JP2021019492A - 電力貯蔵システムおよび電力貯蔵方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力系統を効果的に安定化することが可能な電力貯蔵システムおよび電力貯蔵方法を提供する。【解決手段】一の実施形態によれば、電力貯蔵システムは、第１の電力系統の配電線上に位置する第１地点に接続され、前記第１地点から供給される電力を用いて水素を製造する水素製造部を備える。前記システムはさらに、前記水素製造部により製造された水素を貯蔵する水素貯蔵部を備える。前記システムはさらに、前記第１地点と異なる地点であり、前記第１の電力系統の配電線または第２の電力系統の配電線上に位置する第２地点に接続され、前記水素貯蔵部内に貯蔵された水素を用いて発電を行い、前記発電により得られた電力を前記第２地点に供給する燃料電池部を備える。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電力貯蔵システムおよび電力貯蔵方法に関する。

近年、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギー発電の導入が、各国で積極的に進められている。例えば、配電系統に対し、分散電源として再生可能エネルギー発電装置を接続する試みが行われている。この場合、電力の需給バランスの不均衡により周波数が変動することや配電線の電圧が上昇することを抑制して、電力系統を安定化することが必要となる。

そこで、燃料電池と水素製造装置とを備える水素システムにより電力系統を安定化することが考えられる。例えば、水素貯蔵量の計画目標値を設定することで、長期の電力需給バランスを調整する方法が知られている。また、電力系統の電圧値が上限値を超えたときに、電気分解装置を動作させて電圧上昇を抑制する方法が知られている。また、電源装置ごとの無効電力の出力量を決定することで、電圧調整を行う方法が知られている。

特開２０１６−１４０１６１号公報 特開２０１６−８２７７１号公報 特開２００７−６８３３７号公報

しかしながら、燃料電池と水素製造装置とを備える水素システムにより電力系統を安定化する場合、燃料電池と水素製造装置の一方のメリットを享受しようすると、その他方のメリットが低減されてしまう場合があることが問題となる。

そこで、本発明の実施形態が解決しようとする課題は、電力系統を効果的に安定化することが可能な電力貯蔵システムおよび電力貯蔵方法を提供することである。

一の実施形態によれば、電力貯蔵システムは、第１の電力系統の配電線上に位置する第１地点に接続され、前記第１地点から供給される電力を用いて水素を製造する水素製造部を備える。前記システムはさらに、前記水素製造部により製造された水素を貯蔵する水素貯蔵部を備える。前記システムはさらに、前記第１地点と異なる地点であり、前記第１の電力系統の配電線または第２の電力系統の配電線上に位置する第２地点に接続され、前記水素貯蔵部内に貯蔵された水素を用いて発電を行い、前記発電により得られた電力を前記第２地点に供給する燃料電池部を備える。

第１実施形態の電力貯蔵システムの構成を示すブロック図である。 第２実施形態の電力貯蔵システムの構成を示すブロック図である。 第３実施形態の電力貯蔵システムの構成を示すブロック図である。 第４実施形態の電力貯蔵システムの構成を示すブロック図である。 第５実施形態の電力貯蔵システムの構成を示すブロック図である。 第６実施形態の電力貯蔵システムの構成を示すブロック図である。 第６実施形態の変形例の電力貯蔵システムの構成を示すブロック図である。 第７実施形態の電力貯蔵システムの構成を示すブロック図である。 第７実施形態の変形例の電力貯蔵システムの構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１〜図９において、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の電力貯蔵システム１ａの構成を示すブロック図である。

図１は、ある電力系統の配電線５に接続された電力貯蔵システム１ａと、変電所２と、再生可能エネルギー発電装置３と、１以上の電力需要家４とを示している。この電力系統は、第１の電力系統の一例である。

電力貯蔵システム１ａは、制御部１１と、水素製造部１２と、水素貯蔵部１３と、燃料電池部１４とを備えている。電力貯蔵システム１ａは、配電線５からの電力を用いて水素を製造し、製造した水素を貯蔵し、貯蔵した水素を用いて発電を行い、発電により得られた電力を配線線５に供給するシステムを構成している。電力貯蔵システム１ａの各ブロックの詳細については後述する。

配電線５は変電所２から敷設されている。図１の配電線５上において、変電所２に近い側（上流側）を送電端側と呼び、変電所２から遠い側（下流側）を需要端側と呼ぶ。

再生可能エネルギー発電装置３は、再生可能エネルギーから発電（例えば太陽光発電や風力発電）を行う装置である。符号Ｐ１は、配電線５に対する再生可能エネルギー発電装置３の接続地点を示している。接続地点Ｐ１は、変電所２の下流に位置している。再生可能エネルギー発電装置３の発電により得られた電力は、接続地点Ｐ１を介して配線線５に供給される。

電力需要家４は、変電所２の下流の接続地点で配電線５に接続されている。電力需要家４の例は、一般家屋などである。図１は、電力需要家４の例として、変電所２と接続地点Ｐ１との間の接続地点で配電線５に接続された電力需要家「Ａ」「Ｂ」を示している。

配電線５は、変電所２から延びるように敷設されている。配電線５は、フィーダーとも呼ばれる。配電線５は一般に、変電所２から遠い地点ほど流れる電流が少なくなるため、径の小さい電線を用いる。

制御部１１は、電力貯蔵システム１ａの種々の動作を制御する。制御部１１の例は、コンピュータ、プロセッサ、電気回路などである。制御部１１により行われる制御の具体例については、後述する。

水素製造部１２は、変電所２の下流の接続地点Ｐ２で配電線５に接続されている。本実施形態の接続地点Ｐ２は、変電所２と接続地点Ｐ１との間に位置している。接続地点Ｐ２は、第１地点の一例である。水素製造部１２は、接続地点Ｐ２からの電力を用いて水素を製造する。水素製造部１２は例えば、アルカリ水電解などのような電解法により水素を製造する。本実施形態の水素製造部１２は、水素流路により水素貯蔵部１３と接続されており、製造した水素をこの水素流路を介して水素貯蔵部１３に送る。

水素貯蔵部１３は、水素製造部１２により製造された水素を貯蔵する。具体的には、水素貯蔵部１３は、水素製造部１２により製造された水素を上記の水素流路から受け取り、受け取った水素を貯蔵する。水素貯蔵部１３は例えば、高圧水素ガス容器や水素吸蔵合金により構成されており、水素を受け取って一定期間貯蔵した後に水素を供給する機能や、水素の貯蔵量を計測する機能を有している。本実施形態の水素貯蔵部１３は、水素流路により燃料電池部１４と接続されており、貯蔵した水素をこの水素流路を介して燃料電池部１４に送る。

燃料電池部１４は、変電所２の下流の接続地点Ｐ３で配電線５に接続されている。本実施形態の接続地点Ｐ３は、変電所２と接続地点Ｐ２との間に位置している。接続地点Ｐ３は、第１地点と異なる第２地点の一例である。燃料電池部１４は、水素貯蔵部１３内に貯蔵された水素を用いて発電を行い、発電により得られた電力を接続地点Ｐ３に供給する。具体的には、燃料電池部１４は、水素貯蔵部１３内に貯蔵された水素を上記の水素流路から受け取り、受け取った水素を用いて発電を行う。燃料電池部１４は例えば、固体高分子型または固体酸化物型の燃料電池により構成されている。

制御部１１は例えば、水素製造部１２、水素貯蔵部１３、および燃料電池部１４の動作を制御する。例えば、制御部１１は、水素製造部１２の水素製造量と、燃料電池部１４の発電出力とを決定し、これらの水素製造量と発電出力をそれぞれ水素製造部１２と燃料電池部１４に指令値として送信する。本実施形態の指令値は、水素製造部１２や燃料電池部１４が水素製造や発電を行う時刻や、水素貯蔵部１３で計測された水素貯蔵量に基づいて決定される。例えば、再生可能エネルギー発電装置３が太陽光発電装置である場合には、再生可能エネルギー発電装置３は昼間のみ発電を行うことから、制御部１１は、昼間に水素製造部１２で水素を定格で製造させ、夜間に燃料電池部１４で定格で発電させるように指令値を決定する。

本実施形態の水素製造部１２と燃料電池部１４は、それぞれ接続地点Ｐ２、Ｐ３で配電線５に接続されており、互いに異なる接続地点で配線線５に接続されている。例えば、接続地点Ｐ２と接続地点Ｐ３は、数１００ｍまたは数ｋｍだけ互いに離れている。以下、このような配置を採用する利点について説明する。

一般に、配電線５上の点の電圧は、その点が変電所２に近いほど高くなり、その点が変電所２から遠いほど低くなる。また、配電線５上の電圧の設計値を決める場合に、変電所２から遠い地点ほど設計値を低く定めるのが一般的である。例えば、変電所２に近い領域Ａと、変電所から遠い領域Ｂが存在する場合に、領域Ａの電圧が７０００〜６８００Ｖの範囲内に収まり、領域Ｂの電圧が６８００〜６６００Ｖの範囲内に収まるように、配電線５の電圧を設計する。

しかしながら、配電線５に再生可能エネルギー発電装置３が接続されている場合には、接続地点Ｐ１で配電線５の電圧が上昇するため、再生可能エネルギー発電装置３の存在を考慮に入れて設計値を決める必要がある。しかも、再生可能エネルギー発電装置３の発電電力は一般に自然環境の影響を受けるため、この設計値を決めることが難しくなる。電圧変動の影響が小さくなるため、接続地点Ｐ１は、できるだけ変電所２の近くにあることが望ましい。しかしながら、通常、変電所２は電力需要家４の近くに建設され、再生可能エネルギー発電装置３は変電所２や電力需要家４から離れた土地の広い場所に設置されていることが多いことから、接続地点Ｐ１は変電所２の遠くにあることが多い。

同様の理由から、燃料電池部１４の接続地点Ｐ３は、できるだけ変電所２の近くにあることが望ましい。加えて、燃料電池部１４の接続地点Ｐ３は、できるだけ再生可能エネルギー発電装置３の遠くにあることが望ましい。理由は、配電線５上のある地点の電圧が再生可能エネルギー発電装置３と燃料電池部１４とにより上昇してしまうと、その地点の電圧が大きく上昇してしまうからである。よって、本実施形態の燃料電池部１４の接続地点Ｐ３は、変電所２と接続地点Ｐ１との間において変電所２側に位置している。

一方、水素製造部１２も、配電線５の電圧を変更する作用を有する。よって、水素製造部１２の存在も、電圧の設計値を決めることを難しくする。ただし、水素製造部１２は、再生可能エネルギー発電装置３や燃料電池部１４とは異なり、配電線５の電圧を低下させる作用を有する。よって、水素製造部１２の接続地点Ｐ２は、できるだけ再生可能エネルギー発電装置３の接続地点Ｐ１の近くにあることが望ましい。理由は、再生可能エネルギー発電によって接続地点Ｐ１で配電線５の電圧が上昇しても、接続地点Ｐ２で配電線５の電圧を低下させて正常値に戻す作用が得られるからである。よって、本実施形態の水素製造部１２の接続地点Ｐ２は、変電所２と接続地点Ｐ１との間において接続地点Ｐ１側に位置している。

このような配置は、水素製造部１２の接続地点Ｐ２と、燃料電池部１４の接続地点Ｐ３とを別々にすることで実現できる。水素製造部１２の接続地点Ｐ２と、燃料電池部１４の接続地点Ｐ３とが同一であると、水素製造部１２を変電所２側に接続しつつ、燃料電池部１４を接続地点Ｐ１に接続することはできないからである。よって、本実施形態では、水素製造部１２の接続地点Ｐ２と、燃料電池部１４の接続地点Ｐ３とを、互いに異なる地点としている。

なお、水素製造部１２を再生可能エネルギー発電装置３の近くに配置すれば、接続地点Ｐ２での電圧低下を接続地点Ｐ１での電圧上昇でキャンセルできるが、水素製造部１２を燃料電池部１４の近くに配置しても、同様のメリットを享受することは難しい。理由は、水素製造部１２による水素製造と燃料電池部１４による発電は、別々の時間に行うことが一般的だからである。

以上のように、本実施形態の電力貯蔵システム１ａは、配電線５に接続地点Ｐ２で接続された水素製造部１２と、配電線５に接続地点Ｐ２と異なる接続地点Ｐ３で接続された燃料電池部１４とを備えている。よって、本実施形態によれば、この配電線５が設けられた電力系統を効果的に安定化することが可能となる。

なお、本実施形態の接続地点Ｐ２と接続地点Ｐ３は、配電線５上で例えば１００ｍから１０ｋｍ程度互いに離れているが、その他の長さだけ互いに離れていてもよい。

また、本実施形態の接続地点Ｐ２は、配電線５上において変電所２と接続地点Ｐ１との間に位置しているが、配電線５上において変電所２から接続地点Ｐ１よりさらに遠方に位置していてもよい。後者の場合、接続地点Ｐ１は、配電線５上において変電所２と接続地点Ｐ２との間に位置する。

（第２実施形態）
図２は、第２実施形態の電力貯蔵システム１ｂの構成を示すブロック図である。

図２の電力貯蔵システム１ｂは、図１の電力貯蔵システム１ａと同様の構成要素や機能を備えると共に、計測部１５を備えている。

計測部１５は、配電線５上の配電状況に関する値や、配電線５に接続された再生可能エネルギー発電装置３の発電に関する値を計測する。例えば、計測部１５は、配電線５上の電圧や、再生可能エネルギー発電装置３の発電電力を計測する。計測部１５により計測された計測値は、制御部１１に出力される。

制御部１１は、計測部１５からの当該計測値に基づいて、接続地点Ｐ２から水素製造部１２への電力の入力や、燃料電池部１４から接続地点Ｐ３への電力の出力を制御する。例えば、制御部１１は、配電線５上の電圧または再生可能エネルギー発電装置３の発電電力に基づいて、水素製造部１２への電力の入力量や入力タイミングや、燃料電池部１４からの電力の出力量や出力タイミングを決定し、決定された入力量や入力タイミングの指令値を水素製造部１２に通知し、決定された出力量や出力タイミングの指令値を燃料電池部１４に通知する。

本実施形態では、配電線５上のある点の電圧が上限値よりも高い場合、または上記発電電力が上限値よりも大きい場合に、制御部１１は、水素製造部１２に水素製造を開始する旨の指令を出す。一方、配電線５上のある点の電圧が上限値よりも低く、上記発電電力が上限値よりも小さい場合には、制御部１１は、水素製造部１２に水素製造を停止する旨の指令を出す。

本実施形態ではさらに、配電線５上のある点の電圧が下限値よりも低い場合、または上記発電電力が下限値よりも小さい場合に、制御部１１は、燃料電池部１４に発電を開始する旨の指令を出す。一方、配電線５上のある点の電圧が下限値よりも高く、上記発電電力が下限値よりも大きい場合には、制御部１１は、燃料電池部１４に発電を停止する旨の指令を出す。

本実施形態によれば、配電線５や再生可能エネルギー発電装置３の状態を考慮に入れて電力貯蔵システム１ｂを動作させることが可能となる。例えば、配電線５上の電圧が高い場合に、水素製造部１２に水素製造を行わせて電圧を下げることが可能となる。また、再生可能エネルギー発電装置３の発電電力が小さい場合に、燃料電池部１４に発電を行わせて電力不足を解消することが可能となる。

なお、本実施形態では、水素製造部１２の接続地点Ｐ２は、再生可能エネルギー発電装置３の接続地点Ｐ１の付近に設置することが望ましく、燃料電池部１４の接続地点Ｐ３は、変電所２の付近に設置することが望ましい。これにより、再生可能エネルギー発電装置３の発電電力の変化を水素製造部１２の水素製造により効果的にキャンセルすることや、変電所２付近の電圧を燃料電池部１４により効果的に調整することが可能となる。

また、本実施形態の計測部１５は、配電線５の代わりに後述する配電線５’を計測対象としてもよいし、再生可能エネルギー発電装置３の代わりに後述する再生可能エネルギー発電装置３’を計測対象としてもよい。このように、計測部１５は、後述するいずれかの実施形態に適用してもよい。

（第３実施形態）
図３は、第３実施形態の電力貯蔵システム１ｃの構成を示すブロック図である。

図３の電力貯蔵システム１ｃは、図１の電力貯蔵システム１ａと同様の構成要素や機能を備えているが、図１の１つの水素貯蔵部１３が、図３の２つの水素貯蔵部１３、１３’に置き換えられている。図３において、水素貯蔵部１３は第１の水素貯蔵部の例であり、水素貯蔵部１３’は第２の水素貯蔵部の例である。

本実施形態では、水素貯蔵部１３が水素流路により水素製造部１２に接続されており、水素貯蔵部１３’が別の水素流路により燃料電池部１４に接続されている。水素製造部１２により製造された水素は、水素流路を介して水素貯蔵部１３に送られ、水素貯蔵部１３内に貯蔵される。

水素貯蔵部１３内に貯蔵された水素は、水素輸送装置６により水素貯蔵部１３から水素貯蔵部１３’に輸送され、水素輸送装置６から水素貯蔵部１３’内に貯蔵される。水素輸送装置６の例は、トラックなどの輸送車両である。燃料電池部１４は、水素貯蔵部１３’内に貯蔵された水素を用いて発電を行う。

なお、水素製造部１２は、配電線５に接続地点Ｐ２で接続されており、接続地点Ｐ２からの電力を用いて上記の水素を製造する。また、燃料電池部１４は、配電線５に接続地点Ｐ３で接続されており、上記の発電により得られた電力を接続地点Ｐ３に供給する。

本実施形態の構成は例えば、水素製造部１２と燃料電池部１４とが遠く離れている場合に採用することが望ましい。水素製造部１２と燃料電池部１４とが遠く離れている場合に第１実施形態の構成を採用すると、水素流路（例えば配管）が長くなり、水素流路を敷設するためのコストが高くなる。一方、本実施形態によれば、水素貯蔵部１３を水素製造部１２の近くに配置し、水素貯蔵部１３’を燃料電池部１４の近くに配置すれば、水素流路を短くすることが可能となる。これにより、水素流路を敷設するためのコストを安くすることが可能となる。

なお、水素輸送装置６による水素の輸送は、別の物資の輸送と兼用とすることが望ましい。これにより、水素の輸送のためだけに水素輸送装置６を用意する必要がなくなり、水素の輸送コストを低減することが可能となる。

（第４実施形態）
図４は、第４実施形態の電力貯蔵システム１ｄの構成を示すブロック図である。

図４は、ある電力系統の配電線５と別の電力系統の配電線５’とに接続された電力貯蔵システム１ｄを示している。図４はさらに、配電線５、５’のいずれかに接続された変電所２、２’と、再生可能エネルギー発電装置３と、１以上の電力需要家４とを示している。前者の電力系統は第１の電力系統の一例であり、後者の電力系統は第２の電力系統の一例である。

配電線５は変電所２に接続され、配電線５’は変電所２’に接続されている。上述のように、図４の配電線５上において、変電所２に近い側（上流側）を送電端側と呼び、変電所２から遠い側（下流側）を需要端側と呼ぶ。同様に、図４の配電線５’上において、変電所２’に近い側（上流側）を送電端側と呼び、変電所２’から遠い側（下流側）を需要端側と呼ぶ。

再生可能エネルギー発電装置３は、第１実施形態と同様の構成を有しており、配電線５に接続地点Ｐ１で接続されている。なお、接続地点Ｐ１は、配電線５上の代わりに配電線５’上に位置していてもよい。

電力需要家４は、変電所２または変電所２’の下流の接続地点で、配電線５または配電線５’に接続されている。図４は、電力需要家４の例として、変電所２の下流で配電線５に接続された電力需要家「Ａ」「Ｂ」と、変電所２’の下流で配電線５’に接続された電力需要家「Ｃ」「Ｄ」とを示している。

配電線５は変電所２から延びるように敷設され、配電線５’は変電所２’から延びるように敷設されている。

図４の電力貯蔵システム１ｄは、図１の電力貯蔵システム１ａと同様の構成要素や機能を備えている。ただし、水素製造部１２は配電線５に接続地点Ｐ２で接続され、燃料電池部１４は配電線５’に接続地点Ｐ３で接続されている。このように、本実施形態の接続地点Ｐ３は、第１実施形態と同様に接続地点Ｐ２と異なる地点となっているが、第１実施形態とは異なり配電線５’上に位置している。水素製造部１２は、接続地点Ｐ２からの電力を用いて水素を製造し、製造した水素を水素貯蔵部１３に貯蔵する。接続地点Ｐ２は、変電所２と接続地点Ｐ１との間で接続地点Ｐ１付近に位置している。燃料電池部１４は、水素貯蔵部１３内に貯蔵された水素を用いて発電を行い、発電により得られた電力を接続地点Ｐ３に供給する。接続地点Ｐ３は、変電所２’の下流において変電所２’付近に位置している。

本実施形態によれば例えば、再生可能エネルギー発電装置３が設けられた配電系統（配電線５）から、その他の配電系統（配電線５’）に電力を融通することで、より広範囲での電力需給調整を実現することが可能となる。例えば、配電線５に大容量の再生可能エネルギー発電装置３が接続され、配電線５’に小容量の再生可能エネルギー発電装置が接続されている場合に、図４の構成を採用可能である。この場合、電力貯蔵システム１ｄ内の水素貯蔵部１３は小容量でよく、水素貯蔵部１３は、水素製造部１２と燃料電池部１４との間のバッファの役割を果たせばよい。

本実施形態では例えば、再生可能エネルギー発電装置３による発電電力に余剰が生じたり、配電線５の電圧上昇により発電抑制の必要が生じたりした場合に、水素製造部１２で電力を消費して水素を製造する。そして、燃料電池部１４によりこの水素を用いて発電を行い、発電により得られた電力を配電線５’に供給することで、再生可能エネルギーを有効活用することができるようになる。また、電力をいったん水素に変換することで、配電線５と配電線５’の周波数が異なる場合でも、配電線５から配線線５’への電力融通が可能となる。

（第５実施形態）
図５は、第５実施形態の電力貯蔵システム１ｅの構成を示すブロック図である。

図５は、図４と同様に２つの電力系統を示している。さらに、図５の電力貯蔵システム１ｅは、図４の電力貯蔵システム１ｄと同様の構成要素や機能を備えている。ただし、水素製造部１２は配電線５に接続地点Ｐ２で接続され、燃料電池部１４は配電線５に接続地点Ｐ３で接続されている。

図５の電力貯蔵システム１ｅはさらに、配電線５’に接続地点Ｐ２’で接続された水素製造部１２’と、配電線５’に接続地点Ｐ３’で接続された燃料電池部１４’とを備えている。接続地点Ｐ２’は、配電線５’上において変電所２’の下流に位置している。接続地点Ｐ３’は、配電線５’上において変電所２’と接続地点Ｐ２’との間に位置し、変電所２’の付近に位置している。水素製造部１２’と燃料電池部１４’はそれぞれ、第２の水素製造部と第２の燃料電池部の例である。また、接続地点Ｐ２’と接続地点Ｐ３’はそれぞれ、第３地点と第４地点の例である。

水素製造部１２は、接続地点Ｐ２からの電力を用いて水素を製造し、製造した水素を水素貯蔵部１３に貯蔵する。同様に、水素製造部１２’は、接続地点Ｐ２’からの電力を用いて水素を製造し、製造した水素を水素貯蔵部１３に貯蔵する。このように、水素製造部１２と水素製造部１２は、水素貯蔵部１３を共用している。

燃料電池部１４は、水素貯蔵部１３内に貯蔵された水素を用いて発電を行い、発電により得られた電力を接続地点Ｐ３に供給する。同様に、燃料電池部１４’は、水素貯蔵部１３内に貯蔵された水素を用いて発電を行い、発電により得られた電力を接続地点Ｐ３’に供給する。このように、燃料電池部１４と燃料電池部１４’は、水素貯蔵部１３を共用している。

本実施形態によれば、２つの電力系統で相互に電力融通を行うことが可能となり、より柔軟な需給調整を行うことが可能となる。本実施形態によれば、２つの電力系統のいずれの電力からも水素を製造することができ、かつ、この水素を２つの電力系統のいずれにも供給することができる。

（第６実施形態）
図６は、第６実施形態の電力貯蔵システム１ｆの構成を示すブロック図である。

図６は、図４と同様に２つの電力系統を示している。さらに、図６の電力貯蔵システム１ｆは、図４の電力貯蔵システム１ｄと同様の構成要素や機能を備えている。ただし、図４の水素製造部１２が発電・水素製造部１６に置き換えられ、図４の燃料電池部１４が発電・水素製造部１６’に置き換えられている。

発電・水素製造部１６は、配電線５に接続地点Ｐ４で接続されている。この接続地点Ｐ４は、変電所２と接続地点Ｐ１との間に位置しており、ここでは接続地点Ｐ１の付近に位置している。接続地点Ｐ４は、第１地点の一例である。発電・水素製造部１６は、水素製造部１２のように水素を製造する機能と、燃料電池部１４のように発電を行う機能とを備えている。よって、発電・水素製造部１６は、接続地点Ｐ４からの電力を用いて水素を製造し、製造した水素を水素貯蔵部１３に貯蔵することができる。さらに、発電・水素製造部１６は、水素貯蔵部１３内に貯蔵された水素を用いて発電を行い、発電により得られた電力を接続地点Ｐ４に供給することができる。

発電・水素製造部１６’は、配電線５’に接続地点Ｐ４’で接続されている。この接続地点Ｐ４’は、変電所２’の下流に位置しており、ここでは変電所２’の付近に位置している。接続地点Ｐ４’は、第２地点の一例である。発電・水素製造部１６’は、水素製造部１２のように水素を製造する機能と、燃料電池部１４のように発電を行う機能とを備えている。よって、発電・水素製造部１６’は、接続地点Ｐ４’からの電力を用いて水素を製造し、製造した水素を水素貯蔵部１３に貯蔵することができる。さらに、発電・水素製造部１６’は、水素貯蔵部１３内に貯蔵された水素を用いて発電を行い、発電により得られた電力を接続地点Ｐ４’に供給することができる。

本実施形態によれば、第５実施形態の電力貯蔵システム１ｅと同様の機能を、より少ない個数の設備（ブロック）で実現することが可能となる。

図７は、第６実施形態の変形例の電力貯蔵システム１ｆ’の構成を示すブロック図である。

図７は、図４と同様に２つの電力系統を示している。さらに、図７の電力貯蔵システム１ｆ’は、図４の電力貯蔵システム１ｄと同様の構成要素や機能を備えている。ただし、図７の電力貯蔵システム１ｆ’は、配電線５に接続地点Ｐ２で接続された水素製造部１２と、配電線５に接続地点Ｐ３で接続された燃料電池部１４と、配電線５’に接続地点Ｐ４で接続された発電・水素製造部１６とを備えている。水素製造部１２、燃料電池部１４、および発電・水素製造部１６は、上述の各実施形態で説明した機能を有しており、かつ、同じ水素貯蔵部１３を共有している。

図６の電力貯蔵システム１ｆは、２つの発電・水素製造部１６、１６’を備えているのに対し、図７の電力貯蔵システム１ｆ’は、１つの発電・水素製造部１６を備えている。このように、電力貯蔵システムを構成する発電・水素製造部１６の個数は、いくつでもよい。なお、図７の発電・水素製造部１６は、配電線５’に接続されているが、代わりに配電線５に接続されていてもよい。この場合、水素製造部１２と燃料電池部１４は、配電線５に代えて配電線５’に接続されていてもよい。

（第７実施形態）
図８は、第７実施形態の電力貯蔵システム１ｇの構成を示すブロック図である。

図８は、図４と同様に２つの電力系統を示している。さらに、図８の電力貯蔵システム１ｇは、図４の電力貯蔵システム１ｄと同様の構成要素や機能を備えている。

ただし、図８の配電線５’は、変電所を経由して電力系統と接続されておらず、代わりに再生可能エネルギー発電装置３’と蓄電設備７とが接続されている。このように、本実施形態の配電線５’の電力系統は、再生可能エネルギーにより自立した電力系統となっている。再生可能エネルギー発電装置３’は、燃料電池部１４の接続地点Ｐ３から離れた接続地点Ｐ１’で配電線５’に接続されている。蓄電設備７は、接続地点Ｐ３と接続地点Ｐ１’との間に位置する接続地点で配電線５’に接続されている。再生可能エネルギー発電装置３’の構成や機能は、上述の再生可能エネルギー発電装置３と同様である。

一般に、再生可能エネルギーによる発電電力だけで電力の自立供給を行う場合、年に数回発生する電力不足に備えて、大きな容量の蓄電設備を用意しておくことが望ましい。しかしながら、大きな容量の蓄電設備を用意することは、発電のコストを上昇させる一因となる。

そこで、本実施形態では、配電線５の電力系統から配電線５’の電力系統に余剰電力を供給する。具体的には、配電線５の電力を用いて水素を製造し、この水素を用いて発電を行い、この発電により得られた電力を配電線５’に供給する。これにより、図８の蓄電設備７の容量を削減することが可能となる。

図９は、第７実施形態の変形例の電力貯蔵システム１ｇ’の構成を示すブロック図である。

図９は、図８と同様に２つの電力系統を示している。さらに、図９の電力貯蔵システム１ｇ’は、図８の電力貯蔵システム１ｇと同様の構成要素や機能を備えている。ただし、図９の電力貯蔵システム１ｇ’は、配電線５’に接続地点Ｐ２で接続された水素製造部１２と、配電線５に接続地点Ｐ３で接続された燃料電池部１４とを備えている。よって、本変形例によれば、配電線５’の電力系統から配電線５の電力系統に余剰電力を供給することができる。このような構成は例えば、配電線５’の電力系統で余剰電力が発生する場合に採用可能である。

なお、第１から第７実施形態のいずれかの電力貯蔵システムの制御（例えば制御部１１により行われる制御）は、コンピュータに実行させることが可能なプログラムとして、記録媒体に記録してもよい。このような記録媒体の例は、磁気ディスク（フレキシブルディスクやハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤなど）、半導体メモリなどである。上記プログラムは、このような記録媒体に格納して頒布してもよいし、インターネットなどを通じてサーバ装置からクライアント装置にダウンロードしてもよい。

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規なシステムおよび方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明したシステムおよび方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｆ’、１ｇ、１ｇ’：電力貯蔵システム、
２、２’：変電所、３、３’：再生可能エネルギー発電装置、
４：電力需要家、５、５’：配電線、６：水素輸送装置、７：蓄電設備、
１１：制御部、１２、１２’：水素製造部、１３、１３’：水素貯蔵部、
１４、１４’：燃料電池部、１５：計測部、１６、１６’：発電・水素製造部

Claims (11)

1. 第１の電力系統の配電線上に位置する第１地点に接続され、前記第１地点から供給される電力を用いて水素を製造する水素製造部と、
   前記水素製造部により製造された水素を貯蔵する水素貯蔵部と、
   前記第１地点と異なる地点であり、前記第１の電力系統の配電線または第２の電力系統の配電線上に位置する第２地点に接続され、前記水素貯蔵部内に貯蔵された水素を用いて発電を行い、前記発電により得られた電力を前記第２地点に供給する燃料電池部と、
   を備える電力貯蔵システム。
2. 前記第１地点は、前記第１の電力系統の配電線上において変電所と再生可能エネルギー発電装置の接続地点との間に位置するか、または、前記第１の電力系統の配電線上において前記変電所から前記再生可能エネルギー発電装置の接続地点よりさらに遠方に位置し、
   前記第２地点は、前記第１の電力系統の配電線上において前記変電所と前記第１地点との間に位置する、請求項１に記載の電力貯蔵システム。
3. 前記第１または第２の電力系統の配電線上の配電状況に関する値、または、前記第１または第２の電力系統の配電線に接続された再生可能エネルギー発電装置の発電に関する値を計測する計測部と、
   前記計測部により計測された前記値に基づいて、前記第１地点から供給される前記電力の前記水素製造部への入力、または、前記発電により得られた前記電力の前記燃料電池部からの出力を制御する制御部と、
   をさらに備える請求項１に記載の電力貯蔵システム。
4. 前記計測部は、前記配電線上の電圧、または、前記再生可能エネルギー発電装置の発電電力を計測し、
   前記制御部は、前記計測部により計測された前記電圧または前記発電電力に基づいて、前記水素製造部への前記電力の入力量または入力タイミング、または、前記燃料電池部からの前記電力の出力量または出力タイミングを決定し、決定された入力量またはタイミングの指令値を前記水素製造部または前記燃料電池部へ通知する、
   請求項３に記載の電力貯蔵システム。
5. 前記水素貯蔵部として、前記水素製造部に接続された第１の水素貯蔵部と、前記燃料電池部に接続された第２の水素貯蔵部とを備え、
   前記燃料電池部は、前記水素製造部から前記第１の水素貯蔵部に貯蔵され、前記第１の水素貯蔵部から前記第２の水素貯蔵部に輸送された水素を用いて発電を行う、請求項１に記載の電力貯蔵システム。
6. 前記第１地点は、前記第１の電力系統の配電線上において変電所の下流に位置し、
   前記第２地点は、前記第２の電力系統の配電線上において変電所の下流に位置し、
   前記第１および第２地点の少なくともいずれかは、再生可能エネルギー発電装置の接続地点の上流に位置する、請求項１に記載の電力貯蔵システム。
7. 前記水素製造部は、前記第１の電力系統の配電線上に位置する前記第１地点から供給される電力を用いて水素を製造し、前記水素を前記水素貯蔵部内に貯蔵し、
   前記燃料電池部は、前記水素貯蔵部内に貯蔵された水素を用いて発電を行い、前記発電により得られた電力を前記第１の電力系統の配電線上に位置する前記第２地点に供給し、
   前記第２の電力系統の配電線上に位置する第３地点に接続され、前記第３地点から供給される電力を用いて水素を製造し、前記水素を前記水素貯蔵部内に貯蔵する第２の水素製造部と、
   前記第２の電力系統の配電線上に位置する第４地点に接続され、前記水素貯蔵部内に貯蔵された水素を用いて発電を行い、前記発電により得られた電力を前記第４地点に供給する第２の燃料電池部と、
   をさらに備える請求項１に記載の電力貯蔵システム。
8. 前記水素製造部はさらに、前記水素貯蔵部内に貯蔵された水素を用いて発電を行い、前記発電により得られた電力を前記第１地点に供給し、および／または、
   前記燃料電池部はさらに、前記第２地点から供給される電力を用いて水素を製造し、前記水素を前記水素貯蔵部内に貯蔵する、
   請求項１に記載の電力貯蔵システム。
9. 前記第１の電力系統または前記第２の電力系統は、再生可能エネルギーにより自立した電力系統である、請求項１に記載の電力貯蔵システム。
10. 前記再生可能エネルギーにより自立した前記電力系統の配電線には、蓄電設備が接続されている、請求項９に記載の電力貯蔵システム。
11. 第１の電力系統の配電線上に位置する第１地点に接続された水素製造部が、前記第１地点から供給される電力を用いて水素を製造し、
    水素貯蔵部が、前記水素製造部により製造された水素を貯蔵し、
    前記第１地点と異なる地点であり、前記第１の電力系統の配電線または第２の電力系統の配電線上に位置する第２地点に接続された燃料電池部が、前記水素貯蔵部内に貯蔵された水素を用いて発電を行い、前記発電により得られた電力を前記第２地点に供給する、
    ことを含む電力貯蔵方法。

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