JP2021108267A - 発電システム、情報処理装置、および、プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献2には、HEMSが、使用履歴から電力の消費量が少なくなる時又はガスの消費がなくなる時を各々複数予測し、予測した時のうち選択されたいずれか1つにおいて、SOFCを停止させ、停止後にSOFCを作動させる処理が開示されている。
ところで、発電装置のこの停止が発電装置毎に別個独立に行われると、例えば、多数の発電装置が同じタイミングで停止する事態が生じ、電力の供給が不安定となる。
本発明の目的は、ガスを用いて発電する複数の発電装置を用いた発電の安定化を図ることにある。
また、前記制御手段は、前記複数の発電装置により発電された電力である発電電力の供給先における使用電力量を、当該発電電力の電力量が下回らないように、当該複数の発電装置の各々に前記処理を行わせることを特徴とすることができる。
また、前記複数の発電装置により発電された電力である発電電力の供給先における使用電力量を、当該発電電力の電力量が下回る場合に、当該複数の発電装置以外から当該供給先へ電力が供給されるようにする供給制御手段を更に備えることを特徴とすることができる。
また、前記複数の発電装置により発電された電力である発電電力が共通の供給先へ供給されるとともに、当該複数の発電装置の各々は、当該共通の供給先とは別に設置された機器への当該発電電力の供給も行い、前記制御手段は、前記機器における電力の使用量が予め定められた閾値よりも小さくなる場合に、当該機器への発電電力の供給を行う前記発電装置に、前記処理を行わせることを特徴とすることができる。
また、前記遮断手段は、当該遮断手段を前記ガスが連続して流れた時間である連続時間が予め定められた時間を超えた場合、又は、当該遮断手段を流れるガスの流量が予め定められた範囲内に収まっている状態が予め定められた時間を超えて継続した場合に、ガスの流れの遮断を行い、前記制御手段は、前記発電装置の稼働の状況が前記特定の稼働状況とならないようにするための前記処理として、当該発電装置における発電の停止又は当該発電装置の出力の変化を当該発電装置に行わせることを特徴とすることができる。
また、前記複数の発電装置により発電された電力である発電電力が共通の供給先へ供給されるとともに、当該複数の発電装置の各々は、当該共通の供給先とは別に設置された機器への当該発電電力の供給も行い、前記制御手段は、前記機器における電力の使用量が予め定められた閾値よりも小さくなる場合に、当該機器への発電電力の供給を行う前記発電装置に、発電の停止を行わせ又は出力の変化を行わせることを特徴とすることができる。
また、前記制御手段は、前記複数の発電装置に含まれる2以上の発電装置の各々に前記発電の停止および前記出力の変化の何れかの処理を行わせる場合、当該処理がそれまでに行われた回数を総発電時間で除した値が小さい方の発電装置にて当該処理が先に行われるようにし、当該値が大きい方の発電装置にて当該処理が後に行われるようにすることを特徴とすることができる。
また、発電の停止又は出力の変化が行われた前記発電装置における発電の再開又は出力の復帰を行う稼働制御手段を更に備え、前記稼働制御手段は、発電の停止又は出力の変化が次に行われる他の発電装置にて当該発電の停止又は当該出力の変化が行われる前に、前記発電の再開又は前記出力の復帰を行うことを特徴とすることができる。
また、前記複数の発電装置からの発電電力が供給される共通の供給先が設けられ、前記供給先には、前記複数の発電装置以外の他の電力系統からの電力が供給されない設定となっており、前記制御手段は、前記共通の供給先における使用電力量を、前記複数の発電装置により得られる発電電力の電力量が下回らないように、当該複数の発電装置の各々に前記処理を行わせることを特徴とすることができる。
また、前記制御手段は、前記特定の稼働状況に近い稼働状況にある前記発電装置から順に前記処理が行われるようにすることを特徴とすることができる。
また、前記制御手段は、前記特定の稼働状況に近い稼働状況にある前記発電装置から順に前記処理が行われるようにするとともに、複数の当該発電装置を1つの単位として、当該単位毎に、当該処理が行われるようにすることを特徴とすることができる。
図1は、発電システム1の構成例を示した図である。
本実施形態の発電システム1には、複数の発電装置10と、この複数の発電装置10により発電された電力である発電電力の供給先である供給先機器20とが設けられている。また、この発電システム1には、個別機器30が設けられている。
供給先機器20、個別機器30は、特に問わず、例えば、モータなどの駆動源を有する機器や、光源などを備える照明機器を一例に挙げることができる。また、ディスプレイなどの表示装置も一例に挙げることができる。
さらに、本実施形態では、複数の発電装置10とは異なる他の電力系統から、供給先機器20、個別機器30への電力の供給を行えるようになっている。
より具体的には、本実施形態では、発電所や他の分散電源、蓄電池など、発電装置10とは異なる他の発電設備から、供給先機器20および個別機器30への電力の供給を行えるようになっている。
より具体的には、本実施形態では、発電装置10の各々に、例えば天然ガスが供給される。発電装置10の各々は、いわゆる燃料電池であり、この天然ガスから取り出した水素と空気中の酸素とを化学反応させて、電力を得る。
ガス遮断機構40は、複数の発電装置10の各々に対応して設けられ、発電装置10へ供給されるガス(ガス管15を流れるガス)の流れを遮断する。
具体的には、ガス遮断機構40の各々は、発電装置10の稼働状況が特定の稼働状況となった場合に、ガスの流れを遮断する。これにより、発電装置10へのガスの流れが停止する。
ガス遮断機構40の各々は、発電装置10の連続稼働時間が予め定められた時間を超えた場合や、発電装置10におけるガスの消費量の変動が少ない状態で予め定められた時間を超えて発電装置10が発電を行った場合にガスの流れを遮断する。
ここで、ガス遮断機構40は、ガスメーターやマイコンメーターなどに代表される公知の構成により構成され、特に限定されず、既存のものを用いればよい。ガス遮断機構40には、例えば、ガスの流量を測定する流量測定部、ガスが流れている時間を計測するためのタイマ、ガスの流れを物理的に遮断する弁、弁を作動させる制御部などが設けられる。
情報処理装置の一例としての外部サーバ100は、CPU(=Central Processing Unit)401と、プログラムが記憶されたROM(=Read Only Memory)402と、ワークエリアとして用いられるRAM(=Random Access Memory)403と、ハードディスクドライブ等により構成された情報記憶装置404とを有している。
ここで、CPU401はマルチコアでもよい。また、ROM402は、書き換え可能な不揮発性の半導体メモリでもよい。外部サーバ100は、いわゆるコンピュータである。
本実施形態では、CPU401によるプログラムの実行によって、外部サーバ100は、制御部111、供給制御部112、電力供給制御部113、稼働制御部114として機能する。
供給制御手段の一例としての供給制御部112は、複数の発電装置10により発電された電力である発電電力の供給先である供給先機器20における使用電力量を、この複数の発電装置10より得られる発電電力の電力量が下回る場合に、この複数の発電装置10以外から供給先機器20へ電力が供給されるようにする。
稼働制御手段の一例としての稼働制御部114は、発電の停止又は出力の変化が行われた発電装置10における発電の再開又は出力の復帰を行う。
より具体的には、制御部111は、発電装置10の各々に、予め定められた制御信号を送信して、発電装置10の稼働状況が特定状況とならないようにするための処理を複数の発電装置10の各々に行わせる。
これにより、発電装置10の連続稼働時間が特定の時間を超えないようになり、又は、発電装置10の出力が変化しない状態が予め定められた時間を超えて継続しないようになる。
付言すると、本実施形態では、ガス遮断機構40によるガスの流れの遮断を回避するために、発電装置10の各々を敢えて停止等させる。これにより、ガス遮断機構40によるガスの流れの予期せぬ遮断が避けられる。
ここで、発電装置10は、継続的に使用されることも想定され、その一方で、ガス遮断機構40は、発電装置10が一定の時間を超えて継続して運転すると、ガスの流れを遮断してしまう。
この場合、不測のタイミングで、発電装置10が停止し、発電装置10の発電効率の低下等を招いたりするおそれがある。
これに対し、本実施形態では、不測のタイミングで発電装置10が停止することが抑制され、安全に、また、計画的に発電装置10を停止できるため、劣化などによる発電装置10の発電効率の低下などの抑制が可能となる。
ここで、発電の停止や出力の変化は、発電装置10毎に、別個独立に行う態様も考えられる。ところで、この場合、例えば、多数の発電装置10が同じタイミングで停止する事態が生じうる。この場合、供給先機器20へ供給される電力の電力量が急激に変化し、電力の供給が不安定となる。
より具体的には、制御部111は、例えば、ガススマートメータ等を介して、発電装置10の各々の稼働状況を取得する。
そして、制御部111は、発電装置10の各々の稼働状況が特定状況となる前に、各発電装置10に対して制御信号を出力し、各発電装置10に、発電の停止又は出力の変化を行わせる(ステップS102)。
より具体的には、例えば、制御部111は、制御信号を出力するタイミングをずらすなどして、複数の発電装置10にて特定処理が行われるタイミングが互いに異なるものとなるようにする。
なお、「複数の発電装置10にて特定処理が行われるタイミングが互いに異なる」とは、発電装置10にて特定処理が行われるタイミングの全てが互いに異なることを意味するものではなく、一部の発電装置10間にてタイミングが同じであっても、「複数の発電装置10にて特定処理が行われるタイミングが互いに異なる」に該当する。
より具体的には、制御部111は、例えば、複数の発電装置10に含まれる多数の発電装置10にて同時に発電の停止や出力の変化が起こらないようにして、発電電力の電力量が、使用電力量を下回らないようにする。
具体的には、例えば、制御部111は、例えば、供給先機器20への問い合わせを行ったり、情報記憶装置404(図2参照)に格納されている、供給先機器20の使用電力量についての情報を読み出したりして、供給先機器20における使用電力量についての情報を得る。
具体的には、制御部111は、各発電装置10への問い合わせを行ったり、情報記憶装置404に格納されている、各発電装置10の発電電力についての情報を読み出したりして、個々の発電装置10が得る発電電力についての情報を得る。
これにより、供給先機器20にて電力が不足する事態が起きなくなる。
そして、制御部111は、例えば、発電電力の電力量が使用電力量を上回る場合には、発電装置10に特定処理を行わせる。
また、制御部111は、発電電力の電力量が使用電力量を下回る場合には、例えば、特定処理を行う発電装置10の数を減らす(同じタイミングで特定処理を行う発電装置10の数を減らす)。これにより、この場合も、供給先機器20へ供給される発電電力が確保される。
ここで、本実施形態では、この複数の発電装置10以外からの、供給先機器20への電力の供給の制御は、供給制御部112(図3参照)により行われる。
また、特別な制御を行わなくとも、供給先機器20の必要電力量に足りない場合は、発電装置10以外からの電力供給が自動的に行われる設定としても良い。
これにより、複数の発電装置10により得られる発電電力の電力量が小さい場合でも(特定処理を行うことに伴い発電電力の総和が小さくなる場合でも)、供給先機器20を作動させられるようになる。
より具体的には、制御部111は、個別機器30における電力の使用量が予め定められた閾値よりも小さくなる場合に、この個別機器30への電力の供給を行う発電装置10(この個別機器30に接続された発電装置10)に、特定処理を行わせてもよい。
即ち、この場合、個別機器30にて電力の使用量が少なくなるときに、この個別機器30への電力の供給を行う発電装置10に、特定処理を行わせる。付言すると、この場合、個別機器30における電力の使用量が予め定められた閾値よりも小さくなるタイミングを待って、発電装置10に特定処理を行わせる。
なお、「電力の使用量が予め定められた閾値よりも小さくなる」には、電力の使用量が零になることも含む。
本実施形態のように、個別機器30における電力の使用量が小さい場合に、発電の停止や出力の変化を行うと(特定処理を行うと)、個別機器30への影響が小さくなる。
そして、制御部111は、これらの情報を基に、候補日の各々における、個別機器30の電力使用量を把握(予想)する。
そして、制御部111は、候補日の中から、個別機器30における電力の使用量が予め定められた閾値よりも小さくなる日を特定する。そして、制御部111は、特定したこの日に、この個別機器30に接続された発電装置10に特定処理を行わせる。
より具体的には、例えば、図1の符号1Bで示す発電装置10にて発電の停止が行われる場合に、この発電装置10に接続された個別機器30(符号1Cで示す個別機器30)に対し、他の電力系統(符号1Dで示す電力系統)から電力が供給されるようにしてもよい。
また、その他に、この他の電力系統から個別機器30へ既に電力が供給されている状況下において、発電装置10にて特定処理が行われる場合には、この他の電力系統から個別機器30へ供給される電力の電力量を増加させてもよい。
電力供給制御部113は、制御部111が発電装置10に特定処理を行わせる場合、この発電装置10に接続された個別機器30に、他の電力系統からの電力が供給されるようにする。
又は、電力供給制御部113は、制御部111が発電装置10に特定処理を行わせる場合、他の電力系統から個別機器30(この発電装置10に接続された個別機器30)に供給される電力の電力量を増加させるようにする。
これにより、個別機器30に、他の電力系統からの電力が供給され、若しくは、他の電力系統から個別機器30に供給される電力の電力量が増加し、個別機器30にて電力が不足することが起きにくくなる。
この場合に、上記のように、この個別機器30に対して、他の電力系統から電力が供給されるようにし、又は、他の電力系統からこの個別機器30へ供給される電力を増加させるようにすると、この個別機器30における電力の不足を避けられる。
より具体的には、制御部111は、例えば、上記の複数の発電装置10に含まれる2以上の発電装置10にて発電の停止および出力の変化の何れかの特定処理を行う場合、この2以上の発電装置10の各々について、この特定処理がそれまでに行われた回数を把握するようにする。
そして、制御部111は、2以上の発電装置10にて特定処理を行う場合、この2以上の発電装置10の各々について、保持しているこの回数を把握する。
そして、制御部111は、発電装置10毎に、把握した回数を総発電時間で割り、発電装置10毎に、回数を総発電時間で除した値を得る。
そして、制御部111は、回数を総発電時間で除した値が小さい方の発電装置10にて特定処理が先に行われるようにし、回数を総発電時間で除した値が大きい方の発電装置10にて特定処理が後に行われるようにする。
この処理を行う場合、特定処理が行われた頻度が大きい方の発電装置10では、特定処理が行われる頻度が低下するようになる。
稼働制御部114は、発電の停止又は出力の変化が行われた発電装置10における発電の再開又は出力の復帰を行う。
より具体的には、稼働制御部114は、発電の停止又は出力の変化が行われた発電装置10に対して制御信号を出力して、この発電装置10における発電の再開又は出力の復帰を行う。
これに対し、一の発電装置10にて、発電の再開や出力の復帰が行われた後に、他の発電装置10にて、発電の停止又は出力の変化が行われると、供給先機器20に供給される発電電力の変化が抑制される。
稼働制御部114は、制御部111からこの信号を受信すると、発電の再開や出力の復帰の対象となる、上記の一の発電装置10へ、発電の再開や出力の復帰を指示する制御信号を出力し、この一の発電装置10に、発電の再開や出力の復帰を行わせる。
これにより、他の発電装置10にて、特定処理が行われる前に、一の発電装置10にて、発電の再開や出力の復帰が行われる。
具体的には、例えば、複数の発電装置10から供給先機器20への電力の供給を低圧電力で行うとの契約になっている場合、この複数の発電装置10から供給先機器20への発電電力の供給を行えるが、他の電力系統からは供給先機器20への電力の供給を行えない設定とされる場合がある。
この場合、供給先機器20に対して、他の電力系統からの電力が供給されない場合であっても(電力不足を他の電力系統からの電力で補えない場合であっても)、供給先機器20への電力の供給を安定して行えるようになる。
制御部111は、これ以外に、例えば、上記の特定の稼働状況に近い稼働状況にある発電装置10から順に特定処理が行われるようにしてもよい。
より具体的には、制御部111は、発電装置10における発電継続時間や、ガスの消費量、発電装置10の運転データなどの情報を取得する。なお、その他に、制御部111は、ガス遮断機構40の各々からの情報を得て、この情報を基に、発電装置10の各々の稼働状況を得てもよい。
より具体的には、例えば、制御部111は、稼働時間が予め定められた時間を超えている発電装置10であって稼働時間が最も長い発電装置10や、ガスの消費量の変動が少ない状態で予め定められた時間を超えて発電を行っている発電装置10であって発電時間が最も長い発電装置10を特定する。
即ち、制御部111は、特定の稼働状況に最も近い稼働状況にある発電装置10を特定する度に、特定したこの発電装置10へ、特定処理を行わせるための制御信号を送信し、この発電装置10を停止させ又は出力を変化させるようにする。
より具体的には、この場合、制御部111は、例えば、「発電継続時間の長さ」という尺度で、発電装置10をグル―プ化し、各グループに含まれる発電装置10の各々に、特定処理を行わせる。
次いで、制御部111は、「発電継続時間の長さ」が次に大きいグループに属する複数の発電装置10の各々にて、上記の特定処理が行われるようにする。
以後、制御部111は、この処理を順次行っていく。
なお、この場合は、同じタイミングで特定処理を行わせる発電装置10の割合(各グループに含まれる発電装置10の総数に対する、同じタイミングで特定処理を行う発電装置10の数の割合)を、予め定められた割合以下とすることが好ましい。
これに対し、同じタイミングで特定処理を行わせる発電装置10の割合を、予め定められた割合以下とすると、供給先機器20へ供給される電力の電力量を確保できるようになる。
Claims (15)
- ガスを用いて発電する複数の発電装置と、
前記複数の発電装置の各々に対応して設けられ、当該発電装置へ供給されるガスの流れを遮断する遮断手段であって、当該発電装置の稼働状況が特定の稼働状況となった場合に、ガスの流れの遮断を行う遮断手段と、
前記発電装置の稼働状況が前記特定の稼働状況とならないようにするための処理を前記複数の発電装置の各々に行わせる制御手段と、
を備える発電システム。 - 前記制御手段は、前記複数の発電装置にて前記処理が行われるタイミングが互いに異なるものとなるように当該複数の発電装置の各々に当該処理を行わせる請求項1に記載の発電システム。
- 前記制御手段は、前記複数の発電装置により発電された電力である発電電力の供給先における使用電力量を、当該発電電力の電力量が下回らないように、当該複数の発電装置の各々に前記処理を行わせる請求項1に記載の発電システム。
- 前記複数の発電装置により発電された電力である発電電力の供給先における使用電力量を、当該発電電力の電力量が下回る場合に、当該複数の発電装置以外から当該供給先へ電力が供給されるようにする供給制御手段を更に備える請求項1に記載の発電システム。
- 前記複数の発電装置により発電された電力である発電電力が共通の供給先へ供給されるとともに、当該複数の発電装置の各々は、当該共通の供給先とは別に設置された機器への当該発電電力の供給も行い、
前記制御手段は、前記機器における電力の使用量が予め定められた閾値よりも小さくなる場合に、当該機器への発電電力の供給を行う前記発電装置に、前記処理を行わせる請求項1に記載の発電システム。 - 前記遮断手段は、当該遮断手段を前記ガスが連続して流れた時間である連続時間が予め定められた時間を超えた場合、又は、当該遮断手段を流れるガスの流量が予め定められた範囲内に収まっている状態が予め定められた時間を超えて継続した場合に、ガスの流れの遮断を行い、
前記制御手段は、前記発電装置の稼働の状況が前記特定の稼働状況とならないようにするための前記処理として、当該発電装置における発電の停止又は当該発電装置の出力の変化を当該発電装置に行わせる請求項1に記載の発電システム。 - 前記複数の発電装置により発電された電力である発電電力が共通の供給先へ供給されるとともに、当該複数の発電装置の各々は、当該共通の供給先とは別に設置された機器への当該発電電力の供給も行い、
前記制御手段は、前記機器における電力の使用量が予め定められた閾値よりも小さくなる場合に、当該機器への発電電力の供給を行う前記発電装置に、発電の停止を行わせ又は出力の変化を行わせる請求項6に記載の発電システム。 - 前記複数の発電装置により発電された電力である発電電力が共通の供給先へ供給されるとともに、当該複数の発電装置の各々は、当該共通の供給先とは別に設置された機器への当該発電電力の供給も行い、
前記発電装置にて発電の停止又は出力の変化が行われる場合に、当該発電装置からの発電電力が供給される前記機器に対して、当該発電装置以外から電力が供給されるようにし、又は、当該発電装置以外から当該機器へ供給される電力を増加させるようにする電力供給制御手段を更に備える請求項6に記載の発電システム。 - 前記制御手段は、前記複数の発電装置に含まれる2以上の発電装置の各々に前記発電の停止および前記出力の変化の何れかの処理を行わせる場合、当該処理がそれまでに行われた回数を総発電時間で除した値が小さい方の発電装置にて当該処理が先に行われるようにし、当該値が大きい方の発電装置にて当該処理が後に行われるようにする請求項6に記載の発電システム。
- 発電の停止又は出力の変化が行われた前記発電装置における発電の再開又は出力の復帰を行う稼働制御手段を更に備え、
前記稼働制御手段は、発電の停止又は出力の変化が次に行われる他の発電装置にて当該発電の停止又は当該出力の変化が行われる前に、前記発電の再開又は前記出力の復帰を行う請求項6に記載の発電システム。 - 前記複数の発電装置からの発電電力が供給される共通の供給先が設けられ、
前記供給先には、前記複数の発電装置以外の他の電力系統からの電力が供給されない設定となっており、
前記制御手段は、前記共通の供給先における使用電力量を、前記複数の発電装置により得られる発電電力の電力量が下回らないように、当該複数の発電装置の各々に前記処理を行わせる請求項1に記載の発電システム。 - 前記制御手段は、前記特定の稼働状況に近い稼働状況にある前記発電装置から順に前記処理が行われるようにする請求項1に記載の発電システム。
- 前記制御手段は、前記特定の稼働状況に近い稼働状況にある前記発電装置から順に前記処理が行われるようにするとともに、複数の当該発電装置を1つの単位として、当該単位毎に、当該処理が行われるようにする請求項12に記載の発電システム。
- ガスを用いて発電する複数の発電装置であって特定の稼働状況となった場合にはガスの供給が停止される複数の発電装置を制御する情報処理装置であって、
前記発電装置の稼働状況が前記特定の稼働状況とならないようにするための処理を前記複数の発電装置の各々に行わせる制御手段を備える情報処理装置。 - ガスを用いて発電する複数の発電装置であって特定の稼働状況となった場合にはガスの供給が停止される複数の発電装置を制御するコンピュータにて実行されるプログラムであって、
前記発電装置の稼働状況が前記特定の稼働状況とならないようにするための処理を前記複数の発電装置の各々に行わせる制御機能をコンピュータに実現させるためのプログラム。
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