（図示せず）を有する。例えば、電力系統１０１が単相３線式である場合には、電流センサ１１５は、配線１１０の中性線（Ｎ線）以外の線（すなわちＲ線およびＴ線）を流れる電流を計測し、電圧センサは、第２の接続点１１２における中性線とその他の線の線間電圧（すなわちＲ線Ｎ線間の線間電圧とＴ線Ｎ線間の線間電圧）を計測する。燃料電池１０２は、電流センサ１１５から得られた電流瞬時値と電圧センサから得られた電圧瞬時値とから配線１１０上の第４の接続点１１４と第２の接続点１１２の間を流れる電力を算出し、その算出した電力に応じて、発電と出力を制御する。例えば、電力系統１０１から電力負荷１０３への方向（順方向）に所定値以上の電力を検知した場合は、発電と出力を上昇させ、定格運転に至った後はその運転を持続させる。他方、順方向の電力が所定値未満になったり、電力負荷１０３側から電力系統１０１への方向（逆方向）に電力を検知した場合は、発電や出力を減少させたり、出力を停止する。これにより、燃料電池１０２は負荷追従運転を行っている。すなわち、燃料電池１０２は、電流センサ１１５および電圧センサにより配線１１０上の第４の接続点１１４と第２の接続点１１２の間を流れる電力を検知し、係る区間の電力が順方向に所定値以上であるか否かに基づき発電および出力を制御する処理（負荷追従運転）を行っている。この場合、燃料電池１０２が負荷追従運転を行う際の基準となる順方向の所定電力値を最低買電力ということがある。   The fuel cell 102 includes a current sensor 115 and a voltage sensor (not shown) for measuring the power between the fourth connection point 114 and the second connection point 112 in the wiring 110. For example, when the power system 101 is a single-phase three-wire system, the current sensor 115 measures a current flowing through a line other than the neutral line (N line) (that is, the R line and the T line) of the wiring 110, The voltage sensor measures the line voltage between the neutral line and the other lines at the second connection point 112 (that is, the line voltage between the R line and the N line and the line voltage between the T line and the N line). The fuel cell 102 generates power flowing between the fourth connection point 114 and the second connection point 112 on the wiring 110 from the instantaneous current value obtained from the current sensor 115 and the instantaneous voltage value obtained from the voltage sensor. The power generation and output are controlled according to the calculated power. For example, when power of a predetermined value or more is detected in the direction (forward direction) from the power system 101 to the power load 103, power generation and output are increased, and the operation is continued after reaching the rated operation. On the other hand, when the power in the forward direction becomes less than a predetermined value or when power is detected in the direction from the power load 103 side to the power system 101 (reverse direction), power generation or output is reduced or output is stopped. As a result, the fuel cell 102 performs a load following operation. That is, the fuel cell 102 detects the power flowing between the fourth connection point 114 and the second connection point 112 on the wiring 110 by the current sensor 115 and the voltage sensor, and the power in the section is a predetermined value in the forward direction. Based on whether it is the above or not, processing (load following operation) for controlling power generation and output is performed. In this case, the predetermined power value in the forward direction, which is a reference when the fuel cell 102 performs the load following operation, may be referred to as the minimum purchased power.

燃料電池１０２は、水素を酸化することにより電力を発生させる装置である。燃料電池１０２が家庭などに設置される場合には、水素単体が供給されることは困難であるので、都市ガスや灯油などの炭化水素を改質することにより水素が抽出され燃料電池１０２による発電に用いられる。   The fuel cell 102 is a device that generates electric power by oxidizing hydrogen. When the fuel cell 102 is installed at home or the like, it is difficult to supply hydrogen alone. Therefore, hydrogen is extracted by reforming hydrocarbons such as city gas and kerosene, and power generation by the fuel cell 102 is performed. Used for.

なお、定格運転とは、燃料電池が動作可能な運転範囲において、発電効率が最も大きくなる運転状態を意味する。また、定格運転は、燃料電池の例えば設計上の最大出力電力を持続可能な運転を意味することもできる。なお、燃料電池が、給湯などのために熱などを発生させる場合には、出力電力のみならず発熱量を考慮し、燃料電池のエネルギー発生の効率が最も高くなる運転状態を意味すると解釈することも可能である。なお、定格運転における出力電力を、定格出力電力ということがある。   The rated operation means an operation state in which the power generation efficiency is maximized in the operation range in which the fuel cell can operate. Rated operation can also mean sustainable operation of, for example, the design maximum output power of the fuel cell. When the fuel cell generates heat for hot water supply, etc., it should be interpreted as meaning the operating state in which the energy generation efficiency of the fuel cell is the highest, considering not only the output power but also the heat generation amount. Is also possible. In addition, the output power in rated operation may be called rated output power.

コンバータ１０６、充放電装置１０４およびインバータ１０７は線路１２０により互いに接続されている。すなわち、線路１２０の一方端がコンバータ１０６に接続され、他方端がインバータ１０７に接続されている。これにより、インバータ１０７は、後に説明するように、第４の接続点１１４より電力を合流させ電力を供給する電力供給装置として機能することができる。また、コンバータ１０６は、後に説明するように、第３の接続点１１３から電力を分岐（または分流）させる電力分岐装置として機能することができる。   Converter 106, charging / discharging device 104 and inverter 107 are connected to each other by line 120. That is, one end of the line 120 is connected to the converter 106 and the other end is connected to the inverter 107. Thereby, the inverter 107 can function as a power supply device that combines power from the fourth connection point 114 and supplies power, as will be described later. Further, as will be described later, converter 106 can function as a power branching device that branches (or diverts) power from third connection point 113.

コンバータ１０６とインバータ１０７の間に充放電装置１０４が並列接続されるように接続されている。すなわち、充放電装置１０４の入出力端子は、コンバータ１０６およびインバータ１０７と線路１２０を介して接続される。例えば、充放電装置１０４として直流電力を扱うものを使用する場合、線路１２０は直流線路（即ち、正極線と負極線の２線）により構成される。   The charging / discharging device 104 is connected in parallel between the converter 106 and the inverter 107. In other words, the input / output terminal of charge / discharge device 104 is connected to converter 106 and inverter 107 via line 120. For example, when using what handles direct-current power as the charging / discharging apparatus 104, the track | line 120 is comprised by the direct current | flow line (namely, two lines, a positive electrode line and a negative electrode line).

コンバータ１０６は、その入力端子が配線１１０の第３の接続点１１３に接続され、出力端子が線路１２０に接続される。第３の接続点１１３は、第２の接続点１１２と第５の接続点１１７（電力負荷１０３）との間に位置する。また、コンバータ１０６は、燃料電池１０２と並列に接続される。例えば電力系統１０１が単相３線式である場合、コンバータ１０６の入力端子は、配線１１０のＲ線、Ｎ線、Ｔ線に接続される。より詳細には、コンバータ１０６の入力端子は、電力系統１０１および燃料電池１０２から供給される電力を、電力負荷１０３よりも上流側（電力系統側）で取得できる位置に配線１１０に接続される。これにより、コンバータ１０６は、第３の接続点１１３より電力系統１０１、燃料電池１０２およびインバータ１０７から供給される電力の一部または全てを分流することができる。すなわち、コンバータ１０６は、第２の接続点１１２から電力負荷１０３に向けて供給される電力のうちの一部を配線１１０より分岐させ、線路１２０を介して充放電装置１０４およびインバータ１０７の両方またはいずれか一方に出力することが可能である。また、電力負荷１０３が電力を消費しない状態においては、コンバータ１０６は、第２の接続点１１２から電力負荷１０３に向けて供給される電力の全てを分流させ、充放電装置１０４およびインバータ１０７の両方またはいずれか一方に出力することが可能である。   The converter 106 has an input terminal connected to the third connection point 113 of the wiring 110 and an output terminal connected to the line 120. The third connection point 113 is located between the second connection point 112 and the fifth connection point 117 (power load 103). Converter 106 is connected in parallel with fuel cell 102. For example, when the power system 101 is a single-phase three-wire system, the input terminal of the converter 106 is connected to the R line, N line, and T line of the wiring 110. More specifically, the input terminal of converter 106 is connected to wiring 110 at a position where the power supplied from power system 101 and fuel cell 102 can be acquired on the upstream side (power system side) from power load 103. Thereby, converter 106 can divert part or all of the electric power supplied from power system 101, fuel cell 102, and inverter 107 from third connection point 113. That is, the converter 106 branches a part of the power supplied from the second connection point 112 toward the power load 103 from the wiring 110, and both the charging / discharging device 104 and the inverter 107 or the It is possible to output to either one. In a state in which power load 103 does not consume power, converter 106 diverts all of the power supplied from second connection point 112 toward power load 103, and both charging / discharging device 104 and inverter 107 are connected. Alternatively, it can be output to either one.

電力負荷１０３に配線１１０により供給される電力が交流電力であれば、充放電装置１０４は直流電力を扱うものが一般的であるので、コンバータ１０６は、第３の接続点１１３から電力を分岐させるとともに、第３の接続点１１３から分流された電力を直流電力に変換を行うようにすることもできる。この場合、コンバータ１０６は、例えばＡＣ−ＤＣコンバータにより構成される。また、電力負荷１０３に配線１１０により供給される電力が直流電力である場合でも、コンバータ１０６は充放電装置１０４およびインバータ１０７が取り扱える電圧に変換を行う場合もある。この場合、コンバータ１０６は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータにより構成される。   If the power supplied to the power load 103 by the wiring 110 is AC power, the charging / discharging device 104 generally handles DC power, so the converter 106 branches the power from the third connection point 113. At the same time, the power shunted from the third connection point 113 can be converted into DC power. In this case, the converter 106 is configured by, for example, an AC-DC converter. Further, even when the power supplied to the power load 103 through the wiring 110 is DC power, the converter 106 may convert the voltage into a voltage that can be handled by the charging / discharging device 104 and the inverter 107. In this case, the converter 106 is constituted by a DC-DC converter, for example.

充放電装置１０４は、コンバータ１０６が出力する電力を蓄電池１０５に充電（蓄電）し、また、蓄電池１０５に充電された電力を線路１２０に放電させる。蓄電池１０５としては任意の蓄電能力を有するものでよく、例えば、リチウムイオンバッテリ、ニッケルカドミウムバッテリ、鉛バッテリなどを用いることができる。また、充放電装置１０４は、充電と放電とを同時に行う必要はなく、蓄電池１０５の充電量に応じて、充電と放電とを異なる時に行ってもよい。   Charging / discharging device 104 charges (accumulates) the electric power output from converter 106 to storage battery 105, and discharges electric power charged in storage battery 105 to line 120. The storage battery 105 may have any storage capacity, and for example, a lithium ion battery, a nickel cadmium battery, a lead battery, or the like can be used. Further, the charging / discharging device 104 does not need to perform charging and discharging at the same time, and may perform charging and discharging at different times according to the charge amount of the storage battery 105.

インバータ１０７は、その出力端子が配線１１０の第２の接続点１１２と第１の接続点１１１との間に位置する第４の接続点１１４に接続され、入力端子が線路１２０に接続される。インバータ１０７は、コンバータ１０６の出力する電力と充放電装置１０４が放電する電力とを第４の接続点１１４に合流させる。言い換えると、インバータ１０７は、電力系統１０１および燃料電池１０２と並列に接続される。例えば電力系統１０１が単相３線式である場合、インバータ１０７の出力端子はＲ線、Ｎ線、Ｔ線に接続される。より詳細には、インバータ１０７の出力端子は、コンバータ１０６および電力負荷１０３に対して、電力系統１０１および燃料電池１０２と共に電力を供給できるように配線１１０に接続される。これにより、インバータ１０７は、蓄電池１０５から放電された電力および／またはコンバータ１０６から出力された電力を配線１１０の第４の接続点１１４に出力し、配線１１０上の第４の接続点１１４から第３の接続点１１３に向けて電力を流し、コンバータ１０６および電力負荷１０３に対して電力を供給することができる。なお、インバータ１０７は、コンバータ１０６の出力する電力の全てをそのまま第４の接続点１１４に合流させる必要はなく、コンバータ１０６の出力する電力のうち、充放電装置１０４（即ち蓄電池１０５）による充電または放電により、増減した電力を第４の接続点１１４に合流させる。   The inverter 107 has an output terminal connected to the fourth connection point 114 located between the second connection point 112 and the first connection point 111 of the wiring 110, and an input terminal connected to the line 120. Inverter 107 merges the power output from converter 106 with the power discharged from charging / discharging device 104 at fourth connection point 114. In other words, the inverter 107 is connected in parallel with the power system 101 and the fuel cell 102. For example, when the power system 101 is a single-phase three-wire system, the output terminal of the inverter 107 is connected to the R line, the N line, and the T line. More specifically, the output terminal of inverter 107 is connected to wiring 110 so that power can be supplied to converter 106 and power load 103 together with power system 101 and fuel cell 102. Thereby, inverter 107 outputs the power discharged from storage battery 105 and / or the power output from converter 106 to fourth connection point 114 of wiring 110, and from fourth connection point 114 on wiring 110 to the second The power can be supplied to the third connection point 113 to supply power to the converter 106 and the power load 103. Note that the inverter 107 does not have to combine all of the power output from the converter 106 to the fourth connection point 114 as it is, and the power output from the converter 106 is charged by the charging / discharging device 104 (that is, the storage battery 105). The increased or decreased power is merged with the fourth connection point 114 by the discharge.

電力負荷１０３に配線１１０により供給される電力が交流電力であれば、充放電装置１０４は直流電力を通常は放電するので、インバータ１０７は、第４の接続点１１４に電力を合流させるときに直流電力から交流電力に変換を行う。この場合、インバータ１０７は、配線１１０に電力を出力する電力を、配線１１０上の電圧周波数に同期させて出力する。また、電力負荷１０３に配線１１０により供給される電力が直流電力である場合は、インバータ１０７の代わりに、例えばＤＣ−ＤＣコンバータにより構成し、電力が第４の接続点１１４から第３の接続点１１３に向けて流れるように、昇圧（又は必要に応じて降圧）させて出力させる。   If the power supplied to the power load 103 by the wiring 110 is AC power, the charging / discharging device 104 normally discharges DC power, so that the inverter 107 generates DC power when the power is combined at the fourth connection point 114. Conversion from electric power to AC power. In this case, the inverter 107 outputs the power that outputs power to the wiring 110 in synchronization with the voltage frequency on the wiring 110. Further, when the power supplied to the power load 103 by the wiring 110 is DC power, for example, a DC-DC converter is used instead of the inverter 107, and the power is supplied from the fourth connection point 114 to the third connection point. The voltage is stepped up (or stepped down as necessary) so as to flow toward 113 and output.

制御装置１０８は、燃料電池１０２の出力電力、電力負荷１０３の消費電力、蓄電池１０５の充電量に基づき、配線１１０から分岐させる電力を決定してコンバータ１０６に指示すると共に、配線１１０に合流させる電力を決定してインバータ１０７に指示するためのもの（コンピュータ）であり、予め記憶されたプログラムを実行することで、係る処理を行う。制御装置１０８としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成してもよいし、アナログＩＣ回路やＰＬＤ（Programmable Logic Device）回路により構成してもよい。また、制御装置１０８は記憶部（図示せず）を有する。記憶部は、制御装置１０８が実行するプログラムや必要なデータ、および、制御装置１０８による演算結果を記憶する。なお、記憶部としては、半導体メモリや磁気記憶装置等を用いることができる。   The control device 108 determines the power to be branched from the wiring 110 based on the output power of the fuel cell 102, the power consumption of the power load 103, and the charge amount of the storage battery 105, instructs the converter 106, and the power to be merged with the wiring 110 And instructing the inverter 107 (computer), and by executing a program stored in advance, such processing is performed. The control device 108 may be configured by a CPU (Central Processing Unit), or may be configured by an analog IC circuit or a PLD (Programmable Logic Device) circuit. Further, the control device 108 has a storage unit (not shown). The storage unit stores a program executed by the control device 108 and necessary data, and a calculation result by the control device 108. Note that a semiconductor memory, a magnetic storage device, or the like can be used as the storage unit.

以上のように、本発明の一実施形態においては、インバータ１０７の配線への接続点（第４の接続点１１４）とコンバータ１０６の配線への接続点（第３の接続点１１３）との間に燃料電池１０２が配線に接続されている。また、インバータ１０７の配線への接続点（第４の接続点１１４）は、燃料電池１０２の配線への接続点（第２の接続点１１２）よりも電力系統１０１側に位置し、コンバータ１０６の配線への接続点（第３の接続点１１３）は、燃料電池１０２の配線への接続点（第２の接続点１１２）よりも電力負荷１０３側に位置する。これにより、図１に示すように、コンバータ１０６、インバータ１０７、インバータ１０７の配線への接続点（第４の接続点１１４）およびコンバータ１０６の配線への接続点（第３の接続点１１３）により、閉路１１６が形成され、一定の電力が閉路１１６を循環させることができる。一定の電力は、以下に説明するように、燃料電池１０２が定格運転を維持するための一定の電力または燃料電池１０２が発電を停止させないための最低買電量とすることができる。   As described above, in one embodiment of the present invention, the connection point between the inverter 107 wiring (fourth connection point 114) and the converter 106 wiring connection point (third connection point 113). The fuel cell 102 is connected to the wiring. In addition, the connection point to the wiring of the inverter 107 (fourth connection point 114) is located closer to the power system 101 than the connection point to the wiring of the fuel cell 102 (second connection point 112). The connection point to the wiring (third connection point 113) is located closer to the power load 103 than the connection point to the wiring of the fuel cell 102 (second connection point 112). Thereby, as shown in FIG. 1, the connection point to the wiring of the converter 106, the inverter 107, and the inverter 107 (fourth connection point 114) and the connection point to the wiring of the converter 106 (third connection point 113). , A closed circuit 116 is formed, and a constant power can circulate through the closed circuit 116. As described below, the constant power can be a constant power for maintaining the rated operation of the fuel cell 102 or a minimum power purchase amount for preventing the fuel cell 102 from stopping power generation.

制御装置１０８は、燃料電池１０２の出力電力および消費電力ならびに電力負荷１０３の消費電力を測定し、また、充放電装置１０４より蓄電池１０５の充電状況に関する状況を得て、コンバータ１０６、インバータ１０７および充放電装置１０４の制御を以下に説明するように行う。   The control device 108 measures the output power and power consumption of the fuel cell 102 and the power consumption of the power load 103, obtains the status regarding the charging status of the storage battery 105 from the charging / discharging device 104, and converts the converter 106, the inverter 107 and the charging / discharging device 104. Control of the discharge device 104 is performed as described below.

図２は、制御装置１０８の処理の全体を説明するフローチャートである。ステップＳ２０１の処理として、電源システム１００全体の運転を続行するかどうかの判断を行う。例えば、配線１１０などの工事を行うためなどの理由により電源システム１００の運転の停止が命じられたなどの状況であれば、電源システム１００の運転を停止する。   FIG. 2 is a flowchart for explaining the entire processing of the control device 108. As processing of step S201, it is determined whether or not the operation of the entire power supply system 100 is to be continued. For example, the operation of the power supply system 100 is stopped in a situation where it is instructed to stop the operation of the power supply system 100 due to the construction of the wiring 110 or the like.

ステップＳ２０１の処理により、電源システム１００の運転を継続すると判断した場合には、ステップＳ２０２の処理として、燃料電池１０２の出力電力を計測する。例えば、燃料電池装置１０２と第２の接続点１１２との間に電力測定器が設置され、その電力測定器による測定の結果を燃料電池１０２の出力電力とする。あるいは、燃料電池１０２に内蔵されたセンサなどから通信（無線、有線を問わない）により燃料電池１０２の出力電力を取得してもよい。   When it is determined that the operation of the power supply system 100 is continued by the process of step S201, the output power of the fuel cell 102 is measured as the process of step S202. For example, a power measuring device is installed between the fuel cell device 102 and the second connection point 112, and the result of measurement by the power measuring device is used as the output power of the fuel cell 102. Alternatively, the output power of the fuel cell 102 may be acquired from a sensor or the like built in the fuel cell 102 by communication (whether wireless or wired).

ステップＳ２０３の処理として、電力負荷１０３による消費電力を計測する。例えば、第３の接続点１１３と電力負荷１０３との間に電力計測器が配置され、その電力計測器により、電力負荷１０３による消費電力に関する情報を得る。また、個々の電力負荷１０３の内部に備えられた消費電力を計測する機器より消費電力に関する情報を通信（無線、有線を問わない）により得てもよい。あるいは、ホームゲートウェイや、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）コントローラ、電力メータ等の電力負荷１０３の消費電力を計測する外部機器から制御装置１０８が通信（無線、有線を問わない）により取得する構成としても良い。   As processing of step S203, power consumption by the power load 103 is measured. For example, a power meter is arranged between the third connection point 113 and the power load 103, and information regarding power consumption by the power load 103 is obtained by the power meter. Further, information regarding power consumption may be obtained by communication (whether wireless or wired) from a device that measures power consumption provided in each power load 103. Alternatively, the control device 108 may be acquired by communication (whether wireless or wired) from an external device that measures the power consumption of the power load 103 such as a home gateway, a HEMS (Home Energy Management System) controller, or a power meter. good.

ステップＳ２０４の処理として、蓄電池１０５の充電量を計測する。例えば、充放電装置１０５の入出力端子と線路１２０の間に電力計測器が配置され、その電力計測器により、充放電装置１０４から線路１２０への出力電力と線路１２０から充放電装置１０４への入力電力に関する情報を取得し、記憶部にこれら情報を時系列的に記憶して蓄電池１０５の充電量を演算することで得る。あるいは、蓄電池１０５（または充放電装置１０４）の内部に備えられた充電量を計測する機器により充電量に関する情報を通信（無線、有線を問わない）により得ても良い。   As the process of step S204, the charge amount of the storage battery 105 is measured. For example, a power meter is arranged between the input / output terminal of the charging / discharging device 105 and the line 120, and the power measuring device outputs power from the charging / discharging device 104 to the line 120 and from the line 120 to the charging / discharging device 104. It is obtained by acquiring information related to the input power, calculating the amount of charge of the storage battery 105 by storing these information in a time series in the storage unit. Or you may obtain the information regarding charge amount by communication (regardless of a radio | wireless and a wire connection) by the apparatus which measures the charge amount with which the inside of the storage battery 105 (or charging / discharging apparatus 104) was equipped.

なお、コンバータ１０６、充放電装置１０４、インバータ１０７、蓄電池１０５および制御装置１０８の作動に必要な電力は電力負荷１０３による消費電力に含めることができる。   Note that power necessary for the operation of converter 106, charging / discharging device 104, inverter 107, storage battery 105, and control device 108 can be included in the power consumption by power load 103.

なお、ステップＳ２０２の処理とステップＳ２０３の処理とステップＳ２０４の処理の順序は本質的ではなく、入れかえて実行してもよい。   Note that the order of the processing in step S202, the processing in step S203, and the processing in step S204 is not essential, and may be executed by replacing them.

ステップＳ２０５の処理として、燃料電池１０２の出力電力と電力負荷１０３による消費電力とに基づいて、コンバータ１０６、充放電装置１０４およびインバータ１０７の制御を行う。この制御については、図３および図４を参照して説明する。   In step S205, the converter 106, the charge / discharge device 104, and the inverter 107 are controlled based on the output power of the fuel cell 102 and the power consumed by the power load 103. This control will be described with reference to FIG. 3 and FIG.

図３は、コンバータ１０６、充放電装置１０４およびインバータ１０７の制御の処理の一部を説明するフローチャートである。ステップＳ３０１の処理として、燃料電池１０２の出力電力と電力負荷１０３による消費電力とを比較する。もし、電力負荷１０３による消費電力が燃料電池１０２の出力電力以下であれば、ステップＳ３０２へ処理を移行させ、そうでなければ、図４のステップＳ４０１へ処理を移行させる。   FIG. 3 is a flowchart for explaining a part of control processing of converter 106, charging / discharging device 104 and inverter 107. As the processing in step S301, the output power of the fuel cell 102 and the power consumption by the power load 103 are compared. If the power consumption by the power load 103 is less than or equal to the output power of the fuel cell 102, the process proceeds to step S302, and if not, the process proceeds to step S401 in FIG.

ステップＳ３０１の処理により、電力負荷１０３による消費電力が燃料電池１０２の出力電力以下であると判断されれば、ステップＳ３０２の処理として、蓄電池１０５への充電が可能であるかどうかを判定する。例えば、充電量が所定値以上であれば充電できないと判定し、充電量が所定値未満であれば充電可能と判定する。判定の結果、充電可能であれば、ステップＳ３０３へ処理を移行させ、蓄電池１０５にこれ以上の充電ができなければ、図３のフローチャートの処理を終了する。   If it is determined in step S301 that the power consumed by the power load 103 is equal to or lower than the output power of the fuel cell 102, it is determined in step S302 whether the storage battery 105 can be charged. For example, it is determined that charging cannot be performed if the charging amount is equal to or greater than a predetermined value, and charging is determined to be possible if the charging amount is less than the predetermined value. If it is determined that charging is possible, the process proceeds to step S303, and if the storage battery 105 cannot be charged any more, the process of the flowchart of FIG.

ステップＳ３０３の処理として、コンバータ１０６に、燃料電池１０２の出力電力と電力負荷１０３による消費電力との差分の電力に上述の最低買電力を加算した量（燃料電池１０２の出力電力−電力負荷１０３による消費電力＋最低買電力）を第３の接続点１１３より分流させる。なお、燃料電池１０２の出力電力と電力負荷１０３による消費電力との差分の電力に上述の最低買電力を加算した量を、インバータ１０７と燃料電池装置１０２から出力された電力のうちの余剰電力という場合がある。燃料電池１０２の出力電力および電力負荷１０３による消費電力については、ステップＳ２０２およびステップＳ２０３において燃料電池１０２および電力負荷１０３などから得られているものを用いることができる。   As the processing of step S303, the converter 106 adds the above-mentioned minimum purchased power to the difference power between the output power of the fuel cell 102 and the power consumption of the power load 103 (the output power of the fuel cell 102 minus the power load 103). (Power consumption + minimum power purchase) is diverted from the third connection point 113. The amount obtained by adding the above-mentioned minimum purchased power to the difference power between the output power of the fuel cell 102 and the power consumed by the power load 103 is referred to as surplus power among the power output from the inverter 107 and the fuel cell device 102. There is a case. As the output power of the fuel cell 102 and the power consumption by the power load 103, those obtained from the fuel cell 102 and the power load 103 in step S202 and step S203 can be used.

なお、燃料電池１０２が定格運転をしていない場合には、コンバータ１０６に、出力電力−消費電力＋最低買電力を越える電力を第３の接続点１１３より分流させることもできる。このようにすることにより、電力系統１０１からの電力の供給を一時的に受け、電流センサ１１５が検出する電力を一時的に一定の電力以上とし、燃料電池１０２の発電を増加させてより早く定格運転させることができる。   When the fuel cell 102 is not in rated operation, it is possible to cause the converter 106 to divert power that exceeds output power−power consumption + minimum power purchase from the third connection point 113. By doing so, the power supply from the electric power system 101 is temporarily received, the electric power detected by the current sensor 115 is temporarily set to a certain electric power or more, and the power generation of the fuel cell 102 is increased so that the rating can be made earlier. Can be driven.

ステップＳ３０４の処理として、充放電装置１０４に、コンバータ１０６が第３の接続点１１３より分流し出力する電力の一部を蓄電池１０５に充電させる。この場合、充放電装置１０４が蓄電池１０５に充電させる電力の上限は、コンバータ１０６の出力する電力から、上述の最低買電力を控除したものであることが好ましい。これにより、インバータ１０７は、最低買電量を第４の接続点１１４から配線１１０に合流させることができ、燃料電池１０２は、発電を増加させまたは定格運転を維持することができる。また、この場合には、電力系統１０１からの電力供給が途絶しても、燃料電池１０２に運転を継続させることが可能となる。なお、充放電装置１０４に充電させる処理は、制御装置１０８から充放電装置１０４に対して直接指示信号を発信して行わせる構成としても良いし、コンバータ１０６からの出力電圧と、インバータ１０７への入力電圧を制御させ、線路１２０上の電圧を制御することによって、充放電装置１０４の充電を間接的に制御する構成としても良い。   In step S304, the charging / discharging device 104 causes the storage battery 105 to be charged with a part of the electric power that the converter 106 divides and outputs from the third connection point 113. In this case, it is preferable that the upper limit of the power charged by the charging / discharging device 104 in the storage battery 105 is obtained by subtracting the above-mentioned minimum purchased power from the power output from the converter 106. Thereby, the inverter 107 can join the minimum power purchase amount from the fourth connection point 114 to the wiring 110, and the fuel cell 102 can increase the power generation or maintain the rated operation. In this case, even if the power supply from the power system 101 is interrupted, the fuel cell 102 can continue to operate. The charging / discharging device 104 may be charged by sending a command signal directly from the control device 108 to the charging / discharging device 104, or the output voltage from the converter 106 and the inverter 107. It is good also as a structure which controls charging of the charging / discharging apparatus 104 indirectly by controlling an input voltage and controlling the voltage on the track | line 120. FIG.

ステップＳ３０５の処理として、インバータ１０７に、最低買電力を第４の接続点１１４から配線１１０に合流させる。これにより、燃料電池１０２は運転を持続することができる。また、この場合に燃料電池１０２が定格運転状態にあれば、燃料電池１０２は定格運転状態を維持することができる。また、仮に電力系統１０１からの電力供給が途絶しても、燃料電池１０２は運転を継続することが可能となる。すなわち、図１に示す矢印１１６のように、第２の接続点１１２、第３の接続点１１３、コンバータ１０６、インバータ１０７および第４の接続点１１４を、最低買電力が循環することを維持することができる。   In step S305, the inverter 107 causes the minimum purchased power to merge from the fourth connection point 114 to the wiring 110. Thereby, the fuel cell 102 can continue operation. In this case, if the fuel cell 102 is in the rated operation state, the fuel cell 102 can maintain the rated operation state. Further, even if the power supply from the power system 101 is interrupted, the fuel cell 102 can continue to operate. That is, as indicated by the arrow 116 shown in FIG. 1, the minimum purchased power is circulated through the second connection point 112, the third connection point 113, the converter 106, the inverter 107, and the fourth connection point 114. be able to.

例えば、最低買電力が３０Ｗの場合において、電力負荷１０３の消費電力が５００Ｗ、燃料電池１０２の出力電力が６００Ｗであった場合、コンバータ１０６とインバータ１０７を駆動させなければ、燃料電池１０２の電流センサおよび電圧センサが余剰分１００Ｗの逆潮を検知し、燃料電池１０２は出力を停止または減少させると共に発電を減少させ、最終的に、４７０Ｗまで出力を下げる事になる。すなわち、電力負荷１０３の消費電力５００Ｗは、電力系統１０１から供給される最低買電力３０Ｗと燃料電池１０２の出力電力４７０Ｗとで賄われ、燃料電池１０２はこの状態が維持されるように発電と出力を制御する。他方、消費電力が５００Ｗ、出力電力が６００Ｗであった場合に、コンバータ１０６が出力電力と消費電力の差分１００Ｗに最低買電力３０Ｗを加算した値１３０Ｗを分流すると共に、その発電余剰分１００Ｗを蓄電池１０５に充電し、インバータ１０７が最低買電力３０Ｗを配線１１０に出力することによって、発電の余剰分を電力系統１０１に逆潮させることなく、しかも、燃料電池１０２に最低買電力を検知させて発電を増加させ、または定格運転状態を維持させることができる。このように、ステップＳ３０１からステップＳ３０５の処理によれば、電力負荷１０３の消費電力が燃料電池１０２の出力電力よりも低い場合にも、燃料電池１０２の出力や発電を増加させ、定格運転に至らせると共に定格運転状態を維持させることができる。また、電力負荷１０３の消費電力を全て燃料電池１０２の出力によって賄う事ができる。   For example, when the minimum power purchase is 30 W, if the power consumption of the power load 103 is 500 W and the output power of the fuel cell 102 is 600 W, the current sensor of the fuel cell 102 must be driven unless the converter 106 and the inverter 107 are driven. And the voltage sensor detects the reverse power flow of the surplus 100 W, and the fuel cell 102 stops or reduces the output and decreases the power generation, and finally reduces the output to 470 W. That is, the power consumption of 500 W of the power load 103 is covered by the minimum purchased power of 30 W supplied from the power system 101 and the output power of 470 W of the fuel cell 102, and the fuel cell 102 generates and outputs power so that this state is maintained. To control. On the other hand, when the power consumption is 500 W and the output power is 600 W, the converter 106 shunts a value 130 W obtained by adding the minimum purchased power 30 W to the difference 100 W between the output power and the power consumption, and the power generation surplus 100 W is stored in the storage battery. 105, and the inverter 107 outputs the minimum purchased power 30W to the wiring 110, so that the surplus power generation is not reversed to the power system 101, and the fuel cell 102 detects the minimum purchased power to generate power. Or the rated operating condition can be maintained. As described above, according to the processing from step S301 to step S305, even when the power consumption of the power load 103 is lower than the output power of the fuel cell 102, the output and power generation of the fuel cell 102 are increased to reach the rated operation. And maintain the rated operating state. Further, all the power consumption of the power load 103 can be covered by the output of the fuel cell 102.

なお、ステップＳ３０３からステップＳ３０５の処理の順序は本質的ではなく、出力電力と消費電力との差分を蓄電池に充電させると共に、配線１１０の第４の接続点１１４と第２の接続点１１２の間を順方向に最低買電力が流れるように、コンバータ１０８およびインバータ１０７を適宜駆動させる処理であれば、順序は問わない。例えば、インバータ１０７が蓄電池１０５から最低買電力を取得して配線１１０に出力し、コンバータ１０６が余剰電力、即ち燃料電池１０２の出力電力とインバータ１０７から出力された最低買電力の和から電力負荷１０３の消費電力を引いた値（出力電力＋最低買電力−消費電力）を分流し、充放電装置１０４により蓄電池１０５に上記余剰電力（出力電力＋最低買電力−消費電力）を充電させる構成としても良い。また、この時、蓄電池１０５に対して余剰電力から最低買電力を引いた値（出力電力−消費電力）を充電させ、残る最低買電力を再びインバータ１０７に出力させる構成としても良い。   Note that the order of processing from step S303 to step S305 is not essential, and the difference between the output power and the power consumption is charged in the storage battery, and between the fourth connection point 114 and the second connection point 112 of the wiring 110. As long as the converter 108 and the inverter 107 are appropriately driven so that the minimum power purchase flows in the forward direction, the order does not matter. For example, the inverter 107 acquires the minimum purchased power from the storage battery 105 and outputs it to the wiring 110, and the converter 106 calculates the power load 103 from the surplus power, that is, the sum of the output power of the fuel cell 102 and the minimum purchased power output from the inverter 107. The value obtained by subtracting the power consumption (output power + minimum purchased power-power consumption) is shunted and the storage battery 105 is charged with the surplus power (output power + minimum purchased power-power consumption) by the charging / discharging device 104. good. At this time, the storage battery 105 may be charged with a value obtained by subtracting the minimum purchased power from the surplus power (output power-power consumption), and the remaining minimum purchased power may be output to the inverter 107 again.

なお、ステップＳ３０２において蓄電池１０５にこれ以上の充電ができない場合には、図３のフローチャートに処理を終了させる。これにより、電流センサ１１５が検出する電流（電力）が減少することになり、燃料電池１０２の出力電力が減少し、最終的には電力負荷１０３による電力消費と均衡することになる（より正確には、電力負荷１０３の消費電力から最低買電力を引いた値に均衡することになる）。   In addition, when the storage battery 105 cannot be charged any more in step S302, the process is terminated in the flowchart of FIG. As a result, the current (power) detected by the current sensor 115 decreases, the output power of the fuel cell 102 decreases, and finally balances with the power consumption by the power load 103 (more accurately). Is balanced to a value obtained by subtracting the minimum purchased power from the power consumption of the power load 103).

なお、本発明の一実施形態においては、燃料電池１０２の消費電力を越える電力を、燃料電池１０２に内蔵などされた装置により、熱に変換して給湯などに使用するようにしてもよい。これにより、燃料電池１０２により発電された電力の使用の無駄を排除することができる。   In one embodiment of the present invention, electric power exceeding the power consumption of the fuel cell 102 may be converted into heat by a device built in the fuel cell 102 and used for hot water supply. Thereby, uselessness of the electric power generated by the fuel cell 102 can be eliminated.

また、電力負荷１０３による消費電力が燃料電池１０２の出力電力以下であり、蓄電池１０５にこれ以上の充電ができない場合に、コンバータ１０６およびインバータ１０７の動作を急激に停止させると、電力系統１０１からの電力の供給が急激に０となるために電流センサ１１５が検出する電流（電力）が０となり燃料電池１０２が発電を停止させる場合があり得る。そこで、この場合には、電流センサ１１５が検出する電流量（電力）が、燃料電池１０２が発電を維持する値（例えば最低買電力）となるようにコンバータ１０６およびインバータ１０７を制御してもよい。すなわち、図１に示す矢印１１６のように、第２の接続点１１２、第３の接続点１１３、コンバータ１０６、インバータ１０７および第４の接続点１１４を、燃料電池１０２が発電を維持する所定量を下限とする電力が循環することを維持するようにしてもよい。これにより、電力負荷１０３による消費電力が存在しながら燃料電池１０２が発電を停止してしまうことを防ぐことができる。   In addition, when the power consumption by the power load 103 is equal to or lower than the output power of the fuel cell 102 and the storage battery 105 cannot be charged any more, if the operations of the converter 106 and the inverter 107 are suddenly stopped, Since the supply of power suddenly becomes 0, the current (power) detected by the current sensor 115 becomes 0, and the fuel cell 102 may stop power generation. Therefore, in this case, the converter 106 and the inverter 107 may be controlled so that the amount of electric current (electric power) detected by the current sensor 115 becomes a value (for example, the minimum electric power purchased) that the fuel cell 102 maintains electric power generation. . That is, as indicated by an arrow 116 shown in FIG. 1, the second connection point 112, the third connection point 113, the converter 106, the inverter 107, and the fourth connection point 114 have a predetermined amount that the fuel cell 102 maintains power generation. You may make it maintain that the electric power which makes a lower limit circulates. As a result, it is possible to prevent the fuel cell 102 from stopping power generation while there is power consumption by the power load 103.

以上のように、電力負荷１０３による消費電力が小さくなっても、燃料電池１０２は定格運転を行い、消費電力を越える電力は蓄電池１０５に充電することが可能となる。   As described above, even when the power consumption by the power load 103 is reduced, the fuel cell 102 performs the rated operation, and the storage battery 105 can be charged with the power exceeding the power consumption.

図４は、図３のステップＳ３０１において、電力負荷１０３による消費電力が燃料電池１０２の出力電力を越えている場合の処理を説明するフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart for explaining processing when the power consumption by the power load 103 exceeds the output power of the fuel cell 102 in step S301 of FIG.

ステップＳ４０１の処理として、コンバータ１０６の分流を停止させる。これにより、第２の接続点１１２に供給される電力の全てが電力負荷１０３に供給される。   In step S401, the diversion of the converter 106 is stopped. As a result, all of the power supplied to the second connection point 112 is supplied to the power load 103.

ステップＳ４０２の処理として、蓄電池１０５からの放電が可能であるかどうかを判定する。判定の結果、放電が可能であれば、ステップＳ４０３へ処理を移行させる。また、蓄電池１０５の蓄電量が０であるなどの理由により、放電が不可能であれば、図４の処理を停止させ、不足する電力の供給を電力系統１０１から受けても良い。   In step S402, it is determined whether or not the storage battery 105 can be discharged. If it is determined that the discharge is possible, the process proceeds to step S403. 4 may be stopped and the supply of insufficient power may be received from the power system 101 if discharge is not possible because the amount of power stored in the storage battery 105 is 0 or the like.

ステップＳ４０３の処理として、充放電装置１０４に、消費電力と出力電力との差分を放電させる。なお、消費電力と出力電力との差分は、充放電装置１０４が蓄電池１０５に放電させることができる電力の上限とすることができる。蓄電池１０５に消費電力と出力電力との差分の電力を放電させることができない場合には、不足する電力の供給を電力系統１０１から受けることができる。なお、充放電装置１０４に放電させる処理は、制御装置１０８から充放電装置１０４に対して直接指示信号を発信して行わせる構成としても良いし、コンバータ１０６とインバータ１０７の電力入出力を調整し線路１２０上の電圧を制御することによって、充放電装置１０４の放電を間接的に制御する構成としても良い。   In step S403, the charging / discharging device 104 is caused to discharge the difference between the power consumption and the output power. The difference between the power consumption and the output power can be the upper limit of the power that can be discharged to the storage battery 105 by the charging / discharging device 104. When the storage battery 105 cannot discharge the power difference between the power consumption and the output power, the shortage of power can be supplied from the power system 101. Note that the process of causing the charging / discharging device 104 to discharge may be performed by transmitting an instruction signal directly from the control device 108 to the charging / discharging device 104, or adjusting the power input / output of the converter 106 and the inverter 107. It is good also as a structure which controls discharge of the charging / discharging apparatus 104 indirectly by controlling the voltage on the track | line 120. FIG.

ステップＳ４０４の処理として、インバータ１０７に、充放電装置が蓄電池１０５に放電させる電力を第４の接続点１１４より配線１１０に合流させ不足する電力量の一部または全ての供給をする。   In step S404, the inverter 107 is supplied with a part or all of the insufficient amount of power by causing the charging / discharging device to discharge the storage battery 105 to the wiring 110 from the fourth connection point 114.

ステップＳ４０１からステップＳ４０４の処理によれば、例えば、燃料電池１０２の定格運転状態における出力電力が７００Ｗで、電力負荷１０３の消費電力が８００Ｗである場合、蓄電池１０５から１００Ｗを放電させ、インバータ１０７により係る１００Ｗを供給することができる。このように、ステップＳ４０１からステップＳ４０４の処理によれば、蓄電池１０５に充電された燃料電池１０２の余剰電力を有効に使用すると共に、蓄電池１０５を放電させて再び余剰電力を充電できるようにして燃料電池１０２に定格運転をさせることが可能になる。   According to the processing from step S401 to step S404, for example, when the output power in the rated operation state of the fuel cell 102 is 700 W and the power consumption of the power load 103 is 800 W, 100 W is discharged from the storage battery 105 and the inverter 107 Such 100W can be supplied. As described above, according to the processing from step S401 to step S404, the surplus power of the fuel cell 102 charged in the storage battery 105 is effectively used, and the storage battery 105 is discharged so that the surplus power can be charged again. It becomes possible to make the battery 102 perform rated operation.

なお、電力負荷１０３による消費電力が燃料電池１０２の出力電力を越えており、蓄電池１０５からの放電が可能である場合には、燃料電池１０２に定格運転を維持させるのが好ましい。そのためには、燃料電池１０２の電流センサ１１５および電圧センサが検出する電力が、最低買電力以上となるようにするのが好ましい。例えば、最低買電力が３０Ｗである場合において、電力負荷１０３の消費電力が５００Ｗ、燃料電池１０２の出力電力が４９０Ｗである場合、上記ステップＳ４０１からステップＳ４０４の処理によると、インバータ１０７は消費電力と出力電力の差分１０Ｗだけ出力し、燃料電池１０２は最低買電力３０Ｗを検知できないため、発電と出力を減少させてしまう。このため、この場合に、さらに、電力負荷１０３による消費電力と燃料電池１０２の出力電力との差が最低買電力以下であるときには、コンバータ１０６に最低買電力の分流を維持させ、インバータ１０７にコンバータ１０６により分流された電力（最低買電力分）と蓄電池の放電量とを加えた電力を配線１１１に供給させ、燃料電池１０２の電流センサ１１５及び電圧センサにより検出される電力が、最低買電力以上となるようにしてもよい。これにより、燃料電池１０２を定格運転の状態とさせ電力系統１０１からの電力の供給を最低限とし、コスト削減を図ることができる。   In addition, when the power consumption by the power load 103 exceeds the output power of the fuel cell 102 and the discharge from the storage battery 105 is possible, the fuel cell 102 is preferably maintained at the rated operation. For this purpose, it is preferable that the electric power detected by the current sensor 115 and the voltage sensor of the fuel cell 102 be equal to or higher than the minimum purchased electric power. For example, when the minimum power purchase is 30 W, when the power consumption of the power load 103 is 500 W and the output power of the fuel cell 102 is 490 W, according to the processing from step S401 to step S404, the inverter 107 Since the difference of 10W of output power is output and the fuel cell 102 cannot detect the minimum purchased power 30W, power generation and output are reduced. Therefore, in this case, when the difference between the power consumption by the power load 103 and the output power of the fuel cell 102 is equal to or less than the minimum purchased power, the converter 106 maintains the shunt of the minimum purchased power, and the inverter 107 The power obtained by adding the power shunted by 106 (minimum purchased power) and the discharge amount of the storage battery is supplied to the wiring 111, and the power detected by the current sensor 115 and the voltage sensor of the fuel cell 102 is equal to or higher than the minimum purchased power. You may make it become. As a result, the fuel cell 102 is brought into a rated operation state, supply of power from the power system 101 is minimized, and cost reduction can be achieved.

なお、以上の説明においては、図１に示すように、電力分岐装置としてのコンバータ１０６と電力供給装置としてのインバータ１０７とを有する構成を用いた。しかし、本発明はこの構成に限定して実施されるものではない。例えば、図５に示すように、充放電装置１０４に双方向インバータ６０１を接続し、双方向インバータ６０１と第３の接続点１１３とを第１のスイッチ６０２により接続し、双方向インバータ６０１と第４の接続点１１４とを第２のスイッチ６０３により接続することにより、コンバータ１０６とインバータ１０７との機能を双方向インバータ６０１、第１のスイッチ６０２および第２のスイッチ６０３により実現することも可能である。   In the above description, as shown in FIG. 1, a configuration having a converter 106 as a power branching device and an inverter 107 as a power supply device is used. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, as shown in FIG. 5, the bidirectional inverter 601 is connected to the charging / discharging device 104, the bidirectional inverter 601 and the third connection point 113 are connected by the first switch 602, and the bidirectional inverter 601 and the first By connecting the four connection points 114 by the second switch 603, the functions of the converter 106 and the inverter 107 can be realized by the bidirectional inverter 601, the first switch 602, and the second switch 603. is there.

すなわち、制御装置１０８などにより、第３の接続点１１３と双方向インバータ６０１との第１のスイッチ６０２による接続を制御するとともに、第４の接続点１１４と双方向インバータ６０１との第２のスイッチ６０３による接続を制御することが可能である。第１のスイッチ６０２により、第３の接続点１１３と双方向インバータ６０１とを接続することにより、配線１１０の第３の接続点１１３からの電力の分流が行われ、また、第４の接続点１１４と双方向インバータ６０１とを接続することにより、第４の接続点１１４からの配線１１０への電力の合流が行われる。   That is, the control device 108 or the like controls the connection of the third connection point 113 and the bidirectional inverter 601 by the first switch 602, and the second switch of the fourth connection point 114 and the bidirectional inverter 601. The connection by 603 can be controlled. By connecting the third connection point 113 and the bidirectional inverter 601 by the first switch 602, the power is shunted from the third connection point 113 of the wiring 110, and the fourth connection point. 114 and the bidirectional inverter 601 are connected, so that power is merged from the fourth connection point 114 to the wiring 110.

また、上記説明においては、図１に示すように、電力分岐装置としてのコンバータ１０６と電力供給装置としてのインバータ１０７に充放電装置１０４および蓄電池１０５を接続する構成を説明したが、これに限定して実施されるものではなく、充放電装置１０４および蓄電池１０５の代わりに、電力分岐装置から分岐された電力を消費する機器（例えば、当該電力を熱に変換して給湯などに使用する機器。電力消費機器）を接続する構成としても良い。この場合において、電力制御装置は、電力系統と電力負荷とを電気的に接続させる配線に対して、燃料電池が接続される接続点および前記燃料電池の電流センサが設置される設置点よりも電力系統側に接続される電力供給装置と、燃料電池が接続される前記接続点よりも電力負荷側に接続される電力分岐装置とを有し、電力負荷による消費電力が燃料電池の出力電力以下である場合、電力供給装置に所定の電力（最低買電力）を配線に出力させ、電力分岐装置に電力供給装置と燃料電池から出力された電力のうち余剰電力を配線から分岐させるように構成する。電力分岐装置から分岐された電力から最低買電力を引いた値を上記電力消費機器に消費させると共に、電力分岐装置から分岐された電力のうち最低買電力を再び電力供給装置により配線に出力させる。このように、電力分岐装置と電力供給装置とにより最低買電力を配線上に循環させつつ、燃料電池の出力電力と電力負荷の消費電力との差分を電力消費機器に消費させることによって、電力の逆潮を来すことなく、燃料電池を最大限発電させることが可能になる。   In the above description, as shown in FIG. 1, the configuration in which the charging / discharging device 104 and the storage battery 105 are connected to the converter 106 as the power branching device and the inverter 107 as the power supply device has been described. In place of the charging / discharging device 104 and the storage battery 105, a device that consumes power branched from the power branch device (for example, a device that converts the power into heat and uses it for hot water supply or the like). (Consumer) may be connected. In this case, the power control device is configured such that the power is connected to the wiring for electrically connecting the power system and the power load more than the connection point where the fuel cell is connected and the installation point where the current sensor of the fuel cell is installed. A power supply device connected to the grid side and a power branch device connected to the power load side from the connection point to which the fuel cell is connected, and the power consumption by the power load is less than the output power of the fuel cell In some cases, the power supply device is configured to output predetermined power (minimum purchase power) to the wiring, and the power branching device is configured to branch surplus power out of the power output from the power supply device and the fuel cell from the wiring. A value obtained by subtracting the minimum purchased power from the power branched from the power branching device is consumed by the power consuming device, and the minimum purchased power out of the power branched from the power branching device is output to the wiring again by the power supply device. In this way, the power branching device and the power supply device circulate the minimum purchased power on the wiring, and the power consumption device consumes the difference between the output power of the fuel cell and the power consumption of the power load. It is possible to generate maximum power from the fuel cell without causing a reverse tide.

１０１ 電力系統、１０２ 燃料電池、１０３ 電力負荷、１０４ 充放電装置、１０５ 蓄電池、１０６ コンバータ、１０７ インバータ、１０８ 制御装置、１１１ 第１の接続点、１１２ 第２の接続点、１１３ 第３の接続点、１１４ 第４の接続点、１１５ 電流センサ、１１６ 閉路、１１７ 第５の接続点 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Electric power system, 102 Fuel cell, 103 Electric power load, 104 Charging / discharging apparatus, 105 Storage battery, 106 Converter, 107 Inverter, 108 Control apparatus, 111 1st connection point, 112 2nd connection point, 113 3rd connection point , 114 fourth connection point, 115 current sensor, 116 closed circuit, 117 fifth connection point

Claims (8)

電力系統と電力負荷とを電気的に接続させる配線に対して、燃料電池が接続される接続点および前記燃料電池の電流センサが設置される設置点よりも電力系統側に接続される電力供給装置と、前記燃料電池が接続される前記接続点よりも電力負荷側に接続される電力分岐装置とを制御する方法であり、
前記電力負荷による消費電力が前記燃料電池の出力電力以下である場合、前記電力供給装置に所定の電力を前記配線に出力させ、前記電力分岐装置に前記電力供給装置と前記燃料電池から出力された電力のうち余剰電力を前記配線から分岐させる電力制御方法。 A power supply device connected to the power system side from a connection point where a fuel cell is connected and an installation point where a current sensor of the fuel cell is installed to a wiring for electrically connecting the power system and a power load And a power branching device connected to the power load side with respect to the connection point to which the fuel cell is connected,
When power consumed by the power load is equal to or lower than the output power of the fuel cell, the power supply device outputs predetermined power to the wiring, and the power branch device outputs the power supply device and the fuel cell. A power control method for branching surplus power out of power from the wiring. 燃料電池が接続される配線の接続点よりも電力系統側に接続される電力供給装置と前記燃料電池が接続される前記接続点よりも電力負荷側に接続される電力分岐装置と前記電力供給装置および前記電力分岐装置に接続された蓄電池の充放電装置とを制御する方法であり、
前記電力負荷による消費電力が前記燃料電池の出力電力以下であり、前記蓄電池に充電が可能であれば、前記電力供給装置に所定の電力を前記配線に出力させ、前記電力分岐装置に前記電力供給装置と前記燃料電池から出力された電力のうち余剰電力を前記配線から分岐させ、前記充放電装置に前記電力分岐装置に分岐させた余剰電力の全部または一部を前記蓄電池に充電させる電力制御方法。 A power supply device connected to a power system side from a connection point of a wiring to which a fuel cell is connected, a power branch device connected to a power load side from the connection point to which the fuel cell is connected, and the power supply device And a method for controlling a storage battery charging / discharging device connected to the power branching device,
If the power consumption by the power load is less than or equal to the output power of the fuel cell and the storage battery can be charged, the power supply device outputs predetermined power to the wiring and the power branch device supplies the power. A power control method for branching surplus power out of the power output from the apparatus and the fuel cell from the wiring, and charging the storage battery with all or part of surplus power branched to the power branching device in the charge / discharge device . 前記消費電力が前記燃料電池の出力電力を越え、前記充電池が放電可能であれば、前記充放電装置に前記消費電力と前記出力電力との差の電力を放電させ、前記電力供給装置に前記放電される電力を前記配線に出力させる請求項２に記載の電力制御方法。   If the power consumption exceeds the output power of the fuel cell and the rechargeable battery can be discharged, the charge / discharge device discharges the power difference between the power consumption and the output power, and the power supply device The power control method according to claim 2, wherein electric power to be discharged is output to the wiring. 前記所定の電力は、前記燃料電池が負荷追従運転を行う際の基準となる電力である請求項１から３のいずれかに記載の電力制御方法。   The power control method according to any one of claims 1 to 3, wherein the predetermined power is power that serves as a reference when the fuel cell performs load following operation. 電力系統と電力負荷とを電気的に接続させる配線に対して、燃料電池が接続される接続点および前記燃料電池の電流センサが設置される設置点よりも電力系統側に接続される電力供給装置と、前記燃料電池が接続される前記接続点よりも電力負荷側に接続される電力分岐装置とを備える制御装置であって、
前記電力負荷による消費電力が前記燃料電池の出力電力以下である場合において、前記電力供給装置は所定の電力を前記配線に出力し、前記電力分岐装置は前記電力供給装置と前記燃料電池から出力された電力のうち余剰電力を前記配線から分岐する電力制御装置。 A power supply device connected to the power system side from a connection point where a fuel cell is connected and an installation point where a current sensor of the fuel cell is installed to a wiring for electrically connecting the power system and a power load And a power branching device connected to a power load side from the connection point to which the fuel cell is connected,
When the power consumption by the power load is equal to or lower than the output power of the fuel cell, the power supply device outputs predetermined power to the wiring, and the power branch device is output from the power supply device and the fuel cell. A power control device for branching excess power out of the wiring. 燃料電池が接続される配線の接続点よりも電力系統側に接続される電力供給装置と前記燃料電池が接続される前記接続点よりも電力負荷側に接続される電力分岐装置と前記電力供給装置および前記電力分岐装置に接続された蓄電池の充放電装置との制御装置であり、
前記電力負荷による消費電力が前記燃料電池の出力電力以下であり、前記蓄電池に充電が可能であれば、前記電力供給装置に所定の電力を前記配線に出力させ、前記電力分岐装置に前記電力供給装置と前記燃料電池から出力された電力のうち余剰電力を前記配線から分岐させ、前記充放電装置に前記電力分岐装置に分岐させた余剰電力の全部または一部を前記蓄電池に充電させる制御装置。 A power supply device connected to a power system side from a connection point of a wiring to which a fuel cell is connected, a power branch device connected to a power load side from the connection point to which the fuel cell is connected, and the power supply device And a control device with a charge / discharge device of a storage battery connected to the power branch device,
If the power consumption by the power load is less than or equal to the output power of the fuel cell and the storage battery can be charged, the power supply device outputs predetermined power to the wiring and the power branch device supplies the power. A control device that branches surplus power out of the power output from the apparatus and the fuel cell from the wiring, and charges the storage battery with all or part of the surplus power branched to the power branch device by the charge / discharge device. 前記消費電力が前記燃料電池の出力電力を越え、前記蓄電池が放電可能であれば、前記充放電装置に前記消費電力と前記出力電力との差の電力を放電させ、前記電力供給装置に前記放電される電力を前記配線に供給させる請求項６に記載の制御装置。   If the power consumption exceeds the output power of the fuel cell and the storage battery can be discharged, the charge / discharge device discharges the power difference between the power consumption and the output power, and the power supply device discharges the discharge. The control device according to claim 6, wherein power to be supplied is supplied to the wiring. 前記所定の電力量は、前記燃料電池が負荷追従運転を行う際の基準となる電力である請求項５から７のいずれかに記載の制御装置。   The control device according to claim 5, wherein the predetermined amount of electric power is electric power serving as a reference when the fuel cell performs load following operation.
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