JP2020004562A - 設備管理サーバ、設備管理システム及び設備管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料電池システムの部品を有効に利用することを可能とする設備管理サーバ、設備管理システム及び設備管理方法を提供する。【解決手段】 基準負荷によって予め定義された交換期間が定められた対象部品及び発電部を有する燃料電池システムを制御する設備管理サーバは、前記発電部の実際使用負荷を示す情報要素を含むメッセージを受信する通信部と、前記実際使用負荷と前記基準負荷との比較結果に基づいて、前記燃料電池システムを制御する制御部とを備える。【選択図】 図４

Description

本発明は、設備管理サーバ、設備管理システム及び設備管理方法に関する。

複数の設備に関する様々な情報を管理する設備管理システムが知られている。様々な情報としては、設備に関する基本情報及びメンテナンス情報が挙げられる。例えば、基本情報は、設置年月日、既定耐用年数及び定格消費電力等を含む。メンテナンス情報は、設備のメンテナンス履歴を含む（例えば、特許文献１）。

特開２００５−１８２３９９号公報

ところで、上述した設備として燃料電池システムが考えられるが、一般的には、燃料電池システムの部品には交換期間が定められており、定期的なメンテナンスのときに燃料電池システムの部品が交換される。

しかしながら、交換期間は、燃料電池システムが実際に使用されたときの実際使用負荷によらずに予め定められているため、交換期間を定義する基準負荷よりも燃料電池システムの実際使用負荷が軽い場合には、燃料電池システムの部品が早期に交換されてしまい、燃料電池システムの部品を有効に利用することができない。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、燃料電池システムの部品を有効に利用することを可能とする設備管理サーバ、設備管理システム及び設備管理方法を提供することを目的とする。

第１の特徴において、基準負荷によって予め定義された交換期間が定められた対象部品及び発電部を有する燃料電池システムを制御する設備管理サーバは、前記発電部の実際使用負荷を示す情報要素を含むメッセージを受信する通信部と、前記実際使用負荷と前記基準負荷との比較結果に基づいて、前記燃料電池システムを制御する制御部とを備える。

第２の特徴において、設備管理システムは、基準負荷によって予め定義された交換期間が定められた対象部品及び発電部を有する燃料電池システムと、前記燃料電池システムを制御する設備管理サーバとを備える。前記設備管理サーバは、前記発電部の実際使用負荷を示す情報要素を含むメッセージを受信する通信部と、前記実際使用負荷と前記基準負荷との比較結果に基づいて、前記燃料電池システムを制御する制御部とを備える。

第３の特徴において、基準負荷によって予め定義された交換期間が定められた対象部品及び発電部を有する燃料電池システムを設備管理サーバが制御する設備管理方法は、前記設備管理サーバが、前記発電部の実際使用負荷を示す情報要素を含むメッセージを受信するステップと、前記設備管理サーバが、前記実際使用負荷と前記基準負荷との比較結果に基づいて、前記燃料電池システムを制御するステップとを備える。

一態様によれば、燃料電池システムの部品を有効に利用することを可能とする設備管理サーバ、設備管理システム及び設備管理方法を提供することができる。

図１は、実施形態に係る設備管理システム１００を示す図である。 図２は、実施形態に係る燃料電池システム３１０を示す図である。 図３は、実施形態に係る貯湯タンク１６０を示す図である。 図４は、実施形態に係る設備管理サーバ２００を示す図である。 図５は、実施形態に係る情報要素を示す図である。 図６は、実施形態に係る情報要素を示す図である。 図７は、実施形態に係る設備管理方法を示す図である。

以下において、実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なる場合があることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係又は比率が異なる部分が含まれている場合があることは勿論である。

［実施形態］
（設備管理システム）
以下において、実施形態に係る設備管理システムについて説明する。図１に示すように、設備管理システム１００は、設備管理サーバ２００と、施設３００とを有する。図１では、施設３００として、施設３００Ａ〜施設３００Ｃが例示されている。設備管理サーバ２００及び施設３００は、ネットワーク１２０に接続されている。ネットワーク１２０は、設備管理サーバ２００と施設３００との間の回線を提供すればよい。ネットワーク１２０は、例えば、インターネットである。ネットワーク１２０は、ＶＰＮなどの専用回線を提供してもよい。

設備管理サーバ２００は、施設３００に設けられる設備を管理する。設備管理サーバ２００の詳細については後述する（図４を参照）。

施設３００は、燃料電池システム３１０及びＥＭＳ３２０を有する。燃料電池システム３１０は、ガスなどの燃料を用いて発電を行う設備を含む。燃料電池システム３１０の詳細については後述する（図２を参照）。ＥＭＳ３２０は、施設３００に設けられる設備を制御する設備（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）である。

施設３００は、電力を消費する負荷設備を有していてもよい。負荷設備は、例えば、空調設備、照明設備、ＡＶ（Ａｕｄｉｏ Ｖｉｓｕａｌ）設備などである。施設３００は、燃料電池システム３１０以外の分散電源を有していてもよい。分散電源は、例えば、太陽光、風力又は地熱などの自然エネルギーを利用して発電を行う設備を含んでもよく、蓄電池設備を含んでもよい。

実施形態において、設備管理サーバ２００とＥＭＳ３２０との間の通信は、第１プロトコルに従って行われてもよい。一方で、ＥＭＳ３２０と燃料電池システム３１０との間の通信は、第１プロトコルとは異なる第２プロトコルに従って行われてもよい。例えば、第１プロトコルとしては、Ｏｐｅｎ ＡＤＲ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｄｅｍａｎｄ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）に準拠するプロトコル、或いは、独自の専用プロトコルを用いることができる。例えば、第２プロトコルは、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅに準拠するプロトコル、ＳＥＰ（Ｓｍａｒｔ Ｅｎｅｒｇｙ Ｐｒｏｆｉｌｅ）２．０、ＫＮＸ、或いは、独自の専用プロトコルを用いることができる。なお、第１プロトコルと第２プロトコルは異なっていればよく、例えば、両方が独自の専用プロトコルであっても異なる規則で作られたプロトコルであればよい。

ここで、設備管理システム１００は、電力管理サーバを有していてもよい。電力管理サーバは、施設３００に設けられるＥＭＳ３２０に対して、施設３００に設けられる分散電源に対する制御を指示する制御メッセージを送信してもよい。例えば、電力管理サーバは、潮流の制御を要求する潮流制御メッセージ（例えば、ＤＲ；Ｄｅｍａｎｄ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を送信してもよく、逆潮流の制御を要求する逆潮流制御メッセージを送信してもよい。さらに、電力管理サーバは、分散電源の動作状態を制御する電源制御メッセージを送信してもよい。潮流又は逆潮流の制御度合いは、絶対値（例えば、○○ｋＷ）で表されてもよく、相対値（例えば、○○％）で表されてもよい。或いは、潮流又は逆潮流の制御度合いは、２以上のレベルで表されてもよい。潮流又は逆潮流の制御度合いは、現在の電力需給バランスによって定められる電力料金（ＲＴＰ；Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｐｒｉｃｉｎｇ）によって表されてもよく、過去の電力需給バランスによって定められる電力料金（ＴＯＵ；Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｕｓｅ）によって表されてもよい。

（燃料電池システム）
以下において、実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。図２は、実施形態に係る燃料電池システム３１０を示す図である。燃料電池システム３１０は、少なくとも燃料電池設備１５０を含む。燃料電池システム３１０は、貯湯タンク１６０と併設されている。ここでは、燃料電池システム３１０は、燃料電池設備１５０を含み、貯湯タンク１６０と併設されるコジェネレーションシステムであるものとして説明を続ける。

燃料電池設備１５０は、ガスなどの燃料を用いて発電を行う設備である。具体的には、図２に示すように、燃料電池設備１５０は、燃料電池１５１と、ＰＣＳ１５２と、ブロワ１５３と、脱硫器１５４と、着火ヒータ１５５と、ラジエータ１５６と、制御基板１５７と、熱交換出口１５８Ａと、熱交換入口１５８Ｂとを有する。

燃料電池１５１は、燃料を用いて発電を行う設備である。具体的には、燃料電池１５１は、改質器１５１Ａと、セルスタック１５１Ｂとを有する。

改質器１５１Ａは、後述する脱硫器１５４によって付臭剤が除去された燃料から改質ガスを生成する。改質ガスは、水素及び一酸化炭素によって構成されるガスである。

セルスタック１５１Ｂは、後述するブロワ１５３から供給される空気（酸素）と改質ガスとの化学反応によって発電する。具体的には、セルスタック１５１Ｂは、複数のセルがスタックされた構造を有する。各セルは、燃料極と空気極との間に電解質が挟み込まれた構造を有する。燃料極には、改質ガス（水素）が供給され、空気極には、空気（酸素）が供給される。電解質において改質ガス（水素）及び空気（酸素）の化学反応が生じて、電力（ＤＣ電力）及び熱が生成される。

ＰＣＳ１５２は、燃料電池１５１から出力されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換する設備（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）である。

ブロワ１５３は、燃料電池１５１（セルスタック１５１Ｂ）に空気を供給する。ブロワ１５３は、例えば、ファンによって構成される。ブロワ１５３は、セルスタック１５１Ｂの温度が許容温度の上限を超えないようにセルスタック１５１Ｂを冷却する。

脱硫器１５４は、外部から供給される燃料に含まれる付臭剤を除去する。燃料は、都市ガスであってもよく、プロパンガスであってもよい。

着火ヒータ１５５は、セルスタック１５１Ｂで化学反応しなかった燃料（以下、未反応燃料）に着火し、セルスタック１５１Ｂの温度を高温に維持するヒータである。すなわち、着火ヒータ１５５は、セルスタック１５１Ｂを構成する各セルの開口から漏れる未反応燃料に着火する。着火ヒータ１５５は、未反応燃料が燃焼していないケース（例えば、燃料電池設備１５０の起動時）において、未反応燃料に着火すればよいことに留意すべきである。そして、未反応ガスの燃焼が開始した後においては、セルスタック１５１Ｂから僅かずつ溢れ出る未反応燃料が燃焼し続けることによって、セルスタック１５１Ｂの温度が高温に維持される。

ラジエータ１５６は、セルスタック１５１Ｂの温度が許容温度の上限を超えないようにセルスタック１５１Ｂを冷却してもよい。貯湯タンク１６０から燃料電池設備１５０に流れる水（復路）の温度が許容温度の上限を超えないように水（復路）を冷却してもよい。

制御基板１５７は、燃料電池１５１、ＰＣＳ１５２、ブロワ１５３、脱硫器１５４、着火ヒータ１５５及び制御基板１５７を制御する回路を搭載する基板である。

熱交換出口１５８Ａは、貯湯タンク１６０への水（水（往路）とも称する）を導く口である。熱交換出口１５８Ａは、後述する還流管１６１と接続される。

熱交換入口１５８Ｂは、貯湯タンク１６０からの水（水（復路）とも称する）を導く口である。熱交換入口１５８Ｂは、後述する還流管１６２と接続される。

改質器１５１Ａ、ブロワ１５３、脱硫器１５４、着火ヒータ１５５及び制御基板１５７は、セルスタック１５１Ｂの動作を補助する補機の一例である。また、ＰＣＳ１５２の一部を補機として扱ってもよい。

燃料電池システム３１０の動作状態は、発電中状態、停止中状態、起動中状態、停止動作中状態、アイドル中状態などを含む。例えば、動作状態は、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅにおいて発電動作状態と称されてもよい。

発電中状態は、燃料電池１５１による発電が行われている状態である。起動中状態は、停止中状態から発電中状態に至る状態である。停止中状態は、燃料電池１５１の動作が停止している状態である。停止動作中状態は、発電中状態から停止中状態に至る状態である。アイドル中状態は、燃料電池システム３１０から電力が出力されていないが、セルスタック１５１Ｂの温度が所定温度に維持される状態である。所定温度は、発電中状態におけるセルスタック１５１Ｂの発電温度（例えば、６５０℃〜１０００℃）と同程度であってもよく、発電温度よりも低い温度（例えば、４５０℃〜６００℃）であってもよい。アイドル中状態において、補機の電力は、燃料電池１５１から出力される電力によって賄われてもよく、他の分散電源（例えば、自然エネルギーを利用して発電を行う設備又は蓄電池設備）から供給される電力によって賄われてもよく、電力系統１１０から供給される電力によって賄われてもよい。

図２に示す例では、制御基板１５７は、燃料電池設備１５０に設けられる。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。燃料電池システム３１０は、ユーザ操作を受け付けるリモートコントローラを含み、制御基板１５７は、リモートコントローラに設けられてもよい。或いは、制御基板１５７が有する機能は、燃料電池設備１５０に設けられる基板及びリモートコントローラの双方によって実現されてもよい。

貯湯タンク１６０は、図２及び図３に示すように、還流管１６１及び還流管１６２によって燃料電池設備１５０と連結される。還流管１６１は、燃料電池設備１５０の排熱によって温められる水（往路）の流路を形成する。還流管１６１は、貯湯タンク１６０から燃料電池設備１５０に供給される水（復路）の流路を形成する。貯湯タンク１６０は、給湯口１６３及び給水口１６４を有する。給湯口１６３は、貯湯タンク１６０から湯を取り出すための口である。給水口１６４は、貯湯タンク１６０に水を供給するための口である。給湯口１６３から湯が取り出された場合に、給水口１６４から水が供給される。

例えば、図３に示すように、貯湯タンク１６０の上部には、還流管１６１及び給湯口１６３が設けられており、比較的に高温の水が貯留される。一方で、貯湯タンク１６０の下部には、還流管１６２及び給水口１６４が設けられており、比較的に低温の水が貯留される。

実施形態において、燃料電池設備１５０の制御基板１５７は、通信モジュールを有しており、設備管理サーバ２００にメッセージを送信する通信部を構成する。制御基板１５７は、ＥＭＳ３２０を経由してメッセージを設備管理サーバ２００に送信してもよい。制御基板１５７は、対象部品の交換期間を特定するための情報要素を含むメッセージを送信する。燃料電池システム３１０の発電部（ここでは、セルスタック１５１Ｂ）の実際使用負荷を示す情報要素を含むメッセージを送信する。制御基板１５７は、貯湯タンク１６０と通信を行う機能を有していてもよく、貯湯タンク１６０の湯量又は湯温を示す情報要素を含むメッセージを貯湯タンク１６０から受信してもよい。制御基板１５７は、貯湯タンク１６０と通信を行う機能を有していなくてもよい。

（設備管理サーバ）
以下において、実施形態に係る設備管理サーバについて説明する。図４に示すように、設備管理サーバ２００は、管理部２１０と、通信部２２０と、制御部２３０とを有する。

管理部２１０は、不揮発性メモリ又は／及びＨＤＤなどの記憶媒体によって構成されており、複数の施設３００に関する情報を管理する。

管理部２１０は、複数の施設３００のそれぞれに設けられる設備の基本情報を記憶してもよい。管理部２１０は、例えば、施設名、施設ＩＤ、設備名、設備ＩＤ、導入年、経年及び耐用年数を対応付けて記憶する。施設名は、設備が設置される施設３００の名称である。施設ＩＤは、施設３００を識別する識別子である。設備名は、設備の名称である。設備ＩＤは、設備を識別する識別子である。導入年は、設備が導入された年である。経年は、設備が導入されてから経過した年である。耐用年数は、設備のメーカ等によって定められており、設備を導入してから設備を適切に使用可能な期間を示す情報である。

管理部２１０は、複数の施設３００のそれぞれについて、複数の施設３００のそれぞれに設けられる設備のメンテナンス情報を記憶してもよい。管理部２１０は、例えば、施設名、設備名、メンテナンス日、メンテナンス概要及びメンテナンス詳細を対応付けて記憶する。管理部２１０は、これらの情報とともに、施設ＩＤ及び設備ＩＤを対応付けて記憶してもよい。施設名及び設備名は、上述した通りである。メンテナンス日は、メンテナンスが行われた日付である。メンテナンス概要は、メンテナンスの概要を示す情報であり、メンテナンス詳細は、メンテナンスの詳細を示す情報である。実施形態に係るメンテナンス情報は、少なくとも、将来において設備のメンテナンスを行うメンテナンス期間（予定）を含んでいればよい。メンテナンス情報は、過去において設備のメンテナンスを行ったメンテナンス期間を含んでいてもよい。

ここで、メンテナンスは、例えば、設備の劣化状態を調査する点検、点検時に軽微な手入れを行う保守、設備の不具合を処置する修繕、既存の設備を新しい設備に交換する取替等を含む。以下においては、メンテナンスが修繕又は取替であるケースについて主として説明する。

例えば、管理部２１０は、施設３００に設けられる燃料電池システム３１０の種別、施設３００に設けられる燃料電池システム３１０のスペックなどを管理する。スペックは、燃料電池システム３１０の定格発電電力（Ｗ）などであってもよい。

実施形態において、管理部３１０は、燃料電池システム３１０に設けられる対象部品の交換期間を管理する。交換期間は、基準負荷によって予め定義される。例えば、基準負荷は、定格発電電力に対する所定割合（１００％を含む）で発電を継続する負荷である。交換期間は、対象部品の設置日又は交換日から経過する期間である。交換期間は、燃料電池システム３１０が停止している期間を含む期間であってもよく、燃料電池システム３１０が停止している期間を除いた期間であってもよい。交換期間は、定期メンテナンスの周期（例えば、６ヶ月）の倍数によって定められる期間（例えば、３．５年）であってもよい。すなわち、対象部品は、交換期間に亘って定格発電電力で発電を継続すると想定して交換される。例えば、対象部品は、脱硫触媒、イオン交換樹脂及び燃焼触媒の少なくともいずれか１つを含む。交換期間は、対象部品毎に異なっていてもよい。

通信部２２０は、通信モジュールによって構成されており、ネットワーク１２０を介してＥＭＳ３２０と通信を行う。通信部２２０は、上述したように、第１プロトコルに従って通信を行う。例えば、通信部２２０は、第１プロトコルに従って第１メッセージをＥＭＳ３２０に送信する。通信部２２０は、第１プロトコルに従って第１メッセージ応答をＥＭＳ３２０から受信する。ここで、通信部２２０は、発電量データをＥＭＳ３２０から受信する。通信部２２０は、発電量データを定期的にＥＭＳ３２０から受信してもよい。

実施形態において、通信部２２０は、対象部品の交換期間を特定するための情報要素及び燃料電池システム３１０の発電部の実際使用負荷を示す情報要素を含むメッセージを燃料電池システム３１０から受信する。通信部２２０は、ＥＭＳ３２０を介して対象部品の交換期間を特定するための情報要素及び燃料電池システム３１０の発電部の実際使用負荷を示す情報要素を含むメッセージを燃料電池システム３１０から受信してもよい。

第１に、対象部品の交換期間を特定するための情報要素は、図５に示すように、総運転時間及び設置日の少なくともいずれか１つを示す情報要素を含む。

総運転時間は、燃料電池システム３１０が停止する時間を除いた時間である。総運転時間は、燃料電池システム３１０が停止している期間を除いた期間が交換期間として用いられる場合に、交換期間を特定するために用いられる。

設置日は、燃料電池システム３１０が設置された日である。設置日は、燃料電池システム３１０が停止している期間を含む期間が交換期間として用いられる場合に、交換期間を特定するために用いられる。設置日は、燃料電池システム３１０が設置された時刻を含んでもよい。また、燃料電池システム３１０の電源が入れられる日が、燃料電池システム３１０が設置された日と異なる場合には、設置日は、燃料電池システム３１０の電源が入れられた日でもよく、燃料電池システム３１０の電源が入れられた時刻を含んでもよい。

第２に、燃料電池システム３１０の発電部の実際使用負荷を示す情報要素は、図６に示すように、積算発電電力量、動作状態、発電動作設定、内部抵抗推定値、直流電圧、直流電力、発電効率、排熱回収効率、モジュール温度、燃料利用率、ガス消費量の少なくともいずれか１つを示す情報要素を含む。

積算発電電力量は、燃料電池システム３１０の発電電力量の積算値である。積算発電電力量は、理論値ではなく実績値であるため、積算発電電力量を実際使用負荷の推定に用いることが可能である。

動作状態は、上述したように、発電中状態、停止中状態、起動中状態、停止動作中状態、アイドル中状態などを含む。動作状態は、燃料電池システム３１０からＥＭＳ３２０に報告される燃料電池システム３１０の実際の状態を示すため、動作状態を実際使用負荷の推定に用いることが可能である。動作状態は、各動作状態の継続時間と対応付けて管理される。継続時間は、開始時刻及び終了時刻によって特定可能であり、開始時刻は、動作状態を示す情報要素の受信タイミングによって特定可能であり、終了時刻は、次の動作状態を示す情報要素の受信タイミングによって特定可能である。このようなケースにおいて、情報要素は、定期的に受信されてもよく、動作状態の変更に応じて受信されてもよい。

発電動作設定は、発電中状態、停止中状態、起動中状態、停止動作中状態、アイドル中状態などを含む。発電動作設定は、ＥＭＳ３２０から燃料電池システム３１０に設定される燃料電池システム３１０の状態であり、燃料電池システム３１０がＥＭＳ３２０の指示に従うと想定されるため、発電動作設定を実際使用負荷の推定に用いることが可能である。発電動作設定は、各発電動作設定の継続時間と対応付けて管理される。継続時間は、開始時刻及び終了時刻によって特定可能であり、開始時刻は、発電動作設定を示す情報要素の受信タイミングによって特定可能であり、終了時刻は、次の発電動作設定を示す情報要素の受信タイミングによって特定可能である。このようなケースにおいて、情報要素は、定期的に受信されてもよく、発電動作設定の変更に応じて受信されてもよい。

内部抵抗推定値は、セルスタック１５１Ｂの内部抵抗の推定値である。内部抵抗推定は、セルスタック１５１Ｂの劣化度を表すパラメータであるため、内部抵抗推定値を実際使用負荷の推定に用いることが可能である。

直流電圧は、セルスタック１５１Ｂの出力電圧である。直流電圧は、セルスタック１５１Ｂの劣化度を表すパラメータであるため、直流電圧を実際使用負荷の推定に用いることが可能である。直流電圧は、直流電圧の継続時間と対応付けて管理される。継続時間は、開始時刻及び終了時刻によって特定可能であり、開始時刻は、直流電圧を示す情報要素の受信タイミングによって特定可能であり、終了時刻は、次の直流電圧を示す情報要素の受信タイミングによって特定可能である。このようなケースにおいて、情報要素は、定期的に受信されてもよく、直流電圧の変更に応じて受信されてもよい。

直流電力は、セルスタック１５１Ｂの出力電力である。直流電力は、セルスタック１５１Ｂの劣化度を表すパラメータであるため、直流電力を実際使用負荷の推定に用いることが可能である。直流電力は、直流電力の継続時間と対応付けて管理される。継続時間は、開始時刻及び終了時刻によって特定可能であり、開始時刻は、直流電力を示す情報要素の受信タイミングによって特定可能であり、終了時刻は、次の直流電力を示す情報要素の受信タイミングによって特定可能である。このようなケースにおいて、情報要素は、定期的に受信されてもよく、直流電力の変更に応じて受信されてもよい。

発電効率は、ガスの消費量と出力電力との関係によって定義される効率である。発電効率は、燃料電池システム３１０の動作状態、セルスタック１５１Ｂの出力電力及び温度などなどによって変化するため、発電効率を実際使用負荷の推定に用いることが可能である。発電効率は、発電効率の継続時間と対応付けて管理される。継続時間は、開始時刻及び終了時刻によって特定可能であり、開始時刻は、発電効率を示す情報要素の受信タイミングによって特定可能であり、終了時刻は、次の発電効率を示す情報要素の受信タイミングによって特定可能である。このようなケースにおいて、情報要素は、定期的に受信されてもよく、発電効率の変更に応じて受信されてもよい。

排熱回収効率は、燃料電池システム３１０の排熱が貯湯タンク１６０の水の温度上昇に寄与する効率である。排熱回収効率は、燃料電池システム３１０の動作状態、セルスタック１５１Ｂの出力電力及び温度などによって変化するため、排熱回収効率を実際使用負荷の推定に用いることが可能である。排熱回収効率は、排熱回収効率の継続時間と対応付けて管理される。継続時間は、開始時刻及び終了時刻によって特定可能であり、開始時刻は、排熱回収効率を示す情報要素の受信タイミングによって特定可能であり、終了時刻は、次の排熱回収効率を示す情報要素の受信タイミングによって特定可能である。このようなケースにおいて、情報要素は、定期的に受信されてもよく、排熱回収効率の変更に応じて受信されてもよい。

モジュール温度は、セルスタック１５１Ｂの温度である。モジュール温度は、燃料電池システム３１０の動作状態及びセルスタック１５１Ｂの出力電力などによって変化するため、モジュール温度を実際使用負荷の推定に用いることが可能である。モジュール温度は、モジュール温度の継続時間と対応付けて管理される。継続時間は、開始時刻及び終了時刻によって特定可能であり、開始時刻は、モジュール温度を示す情報要素の受信タイミングによって特定可能であり、終了時刻は、次のモジュール温度を示す情報要素の受信タイミングによって特定可能である。このようなケースにおいて、情報要素は、定期的に受信されてもよく、モジュール温度の変更に応じて受信されてもよい。

燃料利用率は、ガスなどの燃料の割り当てを示す情報である。具体的には、燃料利用率は、発電に用いる燃料とセルスタック１５１Ｂの温度維持に用いる燃料との比率である。燃料利用率は、燃料電池システム３１０の動作状態、セルスタック１５１Ｂの出力電力及び温度などによって変化するため、燃料利用率を実際使用負荷の推定に用いることが可能である。燃料利用率は、燃料利用率の継続時間と対応付けて管理される。継続時間は、開始時刻及び終了時刻によって特定可能であり、開始時刻は、燃料利用率を示す情報要素の受信タイミングによって特定可能であり、終了時刻は、次の燃料利用率を示す情報要素の受信タイミングによって特定可能である。このようなケースにおいて、情報要素は、定期的に受信されてもよく、燃料利用率の変更に応じて受信されてもよい。

ガス消費量は、燃料電池システム３１０によって消費される燃料量である。ガス消費量は、燃料電池システム３１０の動作状態、セルスタック１５１Ｂの出力電力及び温度などによって変化するため、燃料利用率を実際使用負荷の推定に用いることが可能である。ガス消費量が積算値ではなく瞬時値である場合には、ガス消費量は、ガス消費量の継続時間と対応付けて管理される。継続時間は、開始時刻及び終了時刻によって特定可能であり、開始時刻は、ガス消費量を示す情報要素の受信タイミングによって特定可能であり、終了時刻は、次のガス消費量を示す情報要素の受信タイミングによって特定可能である。このようなケースにおいて、情報要素は、定期的に受信されてもよく、ガス消費量の変更に応じて受信されてもよい。

実際使用負荷は、図６に示す２以上のパラメータによって推定されてもよい。例えば、実際使用負荷は、ガス消費量及び燃料利用率の組合せによって推定されてもよい。

制御部２３０は、メモリ及びＣＰＵなどによって構成されており、設備管理サーバ２００に設けられる各構成を制御する。

実施形態において、制御部２３０は、実際使用負荷と基準負荷との比較結果に基づいて、燃料電池システム３１０を制御する。

例えば、制御部２３０は、実際使用負荷が基準負荷よりも軽い場合に、発電部（ここでは、セルスタック１５１Ｂ）の温度を上昇するように燃料電池システム３１０を制御する。一般的には、セルスタック１５１Ｂの温度上昇によって、対象部品の劣化が進むものの、発電効率が向上する。すなわち、基準負荷で想定されるほど対象部品が劣化していない場合に、対象部品の劣化を犠牲にして発電効率を向上する。

制御部２３０は、実際使用負荷が基準負荷よりも軽く、かつ、燃料電池システム３１０の減価償却期間の残り期間が閾値以上である場合に、発電部の温度を上昇するように燃料電池システム３１０を制御してもよい。言い換えると、制御部２３０は、燃料電池システム３１０の減価償却期間の残り期間が閾値未満である場合には、実際使用負荷が基準負荷よりも軽くても、発電部の温度を上昇するように燃料電池システム３１０を制御しなくてもよい。すなわち、減価償却期間の残り期間が閾値未満である場合には、対象部品以外の部品（例えば、セルスタック１５１Ｂ）の劣化が進んでいる可能性があるため、対象部品以外の部品に対する過度な負荷を抑制する。

制御部２３０は、実際使用負荷が基準負荷よりも軽く、かつ、燃料電池システム３１０の減価償却期間までの残り期間が閾値未満である場合に、発電部の温度を上昇するように燃料電池システム３１０を制御せずに交換期間を延長すると判定してもよい。すなわち、対象部品以外の部品に対する過度な負荷を抑制しながらも、対象部品の劣化が進んでいないまま対象部品が交換される事態を回避する。

制御部２３０は、実際使用負荷が基準負荷よりも軽く、かつ、燃料電池システム３１０の積算発電量が閾値未満である場合に、発電部の温度を上昇するように燃料電池システム３１０を制御してもよい。言い換えると、制御部２３０は、燃料電池システム３１０の積算発電量が閾値以上である場合には、実際使用負荷が基準負荷よりも軽くても、発電部の温度を上昇するように燃料電池システム３１０を制御しなくてもよい。すなわち、積算発電量が閾値以上である場合には、対象部品以外の部品（例えば、セルスタック１５１Ｂ）の劣化が進んでいる可能性があるため、対象部品以外の部品に対する過度な負荷を抑制する。

制御部２３０は、実際使用負荷が基準負荷よりも軽く、かつ、燃料電池システム３１０の積算発電量が閾値以上である場合に、発電部の温度を上昇するように燃料電池システムを制御せずに交換期間を延長すると判定する。すなわち、対象部品以外の部品に対する過度な負荷を抑制しながらも、対象部品の劣化が進んでいないまま対象部品が交換される事態を回避する。

（設備管理方法）
以下において、実施形態に係る設備管理方法について説明する。図７に示すシーケンスは定期的に行われてもよい。図７に示すシーケンスは交換期間の残り期間が閾値を下回ったタイミング以降において定期的に行われてもよい。

図７に示すように、ステップＳ１１において、燃料電池システム３１０は、燃料電池システム３１０の発電部の実際使用負荷を示す情報要素を含むメッセージを設備管理サーバ２００に送信する。燃料電池システム３１０は、実際使用負荷を示す情報要素を含むメッセージを設備管理サーバ２００に定期的に送信してもよい。情報要素は、図６で例示した通りである。

ここで、燃料電池システム３１０は、対象部品の交換期間を特定するための情報要素を含むメッセージを設備管理サーバ２００に送信する。燃料電池システム３１０は、対象部品の交換期間を特定するための情報要素を含むメッセージを設備管理サーバ２００に定期的に送信してもよい。情報要素は、図５で例示した通りである。

ステップＳ１２において、設備管理サーバ２００は、実際使用負荷と基準負荷とを比較し、比較結果に基づいて発電部の温度を上昇するように燃料電池システム３１０を制御するか否かを判定する。判定方法は上述した通りである。ここでは、発電部の温度を上昇するように燃料電池システム３１０を制御すると判定されたケースを例示する。

ステップＳ１３において、設備管理サーバ２００は、発電部の温度を上昇するように燃料電池システム３１０を制御するための制御メッセージを燃料電池システム３１０に送信する。

図７に示すシーケンスでは特に触れていないが、設備管理サーバ２００は、実際使用負荷が基準負荷よりも軽く、燃料電池システム３１０の減価償却期間の残り期間が閾値未満である場合には、或いは、実際使用負荷が基準負荷よりも軽く、燃料電池システム３１０の積算発電量が閾値以上である場合には、対象部品の交換期間を延長すると判定してもよい。

（作用及び効果）
実施形態では、設備管理サーバ２００は、実際使用負荷と基準負荷との比較結果に基づいて、燃料電池システムを制御する。このような構成によれば、対象部品の劣化が進んでいないまま対象部品が交換される事態を回避することができる。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

実施形態では、設備管理サーバ２００が対象部品の交換期間を特定するための情報要素を含むメッセージを受信するケースについて例示した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。燃料電池システム３１０の設置日が予め設備管理サーバ２００に登録されているケースなどのように、設備管理サーバ２００側で交換期間を特定可能なケースにおいては、交換期間を特定するための情報要素を含むメッセージの受信は省略されてもよい。

実施形態では、管理部２１０が設備管理サーバ２００に設けられるが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、管理部２１０は、ネットワーク１２０を介して設備管理サーバ２００と接続されるサーバに設けられてもよい。

燃料電池設備１５０は、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）である。但し、燃料電池設備１５０は、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）であってもよく、リン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ：Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ Ａｃｉｄ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）であってもよく、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ：Ｍｏｌｔｅｎ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）であってもよい。

実施形態では、第１プロトコルがＯｐｅｎ ＡＤＲ２．０に準拠するプロトコルであり、第２プロトコルがＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅに準拠するプロトコルであるケースについて例示した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。第１プロトコルは、設備管理サーバ２００とＥＭＳ３２０との間の通信で用いるプロトコルとして規格化されたプロトコルであればよい。第２プロトコルは、施設３００で用いるプロトコルとして規格化されたプロトコルであればよい。

１００…設備管理システム、１１０…電力系統、１２０…ネットワーク、１５０…燃料電池設備、１５１…燃料電池、１５１Ａ…改質器、１５１Ｂ…セルスタック、１５２…ＰＣＳ、１５３…ブロワ、１５４…脱硫器、１５５…着火ヒータ、１５６…ラジエータ、１５７…制御基板、１５８Ａ…熱交換出口、１５８Ｂ…熱交換入口、１６０…貯湯タンク、２００…設備管理サーバ、２１０…管理部、２２０…通信部、２３０…制御部、３００…施設、３１０…燃料電池システム、３２０…ＥＭＳ

Claims (11)

1. 基準負荷によって予め定義された交換期間が定められた対象部品及び発電部を有する燃料電池システムを制御する設備管理サーバであって、
   前記発電部の実際使用負荷を示す情報要素を含むメッセージを受信する通信部と、
   前記実際使用負荷と前記基準負荷との比較結果に基づいて、前記燃料電池システムを制御する制御部とを備える、設備管理サーバ。
2. 前記制御部は、前記実際使用負荷が前記基準負荷よりも軽い場合に、前記発電部の温度を上昇するように前記燃料電池システムを制御する、請求項１に記載の設備管理サーバ。
3. 前記制御部は、前記実際使用負荷が前記基準負荷よりも軽く、かつ、前記燃料電池システムの減価償却期間の残り期間が閾値以上である場合に、前記発電部の温度を上昇するように前記燃料電池システムを制御する、請求項１に記載の設備管理サーバ。
4. 前記制御部は、前記実際使用負荷が前記基準負荷よりも軽く、かつ、前記燃料電池システムの減価償却期間の残り期間が前記閾値未満である場合に、前記発電部の温度を上昇するように前記燃料電池システムを制御せずに前記交換期間を延長すると判定する、請求項３に記載の設備管理サーバ。
5. 前記制御部は、前記実際使用負荷が前記基準負荷よりも軽く、かつ、前記燃料電池システムの積算発電量が閾値未満である場合に、前記発電部の温度を上昇するように前記燃料電池システムを制御する、請求項１に記載の設備管理サーバ。
6. 前記制御部は、前記実際使用負荷が前記基準負荷よりも軽く、かつ、前記燃料電池システムの積算発電量が前記閾値以上である場合に、前記発電部の温度を上昇するように前記燃料電池システムを制御せずに前記交換期間を延長すると判定する、請求項５に記載の設備管理サーバ。
7. 前記通信部は、前記交換期間を特定するための情報要素を含むメッセージを受信し、
   前記交換期間を特定するための情報要素は、前記燃料電池システムの総運転時間及び前記燃料電池システムの設置日の少なくともいずれか１つを示す情報要素を含む、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の設備管理サーバ。
8. 前記発電部の実際使用負荷を示す情報要素は、前記燃料電池システムの積算発電電力量、前記燃料電池システムの動作状態、前記燃料電池システムの発電動作設定、前記燃料電池システムの内部抵抗推定値、前記燃料電池システムの直流電圧、前記燃料電池システムの直流電力、前記燃料電池システムの発電効率、前記燃料電池システムの排熱回収効率、前記燃料電池システムのモジュール温度、前記燃料電池システムの燃料利用率及び前記燃料電池システムのガス消費量の少なくともいずれか１つを示す情報要素を含む、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の設備管理サーバ。
9. 前記対象部品は、脱硫触媒、イオン交換樹脂及び燃焼触媒の少なくともいずれか１つを含む、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の設備管理サーバ。
10. 基準負荷によって予め定義された交換期間が定められた対象部品及び発電部を有する燃料電池システムと、
    前記燃料電池システムを制御する設備管理サーバとを備え、
    前記設備管理サーバは、
    前記発電部の実際使用負荷を示す情報要素を含むメッセージを受信する通信部と、
    前記実際使用負荷と前記基準負荷との比較結果に基づいて、前記燃料電池システムを制御する制御部とを備える、設備管理システム。
11. 基準負荷によって予め定義された交換期間が定められた対象部品及び発電部を有する燃料電池システムを設備管理サーバが制御する設備管理方法であって、
    前記設備管理サーバが、前記発電部の実際使用負荷を示す情報要素を含むメッセージを受信するステップと、
    前記設備管理サーバが、前記実際使用負荷と前記基準負荷との比較結果に基づいて、前記燃料電池システムを制御するステップとを備える、設備管理方法。

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