JP3957727B2 - FUEL CELL SYSTEM, FUEL CELL SYSTEM CONTROL METHOD, AND BUILDING that suppresses peak power consumption below maximum generated power - Google Patents
FUEL CELL SYSTEM, FUEL CELL SYSTEM CONTROL METHOD, AND BUILDING that suppresses peak power consumption below maximum generated power Download PDFInfo
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Description
本発明は、電力消費量のピークが、燃料電池による最大発電量を上回ることを適切に防止することができる燃料電池システム、燃料電池システム制御方法および建造物に関する。特に本発明は、負荷制御部が、消費電力を下げる旨の指示を燃料電池制御部から受け取った場合に、消費電力を下げる、燃料電池システム、燃料電池システム制御方法および建造物に関する。 The present invention relates to a fuel cell system, a fuel cell system control method, and a building that can appropriately prevent the peak of power consumption from exceeding the maximum power generation amount by a fuel cell. In particular, the present invention relates to a fuel cell system, a fuel cell system control method, and a building that reduce power consumption when a load control unit receives an instruction to reduce power consumption from the fuel cell control unit.
従来、電力系統の補助電源として各住宅における太陽光発電、燃料電池等が考えられている。また、近年の電力需要の増大により、近い将来に電力系統からの電力供給が不足することが予想される。このため、各住宅の電力供給において、太陽光発電、燃料電池等の分散型電源に対する依存度が高まると考えられる。つまり、従来補助電源として使用されていた燃料電池等が、各住宅の主電源として機能することが予想される。このようなシステムとしては、例えば、住宅が備える負荷機器が消費する電力を燃料電池が提供し、燃料電池の発電に伴って生成される温水を、住宅が備える貯湯タンクに供給するシステムがある(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, solar power generation, fuel cells, and the like in each house have been considered as auxiliary power sources for electric power systems. In addition, due to the recent increase in power demand, it is expected that power supply from the power system will be short in the near future. For this reason, in the electric power supply of each house, it is thought that the dependence with respect to distributed power sources, such as photovoltaic power generation and a fuel cell, increases. That is, it is expected that a fuel cell or the like conventionally used as an auxiliary power source functions as a main power source for each house. As such a system, for example, there is a system in which a fuel cell provides power consumed by a load device provided in a house and supplies hot water generated along with power generation of the fuel cell to a hot water storage tank provided in the house ( For example, see
一般に、電力系統から供給される電力を用いて動作する負荷機器は、10ミリ秒程度の時間で消費電力を変動させる場合がある。一方で、燃料電池の発電量を変動させるには一般に数百ミリ秒程度の時間が必要である。 Generally, a load device that operates using electric power supplied from an electric power system may fluctuate power consumption in a time of about 10 milliseconds. On the other hand, generally, it takes about several hundred milliseconds to change the power generation amount of the fuel cell.
また、負荷機器の消費電力が予め定められた制限値に達したときには、電流制限器により電力供給を遮断することで、電力供給システムの安定を維持していた。
従来、燃料電池は、負荷機器が電力を消費する前に、負荷機器が消費するする電力を予め発電しておくことができなかった。このため、燃料電池が、負荷機器の電力需要の時間変動に対応できない場合は、負荷機器が動作を停止する場合や、動作不良に陥る場合があった。これを避けるため、需要電力に対して十分な電力を予め燃料電池で発電しておくことは無駄が多く、好ましくない。 Conventionally, the fuel cell cannot previously generate the power consumed by the load device before the load device consumes the power. For this reason, when the fuel cell cannot cope with the time fluctuation of the power demand of the load device, the load device may stop operating or may malfunction. In order to avoid this, it is wasteful and undesirable to generate sufficient power in advance with respect to the demand power in the fuel cell.
また、複数の負荷機器が電力を同時に消費した場合などには、システム全体の消費電力の変動が大きくなる場合があった。このような場合、燃料電池の発電電力が需要電力に達するまでの間に発電される電力が無駄になる。さらに、システム全体の需要電力が、燃料電池の最大発電電力より大きい場合には、電流制限器等により電力供給を遮断され、負荷機器が動作を完全に停止してしまう。 In addition, when a plurality of load devices consume power at the same time, the power consumption of the entire system may fluctuate. In such a case, the power generated until the power generated by the fuel cell reaches the demand power is wasted. Furthermore, when the demand power of the entire system is larger than the maximum generated power of the fuel cell, the power supply is interrupted by a current limiter or the like, and the load device completely stops its operation.
また、負荷機器は、必要とする電力を燃料電池から受け取ることができない場合には、負荷機器が動作を停止する場合や、動作不良に陥る場合があった。 In addition, when the load device cannot receive the necessary power from the fuel cell, the load device may stop operating or may malfunction.
このような課題を解決するために、本発明の第1の形態における燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池が発電した電力により動作する複数の電力負荷と、複数の電力負荷のそれぞれに設けられ、電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力の要求情報を送信する要求制御部と、要求制御部から要求情報を受け取った場合に、電力負荷へ燃料電池が更に電力を供給することができることを条件として、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信する燃料電池制御部と、複数の電力負荷のそれぞれに設けられ、燃料電池制御部から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取ったことを条件として、電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御部とを備える。
In order to solve such a problem, a fuel cell system in a first embodiment of the present invention includes a fuel cell, a plurality of power loads that runs with power fuel cell is generating power, each of the plurality of power loads If you need provided, to increase the power consumption of the power load, and a request control unit that transmits the request information in advance power, if it receives the request information from the request control unit, the fuel cell to power load There on condition that it is possible to further supply electric power, the fuel cell control unit that transmits a permission notice indicating that the power consumption may be increased, provided in each of the plurality of power loads, fuel cell controller from the condition that it has received a permission notification to the effect that may increase the power consumption, obtain Preparations and a load control unit to increase the power consumption of the power load.
要求制御部は、電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、増加させる電力の大きさを燃料電池制御部に送信し、燃料電池制御部は、複数の電力負荷が要求する電力の合計値に燃料電池の発電電力が達するまでの時間が、複数の電力負荷が当該合計値の電力の消費を開始するまでの時間より長い場合に、一旦、他の複数の電力負荷の負荷制御部に対して消費電力を下げる旨の指示を行い、その後に一部の電力負荷に対して、再度消費電力の増加を許可する。負荷制御部は、消費電力を下げる旨の指示を燃料電池制御部から受け取った場合に、電力負荷の消費電力を低下させる。 When it is necessary to increase the power consumption of the power load, the request control unit transmits the amount of power to be increased to the fuel cell control unit, and the fuel cell control unit is a total value of power required by the plurality of power loads. When the time until the generated power of the fuel cell reaches the time until the plurality of power loads start consuming the total amount of power is temporarily set to the load control unit of the other plurality of power loads. An instruction to reduce the power consumption is given, and then an increase in power consumption is permitted again for some power loads. The load control unit reduces the power consumption of the power load when receiving an instruction to reduce the power consumption from the fuel cell control unit.
燃料電池制御部は、低下させる電力量を負荷制御部に送信し、負荷制御部は、消費電力を下げる旨の指示を燃料電池制御部から受け取った場合に、当該低下させる電力量だけ、電力負荷の消費電力を低下させる。
Fuel cell control unit transmits the amount of power that reduces the load control unit, when the load control unit, which has received the instruction to reduce the power consumption from the fuel cell controller, only the amount of power to the decrease, the power reducing the power consumption of the load.
また本形態における燃料電池システムは、電力負荷の動作モードに応じた、電力負荷の消費電力を示す動作モードテーブルを更に備え、負荷制御部は、低下させる電力量だけ消費電力を下げるために遷移する必要のある動作モードを、動作モードテーブルを参照して判断し、当該動作モードへ遷移させる。このため、電力が不足する場合であっても、完全に停止することなく消費電力を低減することができる。 The fuel cell system according to the present embodiment further includes an operation mode table indicating the power consumption of the power load according to the operation mode of the power load, and the load control unit transitions to reduce the power consumption by the amount of power to be reduced. The necessary operation mode is determined with reference to the operation mode table, and the operation mode is changed. For this reason, even if it is a case where electric power runs short, power consumption can be reduced, without stopping completely.
燃料電池制御部は、複数の電力負荷の各々の優先度を予め格納しており、優先度の高い電力負荷の要求制御部から要求情報を受け取った場合に、優先度のより低い電力負荷の負荷制御部に対して消費電力を下げる旨を指示する。
The fuel cell control unit stores the priority of each of the plurality of power loads in advance, and when the request information is received from the request control unit of the power load with a higher priority, the load of the power load with the lower priority Instructs the control unit to reduce power consumption.
要求制御部は、電力を要求する期間を示す期間情報を、燃料電池制御部に送信する。燃料電池制御部は、各要求制御部から受け取った、消費電力の増加必要量および期間情報、ならびに各電力負荷に消費電力の増加を開始させた時刻に基づいて、各電力負荷が現在消費をしている電力の大きさを判断し、より優先度の高い電力負荷の要求制御部から新たな要求情報を受け取った場合に、優先順位の低いいずれかの電力負荷の消費電力を削減することによって新たな要求情報に応じた電力を供給することができるかを判断する。
The request control unit transmits period information indicating a period for requesting power to the fuel cell control unit. Fuel cell control unit has received from the request control unit, increases the required amount and duration information of the power consumption, and based on the time to initiate the increase in power consumption in each power load, each power load current consumption By reducing the power consumption of one of the lower priority power loads when receiving the new request information from the request control unit of the higher priority power load It is determined whether power according to the new request information can be supplied.
要求制御部は電力を要求する期間を示す期間情報を、燃料電池制御部に送信するので、電力負荷の消費電力が増加した後に減少する時刻を燃料電池制御部が予め知ることができる。このため、燃料電池の発電量を増加または減少させるべきか否かを適切に判断することができる。 Since the request control unit transmits period information indicating the period for requesting power to the fuel cell control unit, the fuel cell control unit can know in advance the time when the power consumption of the power load decreases after increasing. For this reason, it is possible to appropriately determine whether or not the power generation amount of the fuel cell should be increased or decreased.
要求制御部は、動作モードを遷移させようとする場合に現在の消費電力と比較して増加させる必要のある消費電力の大きさを、動作モードテーブルを参照して判断し、増加必要量を燃料電池制御部に送信する。このため、電力負荷が必要とする消費電力の大きさ分だけ、予め燃料電池の発電量を増加させることができる。負荷制御部は、許容された消費電力の範囲内で遷移することのできる動作モードを、動作モードテーブルを用いて判断し、当該動作モードに遷移する。このため、許容される電力の範囲内で、最も好ましい動作モードを選択することができる。
The request control unit refers to the operation mode table to determine the amount of power consumption that needs to be increased compared to the current power consumption when attempting to change the operation mode, and determines the amount of increase required as fuel. Transmit to the battery controller. For this reason, the power generation amount of the fuel cell can be increased in advance by the amount of power consumption required by the power load. The load control unit determines, using the operation mode table, an operation mode in which the transition can be performed within the allowable power consumption range, and transitions to the operation mode. Therefore, the most preferable operation mode can be selected within the allowable power range.
本発明の他の形態における燃料電池システム制御方法は、燃料電池が発電した電力により動作する複数の電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、複数の電力負荷のそれぞれに設けられた要求制御部が予め電力の要求情報を送信する要求制御ステップと、要求制御部から要求情報を受け取った場合に、電力負荷へ燃料電池が更に電力を供給することができることを条件として、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信する燃料電池制御ステップと、複数の電力負荷のそれぞれに設けられた負荷制御部が、燃料電池制御部から消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取ったことを条件として、電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御ステップとを備え、要求制御ステップは、電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、増加させる電力の大きさを送信し、燃料電池制御ステップは、複数の電力負荷が要求する電力の合計値に燃料電池の発電電力が達するまでの時間が、複数の電力負荷が当該合計値の電力の消費を開始するまでの時間より長い場合に、一旦、他の複数の電力負荷の負荷制御部に対して消費電力を下げる旨の指示を行い、その後に一部の電力負荷に対して、再度消費電力の増加を許可し、負荷制御ステップは、負荷制御部が消費電力を下げる旨の指示を燃料電池制御部から受け取った場合に、電力負荷の消費電力を低下させる。
The fuel cell system control method according to still another embodiment of the present invention, when the fuel cell needs to increase power consumption of the plurality of power loads that runs by electric power generated, provided to each of the plurality of power loads and request control step of requesting control unit transmits the request information of the pre-Me power, if the request control unit has received the request information, on condition that the fuel cell to power load can be further supplying power, a fuel cell control step of transmitting a permission notice indicating that the power consumption may be increased, the load control unit provided in each of a plurality of power loads, fuel cell controller or et power consumption increase on condition that received a permission notification may, e Bei a load control step of increasing the power consumption of the power load, the request control step, when there is a need to increase the power consumption of the power load The amount of power to be increased is transmitted, and the fuel cell control step determines that the time until the generated power of the fuel cell reaches the total value of power required by the plurality of power loads If it is longer than the time until the start of power consumption, once instruct the load control unit of the other plurality of power loads to reduce power consumption, and then for some power loads, allow an increase in power consumption again, load control step, when the load control unit is an instruction to reduce the power consumption has been received from the fuel cell controller, thereby reducing the power consumption of the power load.
本発明の他の形態における建造物は、燃料電池と、燃料電池が発電した電力により動作する複数の電力負荷と、複数の電力負荷のそれぞれに設けられ、電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力の要求情報を送信する要求制御部と、要求制御部から要求情報を受け取った場合に、電力負荷へ燃料電池が更に電力を供給することができることを条件として、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信する燃料電池制御部と、複数の電力負荷のそれぞれに設けられ、燃料電池制御部から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取ったことを条件として、電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御部とを備え、要求制御部は、電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、増加させる電力の大きさを燃料電池制御部に送信し、燃料電池制御部は、複数の電力負荷が要求する電力の合計値に燃料電池の発電電力が達するまでの時間が、複数の電力負荷が当該合計値の電力の消費を開始するまでの時間より長い場合に、一旦、他の複数の電力負荷の負荷制御部に対して消費電力を下げる旨の指示を行い、その後に一部の電力負荷に対して、再度消費電力の増加を許可し、負荷制御部は、消費電力を下げる旨の指示を燃料電池制御部から受け取った場合に、電力負荷の消費電力を低下させる。
Buildings in another aspect of the present invention, increasing a fuel cell, a plurality of power loads that runs with power fuel cell is generating power, provided in each of the plurality of power loads, the power consumption of the power load If it is necessary, a request control section to transmit the request information in advance power, if the request control unit has received the request information, on condition that the fuel cell to power load can be further supplied power a fuel cell control unit that transmits a permission notice indicating that the power consumption may be increased, provided in each of the plurality of power loads, permission from the fuel cell controller, to the effect that may increase the power consumption on condition that it has received the notification, e Bei a load control unit to increase the power consumption of the power load, the request control unit, when it is necessary to increase the power consumption of the power load, the magnitude of the power increase Fuel cell controller The fuel cell control unit transmits a time until the generated power of the fuel cell reaches the total value of power required by the plurality of power loads until the plurality of power loads start consuming the power of the total value. If it is longer than the time, once instruct the load control units of other power loads to reduce power consumption, and then allow some power loads to increase power consumption again. , load control unit, when an instruction to reduce power consumption received from the fuel cell controller, thereby reducing the power consumption of the power load.
燃料電池制御部は、低下させる電力量を負荷制御部に送信し、負荷制御部は、消費電力を下げる旨の指示を燃料電池制御部から受け取った場合に、当該低下させる電力量だけ、電力負荷の消費電力を低下させる。また本形態における建造物は、電力負荷の動作モードに応じた、電力負荷の消費電力を示す動作モードテーブルを更に備え、負荷制御部は、低下させる電力量だけ消費電力を下げるために遷移する必要のある動作モードを、動作モードテーブルを参照して判断し、当該動作モードへ遷移させる。なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
The fuel cell control unit transmits the power amount to be reduced to the load control unit, and when the load control unit receives an instruction to reduce power consumption from the fuel cell control unit, the power load is reduced by the power amount to be reduced. Reduce the power consumption. Buildings in or this embodiment, corresponding to the operation mode of the power load, the further example Bei operation mode table showing the power consumption of the power load, the load control unit for lowering only the power consumption but the amount of power decrease The operation mode that needs to be changed to is determined with reference to the operation mode table, and the operation mode is changed . Contact summary of the invention, such is not intended to list all the necessary features of the present invention can be a sub-combination of the features also invention.
本発明によれば、消費電力の変動速度を予め定められた速度以下にとどめることができる。
According to the present invention, the fluctuation speed of power consumption can be kept below a predetermined speed.
[図1]本発明の実施形態に係る燃料電池システム30の構成の一例を示す図である。
[図2]加温装置48aの構成の一例を示す図である。
[図3]電力負荷44aの構成の一例を示す図である。
[図4]複数の燃料電池40における、発電電力と発電効率との関係の一例を示す図である。
[図5]電力負荷44が電力を要求する通信シーケンスを示すシーケンス図である。
[図6]電力要求情報を受信した場合の、燃料電池制御部50の動作の詳細を示すフローチャートである。
[図7]燃料電池制御部50が管理する管理テーブルの一例を示す図である。
[図8]燃料電池40が発電する発電電力の時間発展の一例を示す図である。
[図9]消費電力の低下を要求する場合における通信シーケンスの一例を示すシーケンス図である。
[図10]消費電力の低下を要求する場合の、燃料電池制御部50の動作の詳細を示すフローチャートである。
[図11]燃料電池40が発電する発電電力の時間発展の一例を示す図である。
[図12]電力負荷44が消費する電力の消費パターンの一例を示す図である。
[図13]電力負荷44および蓄電池が消費する電力の時間発展の一例を示す図である。
[図14]電力経路の構成の一例を示す図である。
[図15]燃料電池制御部50、要求制御部66、および負荷制御部58のそれぞれが有するコンピュータ500の構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a
FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between generated power and power generation efficiency in a plurality of
FIG. 5 is a sequence diagram showing a communication sequence in which the power load 44 requests power.
FIG. 6 is a flowchart showing details of the operation of the fuel
FIG. 7 is a diagram showing an example of a management table managed by the fuel
FIG. 8 is a diagram showing an example of time development of generated power generated by the
FIG. 9 is a sequence diagram showing an example of a communication sequence when a reduction in power consumption is requested.
FIG. 10 is a flowchart showing details of the operation of the fuel
FIG. 11 is a diagram showing an example of time development of generated power generated by the
FIG. 12 is a diagram showing an example of a consumption pattern of power consumed by the power load 44.
FIG. 13 is a diagram showing an example of time development of power consumed by the power load 44 and the storage battery.
FIG. 14 is a diagram showing an example of the configuration of a power path.
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a configuration of a
40…燃料電池、42…主貯湯槽、44…電力負荷、46…ヒートポンプ、48…加温装置、50…燃料電池制御部、52…サブ貯湯槽、56…動作モードテーブル、58…負荷制御部、60…給湯歴管理部、62…在宅判断部、66…要求制御部、30…燃料電池システム DESCRIPTION OF
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の開発手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the claimed invention, and all combinations of features described in the embodiments are inventions. It is not always essential to the development means.
図1は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成の一例を示す図である。本実施形態は、電力消費量のピークが、燃料電池による最大発電量を上回ることを適切に防止することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。 FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. An object of the present embodiment is to provide a fuel cell system that can appropriately prevent the peak of power consumption from exceeding the maximum power generation amount by the fuel cell.
燃料電池システム30は、例えば複数の住居(110a〜110c、以下110と総称する。)を含む建造物である集合住宅に電力および熱を供給する。ここで、集合住宅とは、一の建築物に複数の住居110を設けたものであってよく、異なる領域に設けられた複数の建築物のそれぞれを住居110としたものであってもよい。 The
住居110bおよび住居110cは、住居110aと同一の構成要素を持つ。住居110bおよび住居110cが持つ各構成要素の符号の末尾にそれぞれbおよびcの符号を付けることにより、いずれの住居110の構成要素であるかを識別する。すなわち、燃料電池システム30は、複数の燃料電池(40a〜40c、以下40と総称する。)、複数の電力負荷(44a〜44c、以下44と総称する。)、複数の加温装置(48a〜48c、以下48と総称する。)、複数の主貯湯槽(42a〜42c、以下42と総称する。)、複数の熱負荷(54a〜54c、以下54と総称する。)、複数の給湯歴管理部(60a〜60c、以下60と総称する。)、および複数の在宅判断部(62a〜62c、以下62と総称する。)、ならびに、住居110が有さない単独の加温装置48dおよびサブ貯湯槽52、ならびに燃料電池制御部50を備える。 The
以下、住居110aの各構成要素の動作について説明する。本実施形態においては、燃料電池40aは、住居110aに設けられ、加温装置48aに電力を供給する。また、燃料電池40aは、いずれの電力負荷44に対しても電力が供給可能に設けられている。したがって、一の電力負荷44の消費する電力を燃料電池40aが発電すると、燃料電池40aが部分負荷運転となるような場合でも、他の複数の電力負荷44に供給する電力をも燃料電池40aが発電することで、より高い運転効率で燃料電池40aを駆動することができる。また、燃料電池40aが電力を供給する必要がない場合でも、燃料電池40aを停止させずに、燃料電池40a自身の動作のための補機電力のみ発電するホットアイドリング状態で待機させておくことで、電力負荷44が必要とする電力が増加した場合に、燃料電池40aを起動する場合に比べて迅速に電力を供給できる。また、他の住居110の燃料電池40が故障した場合であっても、燃料電池40aから電力を供給することができる。このように、燃料電池40が、複数設けられているので、負荷の幅広い変動に対応することができる。 Hereinafter, the operation of each component of the
また、燃料電池40aは、例えば固体高分子形燃料電池(PEFC)である。燃料電池40aは、例えば各住居に供給される都市ガス、プロパンガス等を改質して、燃料となる水素ガスを生成するものであってよく、また外部から供給される水素ガスを燃料とするものであってもよい。また、燃料電池40aはバッテリを備えており、当該バッテリを、非常時に燃料電池システム30を機能させるための電源として使用してよく、また、燃料電池システム30を立ち上げるときの電源として使用してもよい。 The
主貯湯槽42aは、燃料電池40aで生じる熱によって加温された温水、および加温装置48aによって加温された温水を貯湯する。また、主貯湯槽42aは、熱負荷54aに熱を供給する。サブ貯湯槽52は、加温装置48dによって温められた温水を貯湯し、主貯湯槽42aが温水を供給する温水設備とは異なる温水設備に温水を供給する。 The main hot
在宅判断部62aは、在宅中であるか否かを判断する。在宅判断部62aは、例えば、住居110aのドアに設けられた錠の施錠情報を検知して、住居110aの外部から施錠された場合に非在宅中とし、施錠されていない場合または住居110aの内部から施錠された場合に在宅中とする。また、在宅判断部62aは、消費電力や消費熱量の変動量を検知して在宅中であるか否かを判断してもよい。例えば、消費電力の変動量が、予め定められた基準量より大きい場合に在宅中であるとし、消費電力の変動量が予め定められた基準量以下の場合に非在宅中としてもよい。また、在宅判断部62aは赤外線センサーを備え、人体から放出される赤外線のエネルギーを検出することによって在宅か否かを判断してよい。この場合、赤外線センサーは、例えば焦電型赤外線センサーであってよい。 The
給湯歴管理部60aは、温水の消費量および燃料電池40aによる温水の生産量の履歴を管理する。本実施例では、給湯歴管理部60aは、主貯湯槽42aから供給される温水量を、温水の消費量として検出する。また、給湯歴管理部60aは、主貯湯槽42aに供給された温水量を、燃料電池40aおよび加温装置48aが生産する温水の生産量として検出する。さらに、1日を1時間ごとの時間帯に分割し、各時間帯における温水の消費量および生産された温水の量の履歴を管理する。 The hot water supply
また、給湯歴管理部60aは、温水の消費量、および、燃料電池40aと加温装置48aによる温水の生産量として、温水の量と温度を管理してもよい。すなわち、主貯湯槽42aの温水温度から給水温度を減じたものに、主貯湯槽42aから供給される温水の体積を乗じたものを、温水の消費量として検出する。 The hot water supply
また、燃料電池40aから主貯湯槽42aへ供給される温水の温度から、燃料電池40aに供給される冷却水による燃料電池40aの冷却前の温度を減じたものに、燃料電池40aから主貯湯槽42aへ供給される温水の体積を乗じたものを、燃料電池40aによる温水の生産量として検出してよい。また、加温装置48aから主貯湯槽42aへ供給される温水の温度から、加温装置48aに供給される加温前の温水の温度を減じたものに、加温装置48aから主貯湯槽42aへ供給される温水の体積を乗じたものを、加温装置48aによる温水の生産量として検出してよい。 Further, the temperature of the hot water supplied from the
また、給湯歴管理部60aは、在宅判断部62aによって在宅中であると判断されたときの温水の消費量および生産量、ならびに在宅中ではないと判断されたときの温水の消費量および生産量の履歴を、それぞれ管理する。 Further, the hot water supply
電力負荷44aは、燃料電池40が発電した電力により動作する。電力負荷44aは、電力を消費する前に、予め燃料電池制御部50に電力を要求する。燃料電池制御部50は、電力負荷44aから電力を要求されたとき、予め燃料電池40の発電電力を増加させる。 The
以上、住居110aの各構成要素の動作について説明したが、住居110bおよび住居110cの持つそれぞれの各構成要素の動作は、住居110aの各構成要素の動作と同一であるので説明を省略する。 The operation of each component of the
図2は、加温装置48aの構成の一例を示す図である。加温装置48aは、燃料電池40aにより作られた余剰電力を用いて水を加温する。加温装置48aは、外部の熱量を水へ移動することにより水を加温するヒートポンプ46aである。ヒートポンプ46aが、外部の熱量を水へ移動することにより水を加温するので、少ない電力で多くの熱量を供給することができる。電力需要に対する熱需要の比が、燃料電池40aが発電する電力に対する、燃料電池40aが生産する熱量の比より大きいとき、余剰電力を用いてヒートポンプ46aを駆動することによって効率的に熱を供給できる。このため、電力の需要量と熱量の需要量とを適切に釣り合わせることができる。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
また、住居110bの加温装置48b、および住居110cの加温装置48cは、加温装置48aと同一の構成要素を有する。すなわち、加温装置48bおよび加温装置48cは、それぞれヒートポンプ46bおよびヒートポンプ46cを有する。また、ヒートポンプ46bおよびヒートポンプ46cの動作は、ヒートポンプ46aと同一であるので、説明を省略する。 Moreover, the heating device 48b of the
図3は、電力負荷44aの構成の一例を示す図である。電力負荷44aは、負荷部64a、動作モードテーブル56a、負荷制御部58a、および要求制御部66aを備える。また、住居110bの電力負荷44b、および住居110cの電力負荷44cは、電力負荷44aと同一の構成要素を有する。電力負荷44bの有する各構成要素の符号の末尾にbを、電力負荷44cの有する各構成要素の符号の末尾にcを付けることにより、いずれの電力負荷44の構成要素であるかを識別する。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
以下、電力負荷44aの各構成要素の動作について説明する。負荷部64aは燃料電池40から供給される電力を消費する。動作モードテーブル56aは、電力負荷44aの動作モードに応じた、電力負荷44aの消費電力を示す。動作モードテーブル56aは、消費電力情報を、動作モード情報に対応づけて格納する。例えば電力負荷44aが冷房機器であり、急速冷房と通常冷房の動作モードを持つとき、急速冷房と通常冷房のそれぞれの動作モードに対応づけて、それぞれの動作モードで動作するために必要な消費電力を動作モードテーブル56aに格納する。 Hereinafter, the operation of each component of the
要求制御部66aは、電力負荷44aの消費電力を増やす必要がある場合に、予め燃料電池制御部50へ電力要求情報を送信する。このとき、増加させる必要のある消費電力を、動作モードテーブル56aを参照して判断し、増加必要量を燃料電池制御部50に電力要求情報として送信する。また、要求制御部66aは、電力を要求する期間を示す期間情報、および電力の消費を開始する期限を示す期限情報を、燃料電池制御部50に電力要求情報として送信する。このとき、要求制御部66aは、電力負荷44aを利用する使用者による指示等に基づいて期間情報および期限情報を決定してよい。例えば、電力負荷44aが冷房機器であるとき、電力負荷44aの使用者が、目標温度および当該目標温度に達する目標時刻を電力負荷44aに指示する。このとき要求制御部66aは、使用者から指示された目標温度、目標時刻、および現在の温度に基づいて、増加する消費電力、電力の消費を開始する期限、および電力を消費する期間とを計算して、それぞれを電力要求情報の消費電力、期限情報、および期間情報として、燃料電池制御部50に送信する。 The
負荷制御部58aは、燃料電池制御部50から許可通知を受け取ったとき、許容された範囲内で電力負荷44aの消費電力を増加させる。このとき、負荷制御部58aは、許容された消費電力の範囲内で遷移することのできる動作モードを、動作モードテーブル56aを用いて判断し、負荷部64aを制御して当該動作モードに遷移する。負荷制御部58a、要求制御部66a、および燃料電池制御部50は、イーサーネット(登録商標)等の通信ネットワークによって結ばれている。また、他の方法としては、負荷制御部58a、要求制御部66a、および燃料電池制御部50との間のデータ通信信号を、電源の周波数より十分に高い高周波に変調し、電源ラインに重畳してもよい。 When receiving the permission notification from the fuel
以上、電力負荷44aの各構成要素の動作を説明したが、電力負荷44bおよび電力負荷44bの各構成要素は、電力負荷44aの各構成要素と同一の動作をするので、説明を省略する。 The operation of each component of the
本実施形態の燃料電池システム30では、燃料電池制御部50は、要求制御部66から要求情報を受け取ったとき、電力を供給することができる場合に、許容することのできる消費電力の増加量を、負荷制御部58へ許可通知として通知する。また、燃料電池制御部50は、燃料電池40の発電効率を、予め定められた発電効率よりも高くすることができる場合に、負荷制御部58へ許可通知を送信する。 In the
図4は、複数の燃料電池40における、発電電力と発電効率との関係の一例を示す図である。一般に、燃料電池40の発電効率は、燃料電池40の発電電力に依存する。このため、複数の燃料電池40を接続したシステムであっても、全体としての発電効率は図4に示すような発電電力に対する依存性をもつ。複数の燃料電池40を接続したシステムで、全体としての発電効率の下限となる基準効率を定めると、燃料電池40が発電すべき電力量の合計の範囲が定められる。例えば、燃料電池40が発電する電力の合計が、第一下限電力(P1)から第一上限電力(P2)の間、第二下限電力(P3)から第二上限電力(P4)の間、または第三下限電力(P5)と第三上限電力(P6)の間のいずれかであれば、発電効率が基準効率以上となる。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the relationship between the generated power and the power generation efficiency in the plurality of
したがって、燃料電池制御部50は、複数の燃料電池40が発電する電力の合計が予め定められた電力範囲内となるように、複数の燃料電池40の発電量を制御することで、全体としての発電効率を予め定められた発電効率以上にすることができる。すなわち、燃料電池制御部50は、要求される電力が、燃料電池40が発電できる最大発電電力を下回る場合であって、要求される電力を発電したときに燃料電池40の発電する電力量の合計が、予め定められた発電効率以上となる電力の範囲内である場合に、燃料電池制御部50は負荷制御部58へ許可通知を送信する。 Therefore, the fuel
図5は、電力負荷44が電力を要求する通信シーケンスを示すシーケンス図である。要求制御部66bは、電力負荷44bの消費電力を増やす必要がある場合に、電力要求情報を燃料電池制御部50に送信する(S200)。 FIG. 5 is a sequence diagram illustrating a communication sequence in which the power load 44 requests power. The request control unit 66b transmits power request information to the fuel
燃料電池制御部50は、要求制御部66bからの電力要求情報に基づいて要求判定を行う(S202)。S202で、燃料電池40bの出力を増加する必要があると判断された場合は、燃料電池40bの出力を増加させる(S204)。燃料電池40bの出力が増加し、要求された電力を供給する準備が完了すると(S206)、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を負荷制御部58bへ送信する(S208)。負荷制御部58bは、許可通知を受信した場合に、許容された範囲内の電力量を消費するよう負荷部64bを制御することで、電力負荷44aは電力消費を開始する(S209)。 The fuel
要求制御部66aは、電力負荷44aの消費電力を増やす必要がある場合に、電力要求情報を燃料電池制御部50に送信する(S210)。燃料電池制御部50は、要求制御部66aからの電力要求情報に基づいて要求判定を行う(S212)。S212で、燃料電池40aを起動する必要があると判断された場合は、燃料電池40aを起動させる(S214)。燃料電池40aが起動し、要求された電力を供給する準備が完了すると(S216)、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を負荷制御部58aへ送信する(S218)。負荷制御部58aは、許可通知を受信した場合に、許容された範囲内の電力量を消費するよう負荷部64aを制御することで、電力負荷44aは電力消費を開始する(S219)。 When it is necessary to increase the power consumption of the
図6は、電力要求情報を受信した場合の、燃料電池制御部50の動作の詳細を示すフローチャートである。燃料電池制御部50は、要求制御部66からの要求情報に基づき、指定された期間、電力を供給できるかどうかを判定する(S230)。電力を供給できる場合、負荷制御部58に許可通知を送信し(S234)、処理を終了する。 FIG. 6 is a flowchart showing details of the operation of the fuel
S230で電力を供給できない場合には、要求制御部66からの電力要求情報に基づき、消費開始期限までに予め定められた発電効率よりも高くなる発電電力で電力を供給する準備が整うか否かを判定する(S232)。S232において電力を供給する準備が整う場合、燃料電池40の出力を増加させる(S236)。なお、S236において燃料電池40を起動する必要がある場合は、燃料電池40を起動する。さらに、燃料電池制御部50は、燃料電池40の出力に基づいて、条件付きの許可通知を負荷制御部58に送信する(S238)。S238において送信する条件付きの許可通知は、燃料電池40が電力を供給できる時刻や電力量を表す情報を含んでよい。例えば、S236において燃料電池40を起動させた場合の条件付きの許可通知は、要求された電力を供給できる時刻を含むものであってよく、また、現時点で供給できる電力量を含むものであってもよい。 If power cannot be supplied in S230, whether or not preparation for supplying power with generated power that is higher than the power generation efficiency determined in advance by the consumption start time limit is ready based on the power request information from the request control unit 66 Is determined (S232). When it is ready to supply power in S232, the output of the
S232において電力を供給する準備が整わない場合、要求された電力より少ない電力であっても電力負荷44が許容できるか否かを判定する(S240)。S240において、燃料電池制御部50は、要求制御部66からの電力要求情報に基づいて、要求された電力より少ない電力であっても電力負荷44が許容できるか否かを判断する。例えば、要求制御部66は、要求する電力より低い電力で電力負荷44が動作できるか否かを示す情報を、要求する電力とともに電力要求情報として燃料電池制御部50に送信する。また、要求制御部66は、動作モードテーブル56を参照して、電力負荷44が動作できる下限の電力を、要求する電力とともに電力要求情報として燃料電池制御部50に送信してもよい。これによって燃料電池制御部50は、要求された電力より少ない電力であっても電力負荷44が許容できるか否かを判定する。 If it is not ready to supply power in S232, it is determined whether or not the power load 44 can be tolerated even if the power is less than the requested power (S240). In S <b> 240, the fuel
S240において、要求された電力より少ない電力を電力負荷44が許容できない場合は、S236の処理を行い、S238において条件付きの判断結果を示す許可通知、または条件付きの許可通知を負荷制御部58に送信し、処理を終了する。S238において送信する条件付きの判断結果を示す許可通知は、燃料電池40が電力を供給できる時刻や電力量を表す情報を含んでよい。例えば、条件付きの判断結果を示す許可通知は、燃料電池40が予め定められた発電効率よりも高くなる発電電力で発電しつつ要求された電力を供給するときに、電力の供給を開始できる時刻を含んでよく、また、現時点あるいは期限までに供給できる電力量を含んでもよい。また、S238において送信する条件付きの許可通知は、燃料電池40が電力を供給できる時刻や電力量を表すものを含んでよい。例えば、S236において燃料電池40を起動させた場合の条件付きの許可通知は、要求された電力を供給できる時刻を含むものであってよく、また、現時点あるいは期限までに供給できる電力量を含むものであってもよい。 In S240, if the power load 44 cannot tolerate less power than the requested power, the process of S236 is performed, and a permission notice indicating a conditional determination result or a conditional permission notice is sent to the load control unit 58 in S238. Send and finish the process. The permission notification indicating the conditional determination result transmitted in S238 may include information indicating the time when the
S240において要求された電力より少ない電力であっても電力負荷44が許容できる場合、S242において条件付きの判断結果を示す許可通知、または条件付きの許可通知を負荷制御部58に送信し、処理を終了する。S242において送信する条件付きの判断結果を示す許可通知は、燃料電池40が電力を供給できる時刻や電力量を表す情報を含んでよい。例えば、条件付きの判断結果を示す許可通知は、燃料電池40が予め定められた発電効率よりも高くなる発電電力で発電しつつ要求された電力を供給するときに、電力の供給を開始できる時刻を含んでよく、また、燃料電池40が予め定められた発電効率よりも高くなる発電電力で発電しつつ現時点あるいは期限までに供給できる電力量を含んでもよい。また、S242において送信する条件付きの許可通知は、燃料電池40が供給できる電力量を表すものを含んでよい。例えば、条件付きの許可通知は、燃料電池40が予め定められた発電効率よりも高くなる発電電力で発電しつつ現時点あるいは期限までに供給できる電力量を含むものであってよい。 If the power load 44 can be tolerated even if the power is less than the power requested in S240, a permission notification indicating a conditional determination result or a conditional permission notification is transmitted to the load control unit 58 in S242, and the process is performed. finish. The permission notification indicating the conditional determination result transmitted in S242 may include information indicating the time when the
なお、負荷制御部58は、条件付きの判断結果を示す許可通知、または条件付きの許可通知を燃料電池制御部50から受け取った場合には、それら許可通知によって通知された許容される電力の範囲内で遷移することのできる動作モードを、動作モードテーブル56から判断して当該動作モードに遷移してよい。また負荷制御部58は、許可通知によって通知された、電力を受け取ることのできる時刻に基づいて、指定された時刻に電力の消費を開始するよう負荷部64を制御してもよい。 When the load control unit 58 receives a permission notification indicating a conditional determination result or a conditional permission notification from the fuel
図7は、燃料電池制御部50が管理する管理テーブルの一例を示す図である。管理テーブルには、電力負荷44に関する、状態情報と、時刻情報と、期限情報と、期間情報と、電力情報とを、電力負荷44に対応づけて格納する。状態情報には、電力負荷44の電力消費状態を示す、要求または消費のいずれかの状態を格納する。時刻情報には、電力負荷44へ電力の供給を開始した時刻、または電力負荷44から電力を要求された時刻を格納する。期限情報には、電力負荷44から電力を要求されたとき、電力の消費を開始する期限を格納する。期間情報には、電力負荷44が電力を消費する期間を格納する。電力情報には、電力負荷44が消費する電力を格納する。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a management table managed by the fuel
図8は、燃料電池40が発電する発電電力の時間発展の一例を示す図である。横軸に時刻、縦軸に燃料電池40が発電する発電電力の合計を示している。電力負荷44の要求制御部66は、消費電力を増加させる必要があるとき、消費電力を増加させる時刻よりも早い時刻(t0)に、電力を消費する旨の要求情報を燃料電池制御部50に送信する。電力負荷44の要求制御部66は、電力消費を開始する期限(時刻t1)と電力を消費する期間(時刻t2と時刻t1を減じた期間)と増加させる電力とを、要求情報として燃料電池制御部50に送信する。燃料電池制御部50は、要求制御部66aからの要求情報に基づいて、指定された期限(時刻t1)までに、指定された期間(時刻t2と時刻t1を減じた期間)、指定された電力を供給できるよう、燃料電池40の発電電力を増加させる。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of time development of the generated power generated by the
本実施形態の燃料電池システム30によれば、要求制御部66が、電力負荷44の消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力要求情報を送信するので、電力負荷44は、消費電力を増加する前に、予め燃料電池40の発電量を増加させておくことができる。また、要求制御部66が、動作モードを遷移させようとする場合に現在の消費電力と比較して増加させる必要のある消費電力の大きさを、動作モードテーブル56を参照して判断し、増加必要量を燃料電池制御部50に送信するので、電力負荷44が必要とする消費電力の大きさ分だけ、予め燃料電池40の発電量を増加させることができる。また、要求制御部66が、電力を要求する期間を示す期間情報を、燃料電池制御部50に送信するので、電力負荷44の消費電力が増加した後に減少する時刻を燃料電池制御部50が予め知ることができる。このため、燃料電池40の発電量を増加または減少させるべきか否かを適切に判断することができる。 According to the
また、負荷制御部58が、燃料電池制御部50から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取ったことを条件として、電力負荷44の消費電力を増加させるので、システム全体の消費電力の変動が小さくなる。このため、比較的小さな燃料電池40であっても安定して電力を供給することができる。また、負荷制御部58が、燃料電池制御部50から受け取った、許容された範囲内で消費電力を増加させるので、燃料電池40が増加することのできる発電量が小さい場合であっても、かかる発電量を有効に使用することができる。また、負荷制御部58が、許容された消費電力の範囲内で遷移することのできる動作モードを、動作モードテーブル56を用いて判断し、このとき、動作可能な動作モードに遷移するので、許容される電力の範囲内で、最も好ましい動作モードを選択することができる。 Further, since the load control unit 58 increases the power consumption of the power load 44 on the condition that the permission notification that the power consumption may be increased is received from the fuel
さらに、本実施形態の燃料電池システム30では、燃料電池制御部50は、一つの電力負荷44の消費電力が下がるタイミングで他の電力負荷44の消費電力を増大させるべく、他の電力負荷44の負荷制御部58に対して許可通知を送信する。このとき、燃料電池制御部50は、消費電力が下がる旨の通知を、予め要求制御部66から受け取り、電力負荷44の消費電力が下がる時に他の電力負荷44の消費電力を増加させてもよい。また他の方法としては、燃料電池制御部50は、電力負荷44の消費電力が下がったことを、出力電圧または出力電流が低下したことによって検出し、その場合に他の電力負荷44に対して許可通知を送信してよい。これにより、システム全体の消費電力の変動を小さくすることができる。このため燃料電池40による発電量の変動が小さくなり、ひいては、発電量を変更するときに生じるエネルギーのロスを削減することができる。また、燃料電池40を高い効率で駆動し続けることができる。 Furthermore, in the
例えば、消費電力は10ミリ秒程度の時間で変化する場合があるが、燃料電池40の発電量を変動させるには、一般に数百ミリ秒程度の時間が必要である。したがって、燃料電池40の発電電力を変動させると、燃料電池40の発電電力値が需要電力値に達するまでの間に発電される電力が無駄になる。つまり、電力負荷44の消費電力の増加に対応すべく燃料電池40の発電する電力を増加させたとき、燃料電池40の発電する電力が、電力負荷44が必要とする電力に達するまでの間は、電力負荷44はその電力を有効に消費できないため、その間に燃料電池40が発電する電力が無駄になる。また電力負荷44の消費電力の低下に対応すべく燃料電池40の発電する電力を低下させたときにも、燃料電池40の発電する電力が、低下した消費電力に達するまでの間に発電される電力は、消費されずに無駄になる。また、電力需要の変動に合わせて燃料電池40を新たに起動する必要がある場合、改質器を有する燃料電池40が停止状態から起動するまでには、改質器を昇温するためのエネルギーが必要である。したがって、燃料電池40の発電量の変動が大きいと、エネルギーの無駄が生じることになる。これに対し、本実施形態によれば、予め定められた発電効率を上回るよう燃料電池40を制御しつつ、燃料電池40が発電する発電量の変動を小さくすることができるので、発電効率を高く保った状態で燃料電池40を運転できる。 For example, the power consumption may change in a time of about 10 milliseconds, but generally a time of about several hundred milliseconds is required to change the amount of power generated by the
また、燃料電池制御部50は、要求制御部66から受け取った期間情報に基づいて、電力負荷44の消費電力が下がる時刻を予め計算し、この時刻に消費電力を増加させて良い旨を示す許可通知を、他の電力負荷44の負荷制御部58へ送信する。また、燃料電池制御部50は、複数の要求制御部66から電力要求情報および期間情報を受け取った場合に、出力電力の変動が小さくなるように、電力負荷44が消費電力を増加させるタイミングをスケジュールし、スケジュールされたタイミングで各電力負荷44が消費電力を増加させるように、負荷制御部58へ許可通知を送信する。このとき、燃料電池制御部50は、電力負荷44へ電力を供給することのできる時刻を示す情報を負荷制御部58へ通知する。 In addition, the fuel
例えば、燃料電池制御部50は、要求制御部66から受信した電力要求情報に基づいて、電力負荷44が消費する電力量、電力消費の開始時刻、および電力消費期間を、電力負荷44に対応づけて管理する。これにより、電力負荷44の消費電力が下がる時刻を予め計算することができるので、燃料電池制御部50は、出力電力の変動が小さくなるように、電力負荷44の消費電力を増加させるタイミングをスケジュールできる。スケジュールされたタイミングで各電力負荷44が消費電力を増加させるように、電力消費を開始する時刻を示す情報を、許可通知とともに負荷制御部58へ送信する。 For example, the fuel
このようにして、燃料電池制御部50は、負荷が連続して電力を消費するよう制御することができる。このため、燃料電池システム30全体の消費電力の変動が小さくなる。また、消費電力が近似する負荷を連続して動作させることができるため、燃料電池システム30全体の消費電力の変動がいっそう小さくなる。 In this way, the fuel
また、燃料電池制御部50は、負荷制御部58へ許可通知を送信してから電力負荷44の消費電力が増加するまでの間、加温装置48を用いて電力を消費して水を加温する。また、燃料電池制御部50は、燃料電池40を起動し、実際に電力負荷44へ電力を供給することができるまでの間、加温装置48を用いて電力を消費して水を加温してよい。これにより、電力負荷44の応答が遅い場合であっても、その間に燃料電池システム30全体の電力消費量が変動することを防ぐことができる。 Also, the fuel
さらに、本実施形態の燃料電池システム30では、燃料電池制御部50は、消費電力の合計値を燃料電池40の最大発電量よりも小さく維持するために電力負荷44の消費電力を下げる必要がある場合に、負荷制御部58に対して消費電力を下げる旨の指示を行う。 Furthermore, in the
例えば、通常、消費電力が最大発電量を越える場合、電流制限器によって電力供給を遮断し、電力供給システムの安定を維持する。これに対し、本実施例の燃料電池システム30では、電力負荷44からの要求情報によって、消費電力が最大発電量を越えると予め判断されるとき、燃料電池制御部50は、消費電力が最大発電量を超えないよう電力負荷44に対して消費電力の低下を要求することで、電力供給システムの安定を維持する。 For example, normally, when the power consumption exceeds the maximum power generation amount, the power supply is cut off by the current limiter, and the stability of the power supply system is maintained. On the other hand, in the
負荷制御部58は、消費電力を下げる旨の指示を燃料電池制御部50から受け取った場合に、消費電力を下げる。このとき、負荷制御部58は、要求された電力分だけ、消費電力を下げる。また、負荷制御部58は、要求された電力分だけ消費電力を下げるために遷移する必要のある動作モードを、動作モードテーブル56を参照して判断し、当該動作モードへ遷移させる。これにより、電力が不足する場合であっても、完全に停止することなく消費電力を低減することができる。このようにして、消費電力の合計値のピークが、燃料電池40による最大発電量を上回ることを適切に防止することができる。 When the load control unit 58 receives an instruction to reduce power consumption from the fuel
さらに、本実施形態の燃料電池システム30では、燃料電池制御部50は、燃料電池40の発電効率を予め定められた発電効率よりも高く維持するために駆動をする燃料電池40の数を減少させる必要がある場合に、電力負荷44の消費電力を下げるべく、負荷制御部58に対して消費電力を下げる旨の指示を行う。 Furthermore, in the
例えば電力負荷44の消費電力が減少し、発電効率を予め定められた発電効率よりも高く維持するために、ある燃料電池40の発電を停止する必要があるとき、消費電力に対して総発電量が不足する場合がある。この場合、予め負荷制御部66に対して消費電力を下げる旨の指示を行うことで発電量に不足が生じないよう消費電力を制御し、発電効率を予め定められた発電効率よりも高く維持することができる。 For example, when the power consumption of the power load 44 decreases and the power generation efficiency of a
図9は、消費電力の低下を要求する場合における通信シーケンスの一例を示すシーケンス図である。要求制御部66bは、電力負荷44bの消費電力を増やすべく、電力要求情報を燃料電池制御部50に送信する(S250)。 FIG. 9 is a sequence diagram illustrating an example of a communication sequence when a reduction in power consumption is requested. The request control unit 66b transmits power request information to the fuel
燃料電池制御部50は、要求制御部66bからの電力要求情報に基づいて要求判定を行う(S252)。S252で、電力負荷44aの消費電力を下げる必要があると判断された場合は、電力負荷44aの消費電力を下げるよう負荷制御部58aに指示する(S254)。このとき、燃料電池制御部50は、低下させる電力量を示す情報を負荷制御部58aに送信する。負荷制御部58aは、消費電力を下げる旨の指示を燃料電池制御部50から受信すると、指定された電力量を低下させるよう負荷部64aを制御することで、電力負荷44aの消費電力が低下する(S255)。このとき負荷制御部58aは、動作モードテーブル56aを参照して消費電力を低下させても動作できる動作モードを選択して、当該動作モードに電力負荷44aが遷移するよう制御してよい。電力負荷44aの消費電力が減少することで、電力負荷44bの要求する電力を供給する準備が完了すると、燃料電池制御部50は、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を負荷制御部58bに送信する(S256)。負荷制御部58bは、許可通知を受信すると、負荷部64bを制御することで、電力負荷44bが電力消費を開始する(S258)。 The fuel
図10は、消費電力の低下を要求する場合の、燃料電池制御部50の動作の詳細を示すフローチャートである。燃料電池制御部50は、要求制御部66bからの要求情報に基づいて、要求制御部66bから要求された電力を供給した場合に最大発電量を越えるかどうかを判定する(S260)。最大発電量を越える場合、現在供給している電力負荷44aの消費電力を下げるべく、最大発電量を越えないように、電力負荷44aの消費電力を下げるよう負荷制御部58aに指示する(S264)。電力負荷44aの消費電力が減少し、電力負荷44bの要求する電力を供給する準備が完了した時点で、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信する(S266)。 FIG. 10 is a flowchart showing details of the operation of the fuel
S260で、要求制御部66bから要求された電力を供給した場合に最大発電量を越えない場合は、予め定められた発電効率よりも高い効率で燃料電池40を運転できるかを判定する(S262)。予め定められた発電効率よりも高い効率で燃料電池40を運転できる場合、燃料電池40が電力を供給する準備が完了しているかを判定する(S268)。燃料電池40が電力を供給する準備が完了している場合、S266に処理を移行させる。S268において、燃料電池40が電力を供給する準備が完了してない場合、準備が完了するまでS268の処理を実行する。S262で、予め定められた発電効率よりも高い効率で燃料電池40を運転できない場合は、S264に処理を移行させる。 If the maximum power generation amount is not exceeded when the power requested by the request control unit 66b is supplied in S260, it is determined whether the
なお、S264では、電力負荷44aと電力負荷44bの優先順位を判断し、電力負荷44aの優先順位が低い場合に消費電力を下げるよう負荷制御部58aに指示するよう制御してもよい。電力負荷44aに比べて電力負荷44bの優先順位が低い場合には、電力負荷44bに不許可通知を送信してもよい。 In S264, the priority order of the
図11は、燃料電池40が発電する発電電力の時間発展の一例を示す図である。燃料電池制御部50は、燃料電池40が最大発電量で運転している場合に、電力負荷44bから電力を要求されたとき、電力負荷44aに、電力負荷44bから要求された電力を削減させ、削減した電力を電力負荷44bが消費するよう制御する。あるいは、燃料電池40の発電する発電量を時間的に一定に保つために、燃料電池制御部50は、優先順位が低い電力負荷44aの消費電力を削減するように指示し、削減した電力を、優先順位が高い電力負荷44bが消費するよう制御する。 FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the time evolution of the generated power generated by the
また、燃料電池制御部50は、電力負荷44の消費電力が予め定められた速度より早く大きくなる場合に、一旦、他の複数の電力負荷44の負荷制御部58に対して消費電力を下げる旨を指示し、その後に一部の電力負荷44に対して、再度消費電力の増加を許可する。 In addition, when the power consumption of the power load 44 increases faster than a predetermined speed, the fuel
例えば、通常、消費電力は10ミリ秒程度の時間で変化する場合があるのに対し、燃料電池40の負荷応答性は一般に数百ミリ秒であるので、電力需要に即座に対応できない場合がある。このような場合、一旦、他の複数の電力負荷44の負荷制御部58へ消費電力を低下するよう指示することで、消費電力の変動速度を予め定められた速度以下にとどめる。必要な電力を供給できるようになった時点で、消費電力を下げる旨指示した電力負荷44に対して、再度消費電力の増加を許可する。 For example, the power consumption may normally change in a time of about 10 milliseconds, whereas the load responsiveness of the
また、燃料電池制御部50は、複数の電力負荷44の各々の優先度を予め格納しており、優先度の高い電力負荷44の要求制御部66から要求情報を受け取った場合に、優先度のより低い電力負荷44の負荷制御部58に対して消費電力を削減する旨を指示する。また、燃料電池制御部50は、各要求制御部66から受け取った、消費電力の増加必要量および期間情報、ならびに各電力負荷44に消費電力の増加を開始させた時刻に基づいて、各電力負荷44が現在消費をしている電力の大きさを判断し、より優先度の高い電力負荷44の要求制御部66から新たな要求情報を受け取った場合に、優先順位の低いいずれかの電力負荷44の消費電力を削減することによって新たな要求情報に応じた電力を供給することができるかを判断する。 In addition, the fuel
例えば、燃料電池制御部50は、電力の消費を許可した複数の電力負荷44について、消費電力の増加を開始させた時刻と、電力を消費する期間と、消費電力量とを管理することで、任意の時刻に複数の電力負荷44が消費をしている電力の大きさを判断できる。したがって、優先度の高い電力負荷44から新たな要求情報を受け取った場合に、優先順位の低いいずれかの電力負荷44の消費電力を削減することによって新たな要求情報に応じた電力を供給することができるかを判断できる。 For example, the fuel
また、燃料電池システムの他の変形例は、上記実施形態における燃料電池40を、化石燃料や水素ガスを燃料として発電と熱供給を同時に行う機器としたシステムである。このような機器は、例えば、ガスエンジンやガスタービンである。この変形例においても、上記実施形態で述べた効果と同様の効果が得られることが明らかである。 Another modified example of the fuel cell system is a system in which the
燃料電池システムのさらなる他の変形例では、電力負荷44の要求制御部66は、電力負荷44が目的とする一連の動作を行うために必要とする電力を、燃料電池制御部50に要求する。このとき燃料電池制御部50は、電力負荷44の目的とする動作を行うために必要な電力を燃料電池40が供給できる場合に、負荷制御部58に電力を消費してもよい旨を示す許可通知を送信する。電力負荷44は、目的とする動作を行うために必要な電力の消費パターンを、期間および期間ごとの電力値として予め格納している。 In still another modified example of the fuel cell system, the request control unit 66 of the power load 44 requests the fuel
図12は、電力負荷44が消費する電力の消費パターンの一例を示す図である。図12に示される消費パターン1では、電力負荷44は、u0を基準時刻として、時刻u0から時刻u1までの期間、w2の電力を消費する。さらに時刻u1において消費電力を変更し、時刻u2までの期間、w4の電力を消費する。また、消費パターン2では、電力負荷44は、u3を基準時刻として、時刻u3から時刻u4までの期間、w3の電力を消費する。さらに時刻u4において消費電力を変更し、時刻u5まで、w1の電力を消費する。また、電力負荷44は、動作モードテーブル56に、各動作モードにおける、電力の消費パターンを格納してもよい。また、電力負荷44は、目的とする動作を行うために、一部の動作と他の動作とを、時間を隔てて行うことができる場合には、目的とする動作を行うための複数の消費パターンを格納してよい。例えば、図12に例示するように、目的とする動作を行うために、一部の動作および他の動作が、それぞれ消費パターン1および消費パターン2で示される電力を消費する場合に、一部の動作と他の動作が時間を隔てて行うことができる場合には、消費パターン1と、消費パターン2のそれぞれを格納してよい。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a consumption pattern of power consumed by the power load 44. In the
電力負荷44が目的とする動作を行う場合に、要求制御部66は、目的とする動作に必要な消費パターンを選択して、電力の消費パターンを示す要求情報を予め燃料電池制御部50に送信する。また、要求制御部66は、消費パターンで示される電力の消費を開始するまでの期限を燃料電池制御部50に送信する。燃料電池制御部50は、複数の要求制御部66から要求情報を受け取った場合に、要求情報で示される期間ごとの消費電力量に基づいて、要求情報によって示される電力の消費パターンに沿って、要求された期限までに電力の供給を開始した場合に、要求情報によって示されるいずれかの時刻において、電力負荷44が消費する電力の合計量が、燃料電池40の供給できる最大の電力量を上回るか否かを判断する。電力負荷44が消費する電力の合計量が、燃料電池40の供給できる最大の電力量をいずれの時刻においても上回らない場合に、燃料電池制御部50は、消費パターンで示される電力の消費を開始させる時刻を定める。さらに燃料電池制御部50は、電力の消費を開始させる時刻を示す許可通知を負荷制御部58に送信する。電力負荷44が消費する電力の合計値が、燃料電池40の供給できる最大の電力量をいずれかの時刻において上回る場合には、燃料電池制御部50は、負荷制御部58に許可通知を送信しない。 When the power load 44 performs a target operation, the request control unit 66 selects a consumption pattern necessary for the target operation, and transmits request information indicating the power consumption pattern to the fuel
負荷制御部58は、燃料電池制御部50から許可通知を受け取ったことを条件として、電力の消費を開始する。このとき、燃料電池制御部50から受け取った、電力の消費を開始させる時刻に、消費パターンで示される電力の消費を開始する。このようにして、電力負荷44は、目的とする動作を行うための電力を消費することができる。 The load control unit 58 starts power consumption on condition that the permission notification is received from the fuel
また、電力負荷44が目的とする動作を行うために、一部の動作と他の動作を、時間を隔てて行うことができる場合には、要求制御部66は、一部の動作を行うために必要な電力の消費パターンを示す要求情報と、他の動作を行うために必要な電力の消費のパターンを示す要求情報を燃料電池制御部50に送信する。また、要求制御部66は、それぞれの消費パターンで示される電力の消費を開始するまでの期限を燃料電池制御部50に送信する。燃料電池制御部50は、要求制御部66から複数の消費パターンを示す要求情報を新たに受け取った場合に、要求制御部66から既に受け取っている要求情報に基づいて、要求情報で示される期間ごとの消費電力量を計算する。さらに燃料電池制御部50は、電力の消費を開始する期限までに、新たな要求情報によって示される複数の消費パターンに沿って電力の供給を開始した場合に、いずれの時刻においても、消費される電力の合計値が、燃料電池40の供給できる最大の電力量を上回らないよう、それぞれの消費パターンで示される電力の消費を開始させる時刻を定める。さらに燃料電池制御部50は、それぞれの消費パターンで示される電力の消費を開始できる時刻を示す許可通知を負荷制御部58に送信する。 In addition, when the power load 44 can perform a part of the operation and another operation in order to perform the target operation, the request control unit 66 performs the part of the operation. Request information indicating a power consumption pattern necessary for the operation and request information indicating a power consumption pattern necessary for performing another operation are transmitted to the fuel
このようにして電力負荷44は、時間を隔てて実行できる一部の動作と他の動作のそれぞれで必要とする電力量を、燃料電池40が供給できる時間帯においてそれぞれ消費することで、目的とする動作を行うことができる。 In this way, the power load 44 consumes the amount of power required for each of a part of the operations that can be executed at intervals and the other operations in the time zone in which the
このような燃料電池システムの変形例によれば、電力負荷44が目的とした動作を行っている期間に、燃料電池40の発電する電力が不足することによって、動作を停止することを防げる。 According to such a modification of the fuel cell system, it is possible to prevent the operation from being stopped due to a shortage of power generated by the
燃料電池システムのさらなる他の変形例では、燃料電池システム30は、燃料電池40が発電する電力を蓄積し、電力負荷44に電力を供給する蓄電池をさらに備える。集合住宅は一の蓄電池を備えてよく、複数の住居110のそれぞれが蓄電池を備えてもよい。また、それぞれの燃料電池40が蓄電池を備えてもよい。燃料電池制御部50は、電力負荷44の要求制御部66から要求情報を受け取ったとき、要求された電力量を燃料電池40が供給できない場合に、燃料電池40が供給できない電力量を、蓄電池が供給できることを条件として、許可通知を負荷制御部58に送信する。 In yet another modification of the fuel cell system, the
また、燃料電池制御部50は、電力負荷44が必要とする電力量を、要求制御部66から要求された期限までに供給できない場合に、蓄電池が、燃料電池40が電力を供給できるようになるまでの間の電力量を、期限内に供給できることを条件として、燃料電池40が電力を供給できるようになるまでの期間、蓄電池から電力を供給するよう制御する。さらに燃料電池制御部50は、電力を消費してよい旨を示す許可通知を負荷制御部58に送信する。 Further, when the fuel
また、蓄電池は要求制御部66および負荷制御部58を備え、蓄電池が蓄積した蓄電量が予め定めた蓄電量を下回る場合に、電力を要求する旨の要求情報を燃料電池制御部50に送信する。このとき、蓄電池が充電するために必要な電力量を燃料電池制御部50に送信する。燃料電池制御部50は、蓄電池の要求制御部66から要求情報を受け取った場合に、電力負荷44の要求制御部66から受け取った、電力負荷44が消費する電力量および電力を消費する期間に基づいて、電力負荷44の消費電力が減少する時刻を判断して、いずれの時刻に蓄電池に充電のための電力を供給するかを決定する。すなわち、燃料電池制御部50は、電力負荷44の消費電力が減少する時刻に、蓄電池に充電するための許可通知を送信する。また、燃料電池制御部50は、蓄電池の要求制御部66から要求情報を受け取った場合に、電力負荷44の要求制御部66から受け取った、電力負荷44が消費する電力量および電力を消費する期間に基づいて、電力負荷44の消費する電力が減少する時刻を判断し、電力負荷44の消費する電力が減少する時刻に蓄電池に充電を行うことによって燃料電池40の発電効率が予め定めた効率より高くなる場合に、蓄電池に電力を供給する旨の許可通知を蓄電池の負荷制御部58に送信する。このような制御によって、燃料電池40の発電する電力が時間的に略一定となるようスケジュールすることができるので、燃料電池40を効率良く運転することができる。また予め定めた効率よりも高い効率で燃料電池40を運転することができる。 Further, the storage battery includes a request control unit 66 and a load control unit 58, and transmits request information to request power to the fuel
図13は、電力負荷44および蓄電池が消費する電力の時間発展の一例を示す図である。電力負荷44cは時刻u6において電力P7を消費している。また、電力負荷44bと電力負荷44cが、時刻u6において消費する電力量の合計値P8は、燃料電池40が発電することのできる電力量の最大値である。電力負荷44bは、時刻u6よりも後の時刻u7において、一旦電力の消費を停止して、その後の時刻u9から、時刻u7において消費していた電力量と同量の電力の消費を再開するようスケジュールされている。また、電力負荷44aは、時刻u6を期限として、電力負荷44bが時刻u6において消費している電力量と同じ量の電力を要求している。この場合、燃料電池40は、少なくとも時刻u6から時刻u7の期間、電力負荷44aに電力を供給することができない。このとき燃料電池制御部50は、蓄電池から電力負荷44aに電力を供給するよう制御する。また、燃料電池制御部50は、蓄電池が放電する電力量が最小となるよう、放電を開始する時刻を時刻u6に設定して、時刻u6から電力の消費を開始する旨を示す許可通知を負荷制御部58aに送信する。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of time evolution of power consumed by the power load 44 and the storage battery. The
また、燃料電池制御部50は、要求制御部66aから受け取った要求情報に基づいて、電力負荷44aが時刻u9より以前の時刻u8に電力の消費を終了するよう予めスケジュールされているので、時刻u8から時刻u9の間に、蓄電池を充電するよう、蓄電池の負荷制御部58に電力を消費してよい旨を示す許可通知を送信する。このようにして、燃料電池40が発電する電力量を電力P8で略一定に維持させる。 In addition, the fuel
このような燃料電池システムの変形例によれば、電力負荷44が必要とする電力を燃料電池40が供給できない場合であっても、蓄電池から電力を供給することで、電力負荷44は動作することができる。また燃料電池制御部50は、電力負荷44の必要とする電力を蓄電池が供給できるか否かを予め判断できるので、電力負荷44が無駄に蓄電池の電力を消費することを防げる。また、燃料電池制御部50が、蓄電池から電力負荷44に供給する電力量の合計値が最小となるよう、蓄電池から電力負荷44に電力を供給する時間を制御するので、蓄電池の容量を削減することができる。 According to such a modification of the fuel cell system, even when the
燃料電池システムのさらなる他の変形例では、燃料電池制御部50が要求情報を受け取った場合に、燃料電池40から電力負荷44への電力経路での送電ロスが最小となるよう、燃料電池40が発電する電力量を決定する。 In still another modification of the fuel cell system, when the fuel
図14は、電力経路の構成の一例を示す図である。燃料電池40および電力負荷44は、それぞれ電力線74に接続される。電力中継装置76は、複数の電力線74を接続する。また電力中継装置76は、接続された複数の電力線74の間で電力を伝達する。電力線74および電力中継装置76によって、燃料電池40からいずれの電力負荷44へも電力が供給できるよう電力経路が形成される。電力中継装置76は、例えばトランス等のように、複数の電力線74を接続するものである。また、電力中継装置76は、電力の損失率が異なる電力線74を接続するものである。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the configuration of the power path. The
燃料電池制御部50は、燃料電池40および電力中継装置76の電力経路上の位置情報を予め記憶する。すなわち、燃料電池制御部50は、それぞれの燃料電池40に接続された電力線74を識別する情報を燃料電池40に対応付けて記憶する。また燃料電池制御部50は、電力中継装置76に接続されている全ての電力線74を識別する情報と、電力中継装置76における電力の損失率とを、電力中継装置76に対応付けて記憶する。燃料電池制御部50は更に、全ての電力線74における電力の損失率を、電力線74に対応付けて記憶する。 The fuel
このように燃料電池制御部50は、燃料電池40および電力中継装置76の電力経路上の位置情報を予め記憶することによって、電力負荷44に接続された電力線74が与えられた場合に、燃料電池40から電力負荷44までの電力経路を知ることができる。例えばカーナビゲーションシステムの経路探索においては、周知のように、道路と道路の接続点を示すノード情報と、各ノード間を接続する道路を示すリンク情報に基づいて、出発点から目的地までの経路を検索する。同様に燃料電池制御部50は、燃料電池40(出発地)から電力負荷44(目的地)までの電力経路を、予め記憶した電力中継装置76(ノード)と、電力線74(リンク)を辿ることで検索できる。さらに燃料電池制御部50は、検索した電力経路上の電力線74と電力中継装置76における電力の損失率と、送電する電力量とから、送電ロスの量を計算することができる。 In this way, the fuel
電力負荷44は、自身の電力経路上の位置情報として、自身が接続された電力線74を識別する情報を格納する。要求制御部66は、電力負荷44の消費する電力を増加させる場合に、消費する電力の増加量を示す要求情報とともに、電力負荷44の電力経路上の位置情報を燃料電池制御部50に送信する。燃料電池制御部50は、要求情報および電力負荷44の位置情報を要求制御部66から受け取った場合に、それぞれの燃料電池40から、電力負荷44に電力を供給する電力経路を検索し、電力経路を形成する電力線74と電力中継装置76を判断することで、電力経路における電力の損失率を計算する。燃料電池制御部50は、電力経路における電力の損失率と、要求制御部66から受け取った電力の増加量に基づいて、電力経路における送電ロスの量を計算する。燃料電池制御部50は、電力経路上における送電ロスの量の総和が最も小さくなるように、複数の燃料電池40が発電する電力量を増加させる。 The power load 44 stores information for identifying the
また、燃料電池制御部50は、要求情報および電力負荷44の電力経路上の位置を示す位置情報を要求制御部66から受け取った場合に、要求制御部66から要求された電力量と、電力経路上の送電ロスとの合計量だけ、燃料電池40の発電する電力を増加させる。 Further, when the fuel
また、燃料電池制御部50は、燃料電池40から電力負荷44に電力を供給する複数の電力経路がある場合には、それぞれの電力経路を用いて送電した場合の送電ロスを計算して、送電ロスが最小となる電力経路を選択する。例えば、長距離を送電する場合などに、電圧の高い電力経路を用いて送電することによって送電ロスを最小にできる場合には、電圧の高い経路を使って送電する。 Further, when there are a plurality of power paths for supplying power from the
このような燃料電池システムの変形例によれば、燃料電池40から電力負荷44への送電ロスを削減できる。また、電力負荷44が受け取る電力量が、送電ロスによって不足することを防げる。 According to such a modification of the fuel cell system, the power transmission loss from the
図15は、燃料電池制御部50、要求制御部66、および負荷制御部58のそれぞれが有するコンピュータ500の構成の一例を示す図である。本例において、コンピュータ500は、燃料電池システムを図1から図14において説明した、燃料電池システム30として機能させるプログラムを格納する。 FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a configuration of a
コンピュータ500は、CPU700と、ROM702と、RAM704と、通信インターフェース706と、ハードディスクドライブ710と、フレキシブルディスクドライブ712と、CD−ROMドライブ714とを備える。CPU700は、ROM702、RAM704、ハードディスクドライブ710、フレキシブルディスク720、及び/又はCD−ROM722に格納されたプログラムに基づいて動作する。 The
例えば、燃料電池システム30を機能させるプログラムは、コンピュータ500を、図1から図14に関連して説明した燃料電池制御部50、要求制御部66、および負荷制御部58として機能させ、燃料電池システムを機能させる。また、燃料電池制御部50、要求制御部66、および負荷制御部58のそれぞれが有するコンピュータ500が、対応する燃料電池制御部50、要求制御部66、および負荷制御部58のそれぞれを機能させるプログラムを格納していてもよい。 For example, a program for causing the
通信インターフェース706は、例えば燃料電池40、電力負荷44、加温装置48、熱負荷54、主貯湯槽42、給湯歴管理部60、在宅判断部62、およびサブ貯湯槽52と通信し、それぞれの状態等に関する情報を受信し、またそれぞれを制御する制御信号を送信する。格納装置の一例としてのハードディスクドライブ710、ROM702、又はRAM704は、設定情報、及びCPU700を動作させるためのプログラム等を格納する。また、当該プログラムは、フレキシブルディスク720、CD−ROM722等の記録媒体に格納されていてもよい。 The
フレキシブルディスクドライブ712は、フレキシブルディスク720がプログラムを格納している場合、フレキシブルディスク720からプログラムを読み取りCPU700に提供する。CD−ROMドライブ714は、CD−ROM722がプログラムを格納している場合、CD−ROM722からプログラムを読み取りCPU700に提供する。 When the
また、プログラムは記録媒体から直接RAMに読み出されて実行されても、一旦ハードディスクドライブ710にインストールされた後にRAM704に読み出されて実行されてもよい。更に、上記プログラムは単一の記録媒体に格納されても複数の記録媒体に格納されても良い。また記録媒体に格納されるプログラムは、オペレーティングシステムとの共同によってそれぞれの機能を提供してもよい。例えば、プログラムは、機能の一部または全部を行うことをオペレーティングシステムに依頼し、オペレーティングシステムからの応答に基づいて機能を提供するものであってもよい。 Further, the program may be read directly from the recording medium into the RAM and executed, or once installed in the
プログラムを格納する記録媒体としては、フレキシブルディスク、CD−ROMの他にも、DVD、PD等の光学記録媒体、MD等の光磁気記録媒体、テープ媒体、磁気記録媒体、フラッシュメモリ、ICカード、ミニチュアーカードなどの半導体メモリー等を用いることができる。又、専用通信ネットワークやインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスクまたはRAN等の格納装置を記録媒体として使用してもよい。 As a recording medium for storing the program, in addition to a flexible disk and a CD-ROM, an optical recording medium such as DVD and PD, a magneto-optical recording medium such as MD, a tape medium, a magnetic recording medium, a flash memory, an IC card, A semiconductor memory such as a miniature card can be used. A storage device such as a hard disk or RAN provided in a server system connected to a dedicated communication network or the Internet may be used as a recording medium.
以上の説明から明らかなように本実施形態によれば、要求制御部66は電力負荷44の消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力要求情報を送信するので、消費電力を増加する前に、予め燃料電池40の発電量を増加させておくことができる。また負荷制御部58は燃料電池制御部50から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取ったことを条件として、電力負荷44の消費電力を増加させるので、システム全体の消費電力の変動が小さくなる。また負荷制御部58は消費電力を下げる旨の指示を燃料電池制御部50から受け取った場合に、消費電力を下げるので、消費電力の合計値のピークが、燃料電池40による最大発電量を上回ることを適切に防止することができる。 As is clear from the above description, according to the present embodiment, the request control unit 66 transmits power request information in advance when it is necessary to increase the power consumption of the power load 44. The power generation amount of the
負荷制御部58は要求された電力分だけ消費電力を下げるために遷移する必要のある動作モードを、動作モードテーブル56を参照して判断し、当該動作モードへ遷移させるので、電力が不足する場合であっても、完全に停止することなく消費電力を提言することができる。 When the power control is insufficient because the load control unit 58 determines the operation mode that needs to be changed in order to reduce the power consumption by the required power with reference to the operation mode table 56 and makes a transition to the operation mode. Even so, it is possible to propose power consumption without completely stopping.
要求制御部66は電力を要求する期間を示す期間情報を、燃料電池制御部50に送信するので、電力負荷44の消費電力が増加した後に減少する時刻を燃料電池制御部50が予め知ることができる。このため、燃料電池40の発電量を増加または減少させるべきか否かを適切に判断することができる。要求制御部66は動作モードを遷移させようとする場合に現在の消費電力と比較して増加させる必要のある消費電力の大きさを、動作モードテーブル56を参照して判断し、増加必要量を燃料電池制御部50に送信するので、電力負荷44が必要とする消費電力の大きさ分だけ、予め燃料電池40の発電量を増加させることができる。 Since the request control unit 66 transmits period information indicating a period for requesting power to the fuel
燃料電池40は複数設けられているので、負荷の幅広い変動に対応することができる。また燃料電池制御部50は電力負荷44の消費電力が予め定めた速度より早く大きくなる場合に、一旦、他の複数の電力負荷44の負荷制御部58に対して消費電力を下げる旨を指示し、その後に一部の電力負荷44に対して、再度消費電力の増加を許可するので、燃料電池システム30全体の消費電力が急激に大きくなった場合であっても、短い時間で消費電力を削減することができる。 Since a plurality of
負荷制御部58は許容された消費電力の範囲内で遷移することのできる動作モードを、動作モードテーブル56を用いて判断し、当該動作モードに遷移するので、許容される電力の範囲内で、最も好ましい動作モードを選択することができる。 The load control unit 58 uses the operation mode table 56 to determine an operation mode that can be changed within the allowable power consumption range, and changes to the operation mode. Therefore, within the allowable power range, The most preferred operating mode can be selected.
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることができることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれることが、請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements are also included in the technical scope of the present invention.
Claims (13)
前記燃料電池が発電した電力により動作する複数の電力負荷と、
複数の前記電力負荷のそれぞれに設けられ、前記電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力の要求情報を送信する要求制御部と、
前記要求制御部から前記要求情報を受け取った場合に、前記電力負荷へ前記燃料電池が更に電力を供給することができることを条件として、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信する燃料電池制御部と、
複数の前記電力負荷のそれぞれに設けられ、前記燃料電池制御部から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取ったことを条件として、前記電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御部と
を備え、
前記要求制御部は、前記電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、増加させる電力の大きさを前記燃料電池制御部に送信し、
前記燃料電池制御部は、複数の前記電力負荷が要求する電力の合計値に前記燃料電池の発電電力が達するまでの時間が、複数の前記電力負荷が当該合計値の電力の消費を開始するまでの時間より長い場合に、一旦、他の複数の前記電力負荷の前記負荷制御部に対して消費電力を下げる旨の指示を行い、その後に一部の前記電力負荷に対して、再度消費電力の増加を許可し、
前記負荷制御部は、消費電力を下げる旨の指示を前記燃料電池制御部から受け取った場合に、前記電力負荷の消費電力を低下させる燃料電池システム。A fuel cell;
A plurality of power loads that runs with power the fuel cell is generating power,
Provided in each of the plurality of power loads, when there is a need to increase the power consumption of the previous SL power load, and a request control unit that transmits the request information in advance power,
When the request information is received from the request control unit, a permission notice indicating that the power consumption may be increased is transmitted on condition that the fuel cell can further supply power to the power load. A fuel cell control unit;
Provided in each of the plurality of the power load, before Symbol fuel cell controller, on condition that it has received a permission notification to the effect that may increase the power consumption, the load control unit to increase the power consumption of the power load And
The request control unit, when it is necessary to increase the power consumption of the power load, transmits the amount of power to be increased to the fuel cell control unit,
The fuel cell control unit waits until the power generated by the fuel cell reaches the total value of power required by the plurality of power loads until the plurality of power loads start consuming the total value of power. in the case of longer than the time temporarily performs an instruction to reduce the power consumption for the previous SL load control unit of the other of the plurality of power loads, for subsequent part of the power load, power consumption again Allow an increase in
The load control unit, when an instruction to reduce power consumption received from the fuel cell controller, the fuel cell system to reduce the power consumption of the power load.
前記負荷制御部は、消費電力を下げる旨の指示を前記燃料電池制御部から受け取った場合に、当該低下させる電力量だけ、前記電力負荷の消費電力を低下させる請求項1に記載の燃料電池システム。 The fuel cell control unit transmits an amount of power to be reduced to the load control unit,
Before SL load control unit, when receiving an instruction to reduce power consumption from the fuel cell controller, only the amount of power to the reduction, according to claim 1 for reducing the power consumption of the power load Fuel cell system.
前記負荷制御部は、前記低下させる電力量だけ消費電力を下げるために遷移する必要のある動作モードを、前記動作モードテーブルを参照して判断し、当該動作モードへ遷移させる請求項2に記載の燃料電池システム。An operation mode table indicating the power consumption of the power load according to the operation mode of the power load;
The load control unit, the operation mode that needs to transition to lower the only power consumption but the amount of power to the decrease, it is determined by referring to the operation mode table, according to claim 2 for transitioning to the operating mode Fuel cell system.
前記燃料電池制御部は、各前記要求制御部から受け取った、消費電力の増加必要量および期間情報、ならびに各前記電力負荷に消費電力の増加を開始させた時刻に基づいて、各前記電力負荷が現在消費をしている電力の大きさを判断し、より優先度の高い前記電力負荷の前記要求制御部から新たな要求情報を受け取った場合に、優先順位の低いいずれかの前記電力負荷の消費電力を削減することによって新たな要求情報に応じた電力を供給することができるかを判断する請求項4に記載の燃料電池システム。The request control unit transmits period information indicating a period for requesting power to the fuel cell control unit,
The fuel cell control unit determines whether each power load is received based on the required amount and period information of power consumption received from each request control unit and the time when each power load starts to increase power consumption. When determining the amount of power currently consumed and receiving new request information from the request control unit of the power load with higher priority, consumption of any of the power loads with lower priority The fuel cell system according to claim 4, wherein it is determined whether power corresponding to new request information can be supplied by reducing power.
前記要求制御部から前記要求情報を受け取った場合に、前記電力負荷へ前記燃料電池が更に電力を供給することができることを条件として、燃料電池制御部が消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信する燃料電池制御ステップと、
複数の前記電力負荷のそれぞれに設けられた負荷制御部が、前記燃料電池制御部から消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取ったことを条件として、前記電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御ステップと
を備え、
前記要求制御ステップは、前記電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、増加させる電力の大きさを送信し、
前記燃料電池制御ステップは、複数の前記電力負荷が要求する電力の合計値に前記燃料電池の発電電力が達するまでの時間が、複数の前記電力負荷が当該合計値の電力の消費を開始するまでの時間より長い場合に、一旦、他の複数の前記電力負荷の前記負荷制御部に対して消費電力を下げる旨の指示を行い、その後に一部の前記電力負荷に対して、再度消費電力の増加を許可し、
前記負荷制御ステップは、前記負荷制御部が消費電力を下げる旨の指示を前記燃料電池制御部から受け取った場合に、前記電力負荷の消費電力を低下させる燃料電池システム制御方法。If the fuel cell is required to increase the power consumption of a plurality of power loads that runs by electric power generated, request control unit provided in each of the plurality of power loads the request information in advance power A request control step to send;
Indicates that when the request information is received from the request control unit, the fuel cell control unit may increase power consumption on condition that the fuel cell can further supply power to the power load. A fuel cell control step for sending a permission notice;
Load control unit provided in each of a plurality of the power load, on condition that it has received a permission notification to the effect that may increase the previous SL fuel cell controller or et power consumption, the power consumption of the power load And a load control step for increasing
In the request control step, when it is necessary to increase the power consumption of the power load, the amount of power to be increased is transmitted,
In the fuel cell control step, the time until the generated power of the fuel cell reaches the total value of power required by the plurality of power loads until the plurality of power loads start consuming the power of the total value. If the time is longer than the time, the instruction to lower the power consumption is once given to the load control units of the other plurality of power loads, and then the power consumption is re-applied to some of the power loads. Allow increase,
The load control step, when said load control unit has received an instruction for lowering the power consumption from the fuel cell controller, the fuel cell system control method for reducing the power consumption of the power load.
前記負荷制御ステップは、前記負荷制御部が消費電力を下げる旨の指示を前記燃料電池制御部から受け取った場合に、当該低下させる電力量だけ、前記電力負荷の消費電力を低下させる請求項8に記載の燃料電池システム制御方法。 The load control step reduces the power consumption of the power load by the amount of power to be reduced when the load control unit receives an instruction from the fuel cell control unit to reduce the power consumption. The fuel cell system control method described.
前記負荷制御ステップは、前記低下させる電力量だけ消費電力を下げるために遷移する必要のある動作モードを、前記動作モードテーブルを参照して判断し、当該動作モードへ遷移させる請求項9に記載の燃料電池システム制御方法。A step of managing an operation mode table indicating power consumption of the power load according to the operation mode of the power load;
The load control step, the operation mode that needs to transition to lower the only power consumption but the amount of power to the decrease, it is determined by referring to the operation mode table, according to claim 9 for the transition to the operating mode Fuel cell system control method.
前記燃料電池が発電した電力により動作する複数の電力負荷と、
複数の前記電力負荷のそれぞれに設けられ、前記電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力の要求情報を送信する要求制御部と、
前記要求制御部から前記要求情報を受け取った場合に、前記電力負荷へ前記燃料電池が更に電力を供給することができることを条件として、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信する燃料電池制御部と、
複数の前記電力負荷のそれぞれに設けられ、前記燃料電池制御部から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取ったことを条件として、前記電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御部と
を備え、
前記要求制御部は、前記電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、増加させる電力の大きさを前記燃料電池制御部に送信し、
前記燃料電池制御部は、複数の前記電力負荷が要求する電力の合計値に前記燃料電池の発電電力が達するまでの時間が、複数の前記電力負荷が当該合計値の電力の消費を開始するまでの時間より長い場合に、一旦、他の複数の前記電力負荷の前記負荷制御部に対して消費電力を下げる旨の指示を行い、その後に一部の前記電力負荷に対して、再度消費電力の増加を許可し、
前記負荷制御部は、消費電力を下げる旨の指示を前記燃料電池制御部から受け取った場合に、前記電力負荷の消費電力を低下させる建造物。A fuel cell;
A plurality of power loads that runs with power the fuel cell is generating power,
Provided in each of the plurality of power loads, when there is a need to increase the power consumption of the previous SL power load, and a request control unit that transmits the request information in advance power,
When the request information is received from the request control unit, a permission notice indicating that the power consumption may be increased is transmitted on condition that the fuel cell can further supply power to the power load. A fuel cell control unit;
Provided in each of the plurality of the power load, before Symbol fuel cell controller, on condition that it has received a permission notification to the effect that may increase the power consumption, the load control unit to increase the power consumption of the power load And
The request control unit, when it is necessary to increase the power consumption of the power load, transmits the amount of power to be increased to the fuel cell control unit,
The fuel cell control unit waits until the power generated by the fuel cell reaches the total value of power required by the plurality of power loads until the plurality of power loads start consuming the total value of power. If the time is longer than the time, the instruction to lower the power consumption is once given to the load control units of the other plurality of power loads, and then the power consumption is re-applied to some of the power loads. Allow increase,
The load control unit, when an instruction to reduce power consumption received from the fuel cell controller, building to reduce the power consumption of the power load.
前記負荷制御部は、消費電力を下げる旨の指示を前記燃料電池制御部から受け取った場合に、当該低下させる電力量だけ、前記電力負荷の消費電力を低下させる請求項11に記載の建造物。 The building according to claim 11, wherein when the load control unit receives an instruction to reduce power consumption from the fuel cell control unit, the load control unit reduces power consumption of the power load by the amount of power to be reduced.
前記負荷制御部は、前記低下させる電力量だけ消費電力を下げるために遷移する必要のある動作モードを、前記動作モードテーブルを参照して判断し、当該動作モードへ遷移させる請求項12に記載の建造物。An operation mode table indicating the power consumption of the power load according to the operation mode of the power load;
The load control unit, the operation mode that needs to transition to lower the only power consumption but the amount of power to the decrease, it is determined by referring to the operation mode table, according to claim 12 to transition to the operation mode Building.
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