JP5842069B1 - 発電制御システム、発電システム、住居システム、プログラム、発電制御装置及び発電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電力需要家に設けられ電力系統と連系可能な複数の発電装置を制御するための制御ロジックが複雑になってしまうこと。【解決手段】燃料電池制御システムは、複数の住居１１０が電力系統１９０から受電している総受電電力と予め定められた基準電力との差に基づいて、複数の燃料電池４０に対する一の発電調整量を示す制御命令を生成する全体制御部１０と、複数の燃料電池４０のそれぞれに対応して設けられ、対応する住居１１０における電力需要及び熱需要の少なくとも一方と制御命令が示す一の発電調整量とに基づいて、対応する燃料電池の発電電力を制御する複数の個別制御部２０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、発電制御システム、発電システム、住居システム、プログラム、発電制御装置及び発電制御方法に関する。

商用電力系統と電力線網との間に流れる電流の大きさ及び方向を監視する連系電流検知手段、及び個々の燃料電池発電装置の発電電力を監視する発電電力検知手段を有し、これらの電流情報を基に、燃料電池発電装置群の各燃料電池発電装置を制御するシステム制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１２８７８５号公報

電力系統と連系可能な複数の発電装置の発電電力を複数の電力需要家間で融通できるシステムでは、複数の発電装置を制御するための制御ロジックが複雑になる。例えば、電力需要家の全体と電力系統との間に流れる電流に加えて個々の発電装置の発電電力を集中的に監視して、複数の発電装置を集中的に制御するシステムでは、発電装置の数が多いほど、制御ロジックが複雑化する。

そこで、本発明は、簡単な制御ロジックで構築できる発電制御システム、発電システム、住居システム、プログラム、発電制御装置及び発電制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の態様においては、複数の住居のそれぞれに対して設けられた複数の発電装置の発電電力と電力系統からの受電電力とを前記複数の住居に供給できる発電システムを制御する発電制御システムであって、前記複数の発電装置の発電電力を監視することなく、前記複数の住居が前記電力系統から受電している総受電電力を計測する計器用変成器から出力される前記総受電電力を監視し、前記総受電電力と予め定められた基準電力との差が予め定められた閾値を超えた場合に、前記複数の発電装置に対する一の発電調整量を示す制御命令を生成する全体制御部と、前記複数の発電装置のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記住居における電力需要及び熱需要の少なくとも一方、及び、前記制御命令が示す前記一の発電調整量に基づいて、対応する前記発電装置の発電電力を制御する複数の個別制御部とを備える。

ここで、前記全体制御部は、前記総受電電力と前記基準電力との差を、前記複数の発電装置の数に応じた値で除算した値に基づいて、前記一の発電調整量を算出してもよい。

また、前記複数の個別制御部のそれぞれは、対応する前記住居における瞬時の電力需要を満たすために対応する前記発電装置が対応する前記住居に供給するべき電力を決定し、決定した電力に、前記制御命令が示す前記一の発電調整量を加えた電力を、対応する前記発電装置に発電させてもよい。

また、前記複数の個別制御部のそれぞれは、対応する前記住居が前記電力系統及び他の住居に対して設けられた発電装置から受け取る瞬時の電力に基づいて、対応する前記発電装置が対応する前記住居に供給するべき電力を決定し、決定した電力に、前記制御命令が示す前記一の発電調整量を加えた電力を、対応する前記発電装置に発電させてもよい。

また、前記全体制御部は、第１のタイミングに対応する前記総受電電力と前記基準電力との差に基づいて生成した第１の発電調整量を示す第１の制御命令を前記複数の個別制御部に送信した後、第２のタイミングに対応する前記総受電電力と前記基準電力との差に基づいて、前記複数の発電装置に対する追加の発電調整量を算出し、前記第１の発電調整量に前記追加の発電調整量を加えた第２の発電調整量を示す第２の制御命令を、前記複数の個別制御部に送信してもよい。

また、前記全体制御部は、前記複数の発電装置のうち、発電電力を調整することができる発電装置の数を特定し、特定した前記数が小さいほど、前記一の発電調整量の大きさをより大きくしてもよい。

また、前記全体制御部は、さらに、前記総受電電力が予め定められた解除電力を下回った場合に、前記発電調整量に基づく制御をリセットするための制御命令であるリセット命令を前記複数の個別制御部に送信し、前記複数の個別制御部のそれぞれは、さらに、前記全体制御部から前記リセット命令を受信した場合に、前記発電調整量を用いることなく、対応する前記住居における電力需要及び熱需要の少なくとも一方に基づいて、対応する前記発電装置の発電電力を制御してもよい。

また、上記目的を達成するために、第２の態様においては、複数の住居のそれぞれに対して設けられた発電装置の発電電力と電力系統からの受電電力とを前記複数の住居のそれぞれに供給できる発電システムであって、前記発電装置と、前記複数の住居のそれぞれに対して設けられた発電装置の発電電力を監視することなく、前記複数の住居が前記電力系統から受電している総受電電力を計測する計器用変成器から出力される前記総受電電力を監視する全体制御部に接続され、前記全体制御部から受信した制御命令が示す一の発電調整量であって、前記複数の住居が前記電力系統から受電している総受電電力と予め定められた基準電力との差から得られた複数の発電装置に対する一の発電調整量、及び、前記発電装置に対応する住居における電力需要及び熱需要の少なくとも一方に基づいて、前記発電装置の発電電力を制御する個別制御部とを備え、前記個別制御部は、対応する前記住居における瞬時の電力需要を満たすために対応する前記発電装置が対応する前記住居に供給するべき電力を決定し、決定した電力に、前記一の発電調整量を加えた電力を、対応する前記発電装置に発電させる。

また、上記目的を達成するために、第３の態様においては、住居システムであって、上記発電制御システムと、前記複数の発電装置と、前記複数の住居とを備える。

また、上記目的を達成するために、第４の態様においては、プログラムであって、コンピュータを、上記発電制御システムとして機能させる。

また、上記目的を達成するために、第５の態様においては、複数の住居のそれぞれに対して設けられた複数の発電装置の発電電力と電力系統からの受電電力とを前記複数の住居に供給できる発電システムを制御するための発電制御方法であって、前記複数の発電装置の発電電力を監視することなく、前記複数の住居が前記電力系統から受電している総受電電力を計測する計器用変成器から出力される前記総受電電力を監視し、前記総受電電力と予め定められた基準電力との差が予め定められた閾値を超えた場合に、前記複数の発電装置に対する一の発電調整量を示す制御命令を生成する全体制御ステップと、前記複数の発電装置のそれぞれに対応して設けられた個別制御部が、対応する前記住居における電力需要及び熱需要の少なくとも一方、及び、前記制御命令が示す前記一の発電調整量に基づいて、対応する前記発電装置の発電電力を制御する個別制御ステップとを含み、前記個別制御ステップでは、対応する前記住居における瞬時の電力需要を満たすために対応する前記発電装置が対応する前記住居に供給するべき電力を決定し、決定した電力に、前記制御命令が示す前記一の発電調整量を加えた電力を、対応する前記発電装置に発電させる。

また、上記目的を達成するために、第６の態様においては、複数の住居のそれぞれに対して設けられた複数の発電装置の発電電力と電力系統からの受電電力とを前記複数の住居に供給できる発電システムを制御する発電制御装置であって、前記複数の発電装置の発電電力を監視することなく、前記複数の住居が前記電力系統から受電している総受電電力を計測する計器用変成器から出力される前記総受電電力を監視し、前記総受電電力と予め定められた基準電力との差が予め定められた閾値を超えた場合に、前記複数の発電装置に対する一の発電調整量を示す制御命令を生成し、前記発電装置の発電電力を制御するための前記制御命令を送信する全体制御部を備える。

また、上記目的を達成するために、第７の態様においては、プログラムであって、コンピュータを、上記発電制御装置として機能させる。

また、上記目的を達成するために、第８の態様においては、複数の住居のそれぞれに対して設けられた複数の発電装置の発電電力と電力系統からの受電電力とを前記複数の住居に供給するための発電システムを制御するための発電制御方法であって、前記複数の発電装置の発電電力を監視することなく、前記複数の住居が前記電力系統から受電している総受電電力を計測する計器用変成器から出力される前記総受電電力を監視し、前記総受電電力と予め定められた基準電力との差が予め定められた閾値を超えた場合に、前記複数の発電装置に対する一の発電調整量を示す制御命令を生成する全体制御ステップと、前記発電装置の発電電力を制御するための前記制御命令を送信する送信ステップとを含む。

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明によれば、簡単な制御ロジックで、発電制御システム、発電システム、住居システム、プログラム、発電制御装置及び発電制御方法が構築される。

一実施形態における建造物の構成の一例を模式的に示す。 住居における一日の消費電力及び燃料電池の発電電力の時間発展の一例を模式的に示す。 発電調整量に基づく発電電力の調整例を模式的に示す。 全体制御部が制御命令を生成する場合に実行する処理を示すフローチャートである。 個別制御部が燃料電池を起動させてから終了させるまでの間に実行する処理を示すフローチャートである。 追加調整量を上乗せした発電調整量に基づく制御を解除する処理のフローチャートである。 図６に示される処理に基づく発電電力の調整例を模式的に示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、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解決手段に必須であるとは限らない。

なお、本実施の形態では、発電装置が燃料電池である場合を例にして、本発明を説明する。発電装置は、燃料電池に限られず、都市ガスを燃料として発電するガスエンジン等の他の発電機であってもよい。

図１は、一実施形態における建造物５の構成の一例を概略的に示す。建造物５は、燃料電池制御システム１００と、系統側開閉器１７０と、計器用変成器１６０と、住居１１０ａと、住居１１０ｂと、住居１１０ｃと、住居１１０ｄと、配電線１３０と、共用電力負荷１５０とを備える。

建造物５は、住居システムの一例であり、例えば、集合住宅等の建物又は建築物である。住居１１０ａ、住居１１０ｂ、住居１１０ｃ及び住居１１０ｄは、複数の住居の一例である。建造物５が集合住宅である場合、住居１１０ａ、住居１１０ｂ、住居１１０ｃ及び住居１１０ｄは、複数の住戸の一例である。電力系統１９０から見た場合、建造物５を一つの電力需要家とみなすことができる。燃料電池制御システム１００は、発電システムの一例であり、本実施の形態では、電力需要家側の発電設備である。なお、建造物５内においては、住居１１０ａ、住居１１０ｂ、住居１１０ｃ及び住居１１０ｄのそれぞれを、電力需要家とみなすことができる。

建造物５は、一つの受電点を通じて電力系統１９０から受電する。系統側開閉器１７０は、電力系統１９０と建造物５との連系点に設けられ、当該一つの受電点を定める。系統側開閉器１７０は、燃料電池制御システム１００を電力系統１９０に並列させる。また、系統側開閉器１７０は、燃料電池制御システム１００を電力系統１９０から解列させる。具体的には、系統側開閉器１７０は、燃料電池制御システム１００を電力系統１９０に接続する。また、系統側開閉器１７０は、燃料電池制御システム１００を電力系統１９０から切り離す。系統側開閉器１７０は、一例として遮断器である。

計器用変成器１６０は、一つの系統側開閉器１７０を通じて建造物５が受電する電力を計測するための変成器である。計器用変成器１６０は、系統側開閉器１７０を通じて流れる電流を、測定用電流に変換して出力する。また、計器用変成器１６０は、系統側開閉器１７０の一端の電圧を、測定用電圧に変換して出力する。

計器用変成器１６０が出力した測定用電流の測定値は、燃料電池制御システム１００に出力される。測定用電流の測定値に基づく燃料電池制御システム１００の動作については、後述する。また、計器用変成器１６０が出力した測定用電圧の測定値及び測定用電流の測定値から、建造物５が電力系統１９０から受電した電力量が計測される。建造物５が電力系統１９０から受電した電力量に基づいて、建造物５の管理者に対して電力会社から課金される。なお、本実施形態では、電力系統１９０から建造物５が電力を受電している場合に、測定用電流の測定値が正になるとする。

系統側開閉器１７０が閉成している場合、電力系統１９０から受電した電力は、配電線１３０を介して、複数の住居１１０のそれぞれに供給され得る。また、電力系統１９０から受電した電力は、配電線１３０を介して、共用電力負荷１５０にも供給され得る。

燃料電池制御システム１００は、電力系統１９０と連系して運転することができる。発電制御システムの一例である燃料電池制御システム１００は、全体制御部１０と、個別制御部２０ａと、個別制御部２０ｂと、個別制御部２０ｃと、個別制御部２０ｄと、燃料電池４０ａと、燃料電池４０ｂと、燃料電池４０ｃと、燃料電池４０ｄと、貯湯槽３０ａと、貯湯槽３０ｂと、貯湯槽３０ｃと、貯湯槽３０ｄとを有する。また、発電システムの一例である燃料電池システムは、個別制御部２０ａと、個別制御部２０ｂと、個別制御部２０ｃと、個別制御部２０ｄと、燃料電池４０ａと、燃料電池４０ｂと、燃料電池４０ｃと、燃料電池４０ｄと、貯湯槽３０ａと、貯湯槽３０ｂと、貯湯槽３０ｃと、貯湯槽３０ｄとを有する。

住居１１０ａには、電力負荷５０ａと、熱負荷５５ａと、変流器６０ａと、住居側開閉器７０ａと、分電盤８０ａと、燃料電池用開閉器９０ａとが設けられる。また、住居１１０ａに対して、個別制御部２０ａと、燃料電池４０ａとが設けられる。

住居１１０ｂ、住居１１０ｃ及び住居１１０ｄのそれぞれ、住居１１０ａに設けられた構成要素と同様の構成要素が設けられる。住居１１０に対して設けられた構成要素のうち同一の符号が付された構成要素は、特に断らない限り、互いに同様の機能を有する。そのため、住居１１０のそれぞれに対して設けられた構成要素の詳細については、説明を省略する場合がある。なお、住居１１０ａ、住居１１０ｂ、住居１１０ｃ及び住居１１０ｄのそれぞれに設けられた各構成要素を、符号の添え字ａ、ｂ、ｃ及びｄを用いて区別する。例えば、住居１１０ｂには燃料電池４０ｂが設けられ、住居１１０ｃには燃料電池４０ｃが設けられ、住居１１０ｄには燃料電池４０ｄが設けられる。なお、住居１１０ａ、住居１１０ｂ、住居１１０ｃ及び住居１１０ｄの全部又は一部を、符号の添え字を省略して総称する場合がある。例えば、住居１１０ａ、住居１１０ｂ、住居１１０ｃ及び住居１１０ｄの全部又は一部を、住居１１０又は複数の住居１１０と呼ぶ場合がある。また、住居１１０ａ、住居１１０ｂ、住居１１０ｃ及び住居１１０ｄのそれぞれに設けられた各構成要素の全部又は一部を、符号の添え字を省略して総称する場合がある。例えば、燃料電池４０ａ、燃料電池４０ｂ、燃料電池４０ｃ及び燃料電池４０ｄの全部又は一部を、燃料電池４０又は複数の燃料電池４０と呼ぶ場合がある。

住居１１０ａに対して設けられた構成要素について説明する。電力負荷５０ａは、住居１１０ａに供給された電力を消費する。電力負荷５０ａは、電力を消費する電力負荷全体を表す。電力負荷５０ａで消費される電力が、住居１１０ａで消費される電力に相当する。熱負荷５５は、熱を消費する。熱負荷５５は、例えば、給湯需要等である。熱負荷５５は、熱を消費する熱負荷全体を表す。

住居１１０ａには、燃料電池４０ａの発電電力が供給される。燃料電池４０ａは、燃料電池用開閉器９０ａを介して分電盤８０ａに接続されている。燃料電池４０ａが発電した電力は、燃料電池用開閉器９０ａ及び分電盤８０ａを介して、電力負荷５０ａに供給され得る。

また、住居１１０ａは、一つの送受電点を通じて外部から受電できる。ここで外部とは、電力系統１９０及び他の住居１１０に対して設けられた燃料電池４０である。住居側開閉器７０ａは、配電線１３０と分電盤８０ａとの間に設けられ、当該一つの送受電点を定める。住居側開閉器７０ａは、例えば主幹ブレーカである。住居１１０ａにおいて、住居側開閉器７０ａを介して外部から受け取った電力は、住居側開閉器７０ａ及び分電盤８０ａを介して、電力負荷５０ａに供給できる。

燃料電池４０ａは、電力系統１９０と連系して電力負荷５０ａに電力を供給できる。例えば、住居１１０ａにおいて、燃料電池４０ａの発電電力より大きい電力を電力負荷５０が消費する場合、他の住居１１０に対して設けられた燃料電池４０及び電力系統１９０の少なくともいずれかから、配電線１３０及び住居側開閉器７０ａを通じて住居１１０ａに電力が供給され得る。例えば、住居１１０ａにおいて、燃料電池４０ａの定格電力より大きい電力を電力負荷５０が消費する場合に、配電線１３０及び住居側開閉器７０ａを通じて住居１１０ａに電力が供給され得る。また、燃料電池４０ａが発電する電力のうち、住居１１０ａで消費される電力を超えて発電された電力は、他の住居１１０及び共用電力負荷１５０に供給され得る。具体的には、住居１１０ａで消費される電力を超えて発電された電力は、住居側開閉器７０ａを通じて配電線１３０に供給されて、配電線１３０を通じて他の住居１１０及び共用電力負荷１５０に供給され得る。

変流器６０ａは、住居側開閉器７０ａを流れる電流を、測定用電流に変換して出力する。変流器６０ａが出力した測定用電流の測定値は、個別制御部２０ａに送信される。個別制御部２０ａは、変流器６０ａが出力した計測用電流の測定値と、全体制御部１０からの制御命令とに基づいて、燃料電池４０ａの発電量を制御する。なお、本実施形態では、配電線１３０から住居１１０ａに電力が供給されている場合に、測定用電流の測定値が正になり、住居１１０ａから配電線１３０に電力が供給されている場合に、測定用電流の測定値が負になるとする。

燃料電池４０ａは、水素を消費して発電する。燃料電池４０ａは、例えば固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）を用いた燃料電池装置である。燃料電池４０ａは、都市ガス、プロパンガス等を改質して水素ガスを生成する改質器と、当該改質器が生成した水素ガスを燃料として発電する燃料電池スタックと、燃料電池スタックの発電電力を交流に変換する直交変換器とを有する。なお、燃料電池４０ａは、外部から供給される水素ガスを燃料として発電してもよい。

燃料電池４０ａは、発電に伴って熱を生成する。貯湯槽３０ａは、燃料電池４０ａが生成した熱によって生成された温水を貯湯する。例えば、貯湯槽３０ａは、燃料電池４０ａの冷却水と熱交換することで加熱された温水を貯湯する。貯湯槽３０ａが貯湯している温水は、住居１１０ａで使用される。例えば、貯湯槽３０ａが貯湯している温水は、例えば熱負荷５５ａの一部としての給湯需要等に供給され、住居１１０ａにおける給湯需要に応じて消費される。住居１１０ａにおける給湯需要は、住居１１０ａにおける熱需要の一例である。

以上に説明したように、燃料電池制御システム１００では、複数の住居１１０のそれぞれに対して設けられた複数の燃料電池４０の発電電力及び電力系統１９０からの受電電力を、複数の住居１１０に供給できる。個別制御部２０及び全体制御部１０は、複数の住居のそれぞれに対して設けられた複数の発電装置の発電電力と電力系統からの受電電力とを複数の住居に供給できる発電システムを制御する発電制御システムを構成する発電制御装置の一例であり、本実施の形態では、燃料電池制御システム１００の制御を担う。

発電制御装置の一例である全体制御部１０は、複数の住居１１０が電力系統１９０から受電している総受電電力と予め定められた基準電力との差に基づいて、複数の燃料電池４０に対する一の発電調整量を示す制御命令を生成する。例えば、全体制御部１０は、総受電電力と基準電力との差を、複数の燃料電池４０の数に応じた値で除算した値に基づいて、一の発電調整量を算出する。全体制御部１０は、複数の燃料電池４０のうち、発電電力を調整することができる燃料電池４０の数を特定し、特定した数が小さいほど、一の発電調整量の大きさをより大きくしてよい。全体制御部１０は、生成した制御命令を、複数の個別制御部２０に送信する。

全体制御部１０は、複数のタイミングで一の発電調整量を示す制御命令を生成して、複数の個別制御部２０に送信する。具体的には、全体制御部１０は、第１のタイミングに対応する総受電電力と基準電力との差に基づいて生成した第１の発電調整量を示す第１の制御命令を複数の個別制御部２０に送信した後、第２のタイミングに対応する総受電電力と基準電力との差に基づいて、複数の燃料電池４０に対する追加の発電調整量を算出し、第１の発電調整量に追加の発電調整量を加えた第２の発電調整量を示す第２の制御命令を、複数の個別制御部２０に送信する。

複数の個別制御部２０のそれぞれは、複数の燃料電池４０のそれぞれに対応して設けられ、対応する住居１１０における電力需要及び熱需要の少なくとも一方と、全体制御部１０が生成した制御命令が示す一の発電調整量とに基づいて、対応する燃料電池４０の発電電力を制御する。例えば個別制御部２０ａを取り上げて説明すると、個別制御部２０ａは、複数の燃料電池４０のうち、対応する燃料電池４０ａに設けられ、複数の住居１１０のうち対応する住居１１０ａにおける電力需要及び熱需要の少なくとも一方と、全体制御部１０が生成した制御命令が示す一の発電調整量とに基づいて、燃料電池４０ａの発電電力を制御する。

これにより、例えば複数の個別制御部２０のそれぞれが、対応する住居１１０における需要に応じて対応する燃料電池４０を制御している状態で、総受電電力と基準電力との差が増大した場合、全体制御部１０は、燃料電池４０に対して発電電力を一律に増加させるよう、複数の個別制御部２０に制御命令を送信することで、総受電電力を基準電力に近づける。係る制御により、各住居１１０における熱需給又は電力需給とともに、全体の電力自給率を改善することができる。このように、燃料電池制御システム１００によれば、個別制御部２０ａは、住居１１０における需給状態を考慮して燃料電池４０の制御を行えばよく、他の住居１１０における需給状態や建造物５全体の需給状態を考慮しなくて済む。また、全体制御部１０は、建造物５全体の需給状態を考慮して一つの発電調整量を決定すればよく、住居１１０のそれぞれの需給状態を考慮しなくて済む。そのため、全体制御部１０は、複数の燃料電池４０の発電電力、複数の住居１１０における消費電力及び複数の住居１１０の熱需要を監視しなくて済む。したがって、例えば複数の燃料電池４０の運転を一括して集中的に制御するシステムと比較して、複数の燃料電池４０を制御する制御ロジックを簡素化できる。また、燃料電池制御システム１００が備える燃料電池４０の数を多くしても、個別制御部２０の制御ロジック及び全体制御部１０の制御ロジックが複雑化することを実質的に抑制できる。

なお、複数の個別制御部２０のそれぞれは、対応する住居１１０における瞬時の電力需要を満たすために対応する燃料電池４０が対応する住居１１０に供給するべき電力を決定し、決定した電力に、制御命令が示す一の発電調整量を加えた電力を、対応する燃料電池４０に発電させる。例えば個別制御部２０ａを取り上げて説明すると個別制御部２０ａは、住居１１０ａにおける瞬時の電力需要を満たすために燃料電池４０ａが住居１１０ａに供給するべき電力を決定し、決定した電力に、全体制御部１０が生成した制御命令が示す一の発電調整量を加えた電力を、燃料電池４０ａに発電させる。

なお、複数の個別制御部２０のそれぞれは、対応する住居１１０が電力系統１９０及び他の住居１１０に対して設けられた燃料電池４０から受け取る瞬時の電力に基づいて、対応する燃料電池４０が対応する住居１１０に供給するべき電力を決定し、決定した電力に、全体制御部１０が生成した制御命令が示す一の発電調整量を加えた電力を、対応する燃料電池４０に発電させる。例えば個別制御部２０ａを取り上げて説明すると、個別制御部２０ａは、住居１１０ａが電力系統１９０及び他の住居１１０に対して設けられた燃料電池４０から受け取る瞬時の電力に基づいて燃料電池４０ａが住居１１０ａに供給するべき電力を決定し、決定した電力に、全体制御部１０が生成した制御命令が示す一の発電調整量を加えた電力を、燃料電池４０ａに発電させる。

なお、個別制御部２０ａは、燃料電池４０ａに発電させるべき電力を、住居１１０ａにおける瞬時の消費電力の変動に応じて変動させる。例えば、個別制御部２０ａは、変流器６０ａが出力した計測用電流の測定値が増加した場合に、燃料電池４０ａに発電させるべき電力を増加させる。

また、個別制御部２０ａは、住居１１０ａにおける給湯需要に応じて、燃料電池４０ａを運転させる時間を決定する。例えば、個別制御部２０ａは、住居１１０ａにおける給湯需要が大きいほど、早い時刻に燃料電池４０ａの運転を開始させる。より具体的には、個別制御部２０ａは、予め指定された時刻における給湯需要に基づいて、予め指定された時刻に貯湯槽３０に貯湯されているべき温水準備量を算出して、算出した温水準備量の温水が当該時刻に貯湯槽３０ａに貯湯された状態になるように、燃料電池４０ａの運転を開始する時刻を決定する。個別制御部２０ａは、住居１１０ａにおける過去の電力需要及び燃料電池４０ａの過去の発電履歴の少なくとも一方に基づいて、各時刻において燃料電池４０ａが生成する温水量を算出して、算出した温水量と、上述した温水準備量とに基づいて、燃料電池４０ａの運転を開始する時刻を決定する。

なお、個別制御部２０ｂ、個別制御部２０ｃ及び個別制御部２０ｄは、それぞれ対応する住居１１０における熱需要及び電力需要に基づいて、それぞれ対応する燃料電池４０に対して、個別制御部２０ａと同様の制御を行う。

図２は、住居１１０における一日の消費電力及び燃料電池４０の発電電力の時間発展の一例を模式的に示す。ここでは、住居１１０ａ及び住居１１０ｂと、燃料電池４０ａ及び燃料電池４０ｂとを取り上げる。

住居１１０ａにおける消費電力２１０ａ及び燃料電池４０ａの発電電力２００ａについて説明する。本例において、個別制御部２０ａは、前日に燃料電池４０ａの運転停止した後、翌日の運転開始時刻として７時を決定している。そのため、０時から７時前までの期間には、燃料電池４０ａの運転は停止している。この間の消費電力２１０ａは、他の燃料電池４０の発電電力及び電力系統１９０から受電電力によって賄われる。なお、個別制御部２０ａは、燃料電池４０ａの運転を停止している期間に、全体制御部１０から制御命令を受信しても、燃料電池４０ａの運転を開始させない。

個別制御部２０ａは、７時になると、燃料電池４０ａの運転を開始させる。個別制御部２０ａは、燃料電池４０ａの運転が開始すると、燃料電池４０ａの運転を開始した旨を全体制御部１０に通知する。

個別制御部２０ａは、７時から１０時になる前までの期間、消費電力２１０ａが燃料電池４０ａの定格出力以上であると判断する。そのため、個別制御部２０ａは、燃料電池４０ａを定格出力で運転させる。消費電力２１０ａに対して発電電力２００ａが不足する分の電力は、他の燃料電池４０の発電電力及び電力系統１９０から受電電力によって賄われる。なお、この期間には燃料電池４０ａは定格出力で運転しているため、発電電力をそれ以上増加させることができない。したがって、個別制御部２０ａは、正の発電調整量を示す制御命令をこの期間に受信しても、当該制御命令を無視して、燃料電池４０ａを定格出力で運転させ続ける。

１０時になって消費電力２１０ａが燃料電池４０ａの定格出力未満になると、個別制御部２０ａは、変流器６０ａが出力する測定用電流の測定値が０になるように、燃料電池４０ａに発電させるべき電力を決定する。ここで、１０時から１７時になる前までの期間、消費電力２１０ａは燃料電池４０ａの定格出力を超えておらず、かつ、全体制御部１０から受信した制御命令が示す発電調整量が０であるとする。この場合、個別制御部２０ａの制御により、燃料電池４０の発電電力は、消費電力２１０ａに略一致する。このように、個別制御部２０ａは、燃料電池４０の瞬時の発電電力を、瞬時の消費電力２１０ａに追従させる。この結果、燃料電池４０ａは、消費電力２１０ａに対して負荷追従運転する。

１７時になって消費電力２１０ａが燃料電池４０ａの定格出力を超えると、個別制御部２０ａは、燃料電池４０ａを定格出力で運転させる。燃料電池４０ａの運転を停止させる２２時までの期間、燃料電池４０ａは定格出力で運転される。この期間に消費電力２１０ａに対して発電電力２００ａが不足する分の電力は、他の燃料電池４０の発電電力及び電力系統１９０から受電電力によって賄われる。また、２２時以後、翌日に燃料電池４０ａの運転が開始する前までの期間の消費電力も、他の燃料電池４０の発電電力及び電力系統１９０から受電電力によって賄われる。

個別制御部２０ａは、２２時になって燃料電池４０ａの運転を停止させると、燃料電池４０ａの運転が停止した旨を全体制御部１０に通知する。また、個別制御部２０ａは、燃料電池４０ａの運転を停止した後、翌日の燃料電池４０ａの運転開始時刻を決定する。個別制御部２０ａは、貯湯槽３０ａから使用された温水消費量の過去の履歴、燃料電池４０ａの発電電力の過去の履歴及び住居１１０ａの消費電力の過去の履歴の学習により、翌日の運転開始時刻を決定する。

例えば、個別制御部２０ａは、貯湯槽３０ａから使用された温水消費量の履歴に基づいて、各時刻において貯湯槽３０ａに貯湯されているべき温水量である温水準備量を決定する。そして、個別制御部２０ａは、燃料電池４０ａを運転している期間における燃料電池４０ａの発電電力の履歴に基づく温水生成量と、燃料電池４０ａを運転していない期間における住居１１０ａの消費電力の履歴に基づく温水生成量と、各時刻における温水準備量と、運転停止時に貯湯槽３０に貯湯されている現在の温水量とに基づき、翌日の燃料電池４０ａの運転開始時刻を決定する。例えば、個別制御部２０ａは、燃料電池４０ａの運転を何時から開始させれば、貯湯槽３０に貯湯されている温水量が各時刻における温水準備量以上になるかを特定して、特定した時刻を翌日の運転開始時刻として決定する。このとき、個別制御部２０ａは、燃料電池４０ａを運転した期間における燃料電池４０ａの温水生成量を、燃料電池４０ａの運転実績値の履歴に基づいて特定する。一方、個別制御部２０ａは、燃料電池４０ａを運転しなかった期間における燃料電池４０ａの温水生成量を、消費電力２１０ａを燃料電池４０ａで賄ったと仮定して特定する。

住居１１０ｂにおける消費電力２１０ｂ及び燃料電池４０ｂの発電電力２００ｂについて説明する。住居１１０ｂにおいて、０時から５時になる前までは、燃料電池４０ｂの運転は停止している。個別制御部２０ｂは、前日に決定した運転開始時刻である５時になると、燃料電池４０ｂの運転を開始させる。個別制御部２０ｂは、燃料電池４０ｂの運転が開始すると、燃料電池４０ｂの運転を開始した旨を全体制御部１０に通知する。

ここで、５時から７時になる前までの期間、消費電力２１０ｂは燃料電池４０ｂの定格出力を超えておらず、かつ、全体制御部１０から受信した制御命令が示す発電調整量が０であるとする。したがって、５時から７時になる前までの期間における燃料電池４０ｂの運転は、負荷追従運転となる。

７時になり、住居１１０ａにおける消費電力２１０ａが高まることにより、電力系統１９０からの総受電電力と基準電力との間の電力差が予め定められた閾値を超えると、全体制御部１０は、正の発電調整量を示す制御命令を送信する。個別制御部２０ｂは、全体制御部１０からの制御命令を受信すると、瞬時の消費電力２１０ｂに対して、制御命令が示す正の発電調整量をオフセット量として加えた電力を、燃料電池４０ｂに発電させる。これにより、発電電力２００ｂのうち住居１１０ｂで消費される電力を超えて発電された電力分が、住居側開閉器７０ｂ、配電線１３０及び住居側開閉器７０ａを介して、住居１１０ａに供給される。これにより、総受電電力は減少して、基準電力に近づく。

住居１１０ａにおける消費電力２１０ａが減少して、総受電電力と基準電力との間の電力差が減少するにつれて、全体制御部１０は制御命令で通知する正の発電調整量を減少させる。制御命令が示す発電調整量を０になると、燃料電池４０ｂの運転は、消費電力２１０ｂに対する負荷追従運転となる。燃料電池４０ｂの運転の負荷追従運転は、個別制御部２０ｂが正の発電調整量を示す制御命令を次に受信するまでの期間、継続する。

１７時になり、住居１１０ａにおける消費電力２１０ａが高まることにより、電力系統１９０からの総受電電力と基準電力との間の電力差が閾値を超えると、全体制御部１０は、正の発電調整量を示す制御命令を送信する。個別制御部２０ｂは、１７時から１９時になる前までの期間、７時から１０時までの期間と同様に、瞬時の消費電力２１０ｂに、制御命令が示す正の発電調整量をオフセット量として加えた電力を、燃料電池４０ｂに発電させる。１９時から２１時になる前までの期間においては、消費電力２１０ｂに発電調整量を加算すると、燃料電池４０ｂの出力が定格出力以上になる。そのため、個別制御部２０ｂは、燃料電池４０ｂを定格出力で運転させる。２１時になり、消費電力２１０ｂに発電調整量を加えた電力が燃料電池４０ｂの定格出力未満になると、発電調整量が０になる２２時までの期間、消費電力２１０ｂに発電調整量をオフセット量として加えた電力を、燃料電池４０ｂに発電させる。

２２時になると、燃料電池４０ｂの運転を停止させる２４時までの間、個別制御部２０ｂは、燃料電池４０ｂを定格出力以下で負荷追従運転させる。２４時以後、翌日に燃料電池４０ａの運転を開始する前までの期間の消費電力は、他の燃料電池４０の発電電力及び電力系統１９０から受電電力によって賄われる。

個別制御部２０ｂは、燃料電池４０ｂの運転を停止させると、燃料電池４０ｂの運転が停止した旨を全体制御部１０に通知する。個別制御部２０ｂは、燃料電池４０ｂの運転を停止した後、翌日の運転開始時刻を決定する。個別制御部２０ｂが翌日の運転開始時刻を決定する方法については、個別制御部２０ａの動作に関連して説明したので、ここでは説明を省略する。なお、運転開始時刻を決定する場合に用いる燃料電池４０ｂの発電電力は、上述したように消費電力２１０ｂに発電調整量を加えた電力である。

図３は、発電調整量に基づく燃料電池４０の発電電力の調整例を模式的に示す。Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄは、それぞれ燃料電池４０ａ、燃料電池４０ｂ、燃料電池４０ｃ及び燃料電池４０ｄの発電電力を示す。ここでは、燃料電池４０ａ、燃料電池４０ｂ、燃料電池４０ｃ及び燃料電池４０ｄが運転中であるとする。また、住居１１０ａにおける消費電力が図３に示す全ての時間において燃料電池４０ａの定格出力を超えているため、燃料電池４０ａは、図３に示す全ての時間において定格出力で発電しているとする。

全体制御部１０は、定期的なタイミングで、総受電電力Ｐ_ｔｏに基づく制御命令を生成する。例えば、全体制御部１０は、予め定められた時間間隔で、総受電電力Ｐ_ｔｏに基づく制御命令を生成する。ここでは、時刻ｔ_１のタイミングにおいて、総受電電力Ｐ_ｔｏから基準電力Ｐ_ｒｅを減じて得られた電力差Ｐ₁の大きさが閾値Ｐ_ｔｈを超えておらず全体制御部１０が送信した制御命令が示す発電調整量ΔＰ_１が０となる。なお、基準電力Ｐ_ｒｅは、建造物５が受け取る電力についての基準電力Ｐ_ｒｅである。例えば、建造物５の総受電電力Ｐ_ｔｏが基準電力Ｐ_ｒｅと一致している場合、建造物５は電力系統１９０から買電している状態にある。また、基準電力Ｐ_ｒｅ−閾値Ｐ_ｔｈは正であるとする。すなわち、建造物５の総受電電力Ｐ_ｔｏが基準電力Ｐ_ｒｅ−閾値Ｐ_ｔｈと一致している場合、建造物５は電力系統１９０から買電している状態にある。

時刻ｔ_２のタイミングにおいて、全体制御部１０は、総受電電力Ｐ_ｔｏから基準電力Ｐ_ｒｅを減じて得られた電力差Ｐ_２の大きさが閾値Ｐ_ｔｈを超えていると判断する。全体制御部１０は、電力差Ｐ_２を燃料電池４０の数Ｎで除算することにより、追加の発電調整量である追加調整量Ｐ_２／Ｎを算出する。全体制御部１０は、直前のｔ_１のタイミングにおける発電調整量０に、算出した追加調整量Ｐ_２／Ｎを加えて得られたＰ_２／Ｎを、時刻ｔ_２のタイミングに対応する発電調整量ΔＰ_２として算出して、ΔＰ_２を示す制御命令を、複数の個別制御部２０に送信する。なお、全体制御部１０は、発電調整量の算出に用いる燃料電池４０の数Ｎとして、運転中の燃料電池４０の数を適用する。すなわち、全体制御部１０は、運転を停止している燃料電池４０を、数Ｎに組み入れない。

個別制御部２０のそれぞれは、制御命令を受信すると、次の制御命令を受信するまでの間、住居１１０のそれぞれにおける瞬時の消費電力に、受信した制御命令で示される発電調整量ΔＰ_２をオフセット量として加えた電力を算出する。個別制御部２０のそれぞれは、算出した電力が燃料電池４０の定格出力以下の場合は、算出した電力を燃料電池４０のそれぞれに発電させる。算出した電力が定格出力を超える場合、個別制御部２０のそれぞれは、燃料電池４０のそれぞれを定格出力で発電させる。一方、算出した電力が予め定められた下限発電電力を下回る場合、個別制御部２０のそれぞれは、燃料電池４０のそれぞれの発電電力を下限発電電力にする。ここで、下限発電電力は正の値であってよい。下限発電電力は０であってよい。

本例では、燃料電池４０ａが既に定格出力で発電しているため、個別制御部２０ａは燃料電池４０ａの発電電力を増加させない。他の住居１１０では、瞬時の消費電力にΔＰ_２を加えた電力が燃料電池４０の定格出力を超えないので、燃料電池４０ｂ、燃料電池４０ｃ及び燃料電池４０ｄの発電電力はＰ_２／Ｎ（＝ΔＰ_２）だけ増加する。これにより、建造物５における総受電電力Ｐ_ｔｏを、基準電力Ｐ_ｒｅに近づけることができる。このように、住居１１０の個々の電力需要に追従しながら融通できる電力を発生することで、建造物５の全体における電力自給率を改善できる。

時刻ｔ_３のタイミングにおいて、全体制御部１０は、総受電電力Ｐ_ｔｏから基準電力Ｐ_ｒｅを減じて得られた電力差Ｐ_３の大きさが閾値Ｐ_ｔｈを超えていないと判断する。この場合、全体制御部１０は、追加調整量として０を算出する。全体制御部１０は、直前のｔ_２のタイミングにおける発電調整量ΔＰ_２に、算出した追加調整量０を加えて得られたΔＰ_２を、発電調整量ΔＰ_３として算出して、ΔＰ_３を示す制御命令を、複数の個別制御部２０に送信する。

個別制御部２０のそれぞれは、制御命令を受信すると、次の制御命令を受信するまでの間、住居１１０のそれぞれにおける瞬時の消費電力に、受信した制御命令で示される発電調整量ΔＰ_３を加えた電力を算出して、算出した電力に応じて、燃料電池４０のそれぞれの発電電力を制御する。個別制御部２０のそれぞれが燃料電池４０のそれぞれを制御する制御内容については、時刻ｔ_２のタイミングの制御命令を受信した場合と同様であるので、説明を省略する。

時刻ｔ_４のタイミングにおいて、全体制御部１０は、総受電電力Ｐ_ｔｏから基準電力Ｐ_ｒｅを減じて得られた電力差Ｐ_４の大きさが閾値Ｐ_ｔｈを超えていると判断する。全体制御部１０は、電力差Ｐ_４を燃料電池４０の数Ｎで除算することにより、追加調整量Ｐ_４／Ｎを算出する。全体制御部１０は、直前のｔ_３のタイミングにおける発電調整量ΔＰ_３に、算出した追加調整量Ｐ_４／Ｎを加えて得られたΔＰ_３＋Ｐ_４／Ｎを、時刻ｔ_４のタイミングに対応する発電調整量ΔＰ_４として算出して、ΔＰ_４を示す制御命令を、複数の個別制御部２０に送信する。個別制御部２０のそれぞれが制御命令を受信した場合に、個別制御部２０のそれぞれが燃料電池４０のそれぞれを制御する制御内容については、時刻ｔ_２のタイミングの制御命令を受信した場合と同様であるので、説明を省略する。

時刻ｔ_５のタイミングにおいて、全体制御部１０は、総受電電力Ｐ_ｔｏから基準電力Ｐ_ｒｅを減じて得られた電力差Ｐ_５の大きさが閾値Ｐ_ｔｈを超えていると判断する。全体制御部１０は、電力差Ｐ_５を燃料電池４０の数Ｎで除算することにより、追加調整量Ｐ_５／Ｎを算出する。全体制御部１０は、直前のｔ_４のタイミングにおける発電調整量ΔＰ_４に、算出した追加調整量Ｐ_５／Ｎを加えて得られたΔＰ_４＋Ｐ_５／Ｎを、時刻ｔ_５のタイミングに対応する発電調整量ΔＰ_５として算出して、ΔＰ_５を示す制御命令を、複数の個別制御部２０に送信する。個別制御部２０のそれぞれが制御命令を受信した場合に、個別制御部２０のそれぞれが燃料電池４０のそれぞれを制御する制御内容については、時刻ｔ_２のタイミングの制御命令を受信した場合と同様であるので、説明を省略する。本例では、ΔＰ_５は、正の値であるが、Ｐ_５＜０のため、ΔＰ_４よりＰ_５／Ｎの大きさだけ小さい。そのため、燃料電池４０ｂ、燃料電池４０ｃ及び燃料電池４０ｄの発電電力は、Ｐ_５／Ｎの大きさだけ減少する。一方、住居１１０ａにおける消費電力は、燃料電池４０ａの定格出力を超えているため、既に定格出力で発電している燃料電池４０ａの発電電力は減少も増加もしない。なお、ΔＰ_５として０以下の値が算出された場合、全体制御部１０は、ΔＰ_５＝０として、複数の個別制御部２０に制御命令を送信する。

なお、図３に示される調整例では、全体制御部１０は、定期的なタイミングで、総受電電力Ｐ_ｔｏに基づく制御命令を生成したが、非定期なタイミングで、総受電電力Ｐ_ｔｏに基づく制御命令を生成してもよい。例えば、全体制御部１０は、総受電電力Ｐ_ｔｏから基準電力Ｐ_ｒｅを減じて得られる電力差Ｐ_ｉが閾値Ｐ_ｔｈを超えているか否かを常に監視し、超えた場合に、総受電電力Ｐ_ｔｏに基づく制御命令を生成して複数の個別制御部２０に送信してもよい。これにより、総受電電力Ｐ_ｔｏが急激に変化した場合に、その急激な変化に対応して、速やかに、各住居１１０に設置された複数の燃料電池４０の発電電力が調整される。

図４は、全体制御部１０が制御命令を生成する場合に実行する処理（全体制御ステップ及び送信ステップの処理）を示すフローチャートである。全体制御部１０は、本フローチャートの処理を、予め定められた時間間隔が経過する毎に実行する。

まず、ステップＳ４００において、全体制御部１０は、総受電電力Ｐ_ｔｏから基準電力Ｐ_ｒｅを減じることにより、電力差Ｐ_ｉを算出する。ステップＳ４０２において、電力差Ｐ_ｉの大きさが閾値Ｐ_ｔｈより大きいか否かを判断する。電力差Ｐ_ｉの大きさが閾値Ｐ_ｔｈより大きい場合、全体制御部１０は、燃料電池４０の数ＮでＰ_ｉを除算することにより、追加調整量Ｐ_ｉ／Ｎを算出する（ステップＳ４０４）。ステップＳ４０６において、全体制御部１０は、ΔＰ_ｉ−１＋Ｐ_ｉ／Ｎを計算することによって、発電調整量ΔＰ_ｉを算出する。ここで、ΔＰ_ｉ−１は、直前のタイミングで個別制御部２０に送信した発電調整量である。そして、ステップＳ４０７において、全体制御部１０は、ΔＰ_ｉが０を超えるか否かを判断する。ΔＰ_ｉが０を超える場合、ステップＳ４０８において、全体制御部１０は、ΔＰ_ｉを示す制御命令を、個別制御部２０の全てに一括して送信する。

ステップＳ４０８の処理が完了すると、本フローチャートの処理を終了する。なお、ステップＳ４０２において、電力差Ｐ_ｉの大きさが閾値Ｐ_ｔｈ以下の場合、全体制御部１０は電力差Ｐ_ｉを０とし（ステップＳ４１２）、燃料電池４０の数ＮでＰ_ｉを除算することにより、追加調整量Ｐ_ｉ／Ｎを算出する（ステップＳ４０４）。ステップＳ４０６において、全体制御部１０は、ΔＰ_ｉ−１＋Ｐ_ｉ／Ｎを計算することによって、発電調整量ΔＰ_ｉを算出する。また、ステップＳ４０７においてΔＰ_ｉが０以下である場合、全体制御部１０は、ΔＰ_ｉを０とする（ステップＳ４１４）。ここで、ΔＰ_ｉ−１は、直前のタイミングで個別制御部２０に送信した発電調整量である。そして、ステップＳ４０８において、全体制御部１０は、ΔＰ_ｉを示す制御命令を、個別制御部２０の全てに一括して送信する。

なお、全体制御部１０は、直前のタイミングにおける制御命令を個別制御部２０に送信した後、総受電電力Ｐ_ｔｏと基準電力Ｐ_ｒｅとの電力差Ｐ_ｉ−１’を検出して、検出した電力差Ｐ_ｉ−１’に基づいて、ステップＳ４０４で追加調整量の算出に用いる数Ｎを決定してよい。例えば、全体制御部１０は、当該電力差Ｐ_ｉ−１’の大きさが大きいほど、Ｎを小さくしてよい。なお、電力差Ｐ_ｉ−１’の検出は、個別制御部２０に制御命令を送信した後、個別制御部２０が制御命令に基づいて燃料電池４０の発電電力を変動させることができる時間が経過した時点で行うことが好ましい。このように電力差Ｐ_ｉ−１’に基づいて数Ｎを調整することで、燃料電池４０が運転を開始した旨及び運転を停止した旨の通知を全体制御部１０に送信しなくても、全体制御部１０は、運転を停止している燃料電池４０の数が考慮された発電調整量を算出できる場合がある。また、全体制御部１０は、発電電力を調整できない燃料電池４０の数が考慮された発電調整量を算出できる場合がある。例えば、定格出力に達しているために発電電力を増加させることができない燃料電池４０が存在する場合、その燃料電池４０の数を、次のタイミングのΔＰ_ｉの算出に用いる数Ｎに組み入れないようにすることができる。なお、追加調整量の算出に用いる数Ｎの他の決定方法としては、燃料電池制御システム１００が備える燃料電池４０の総数から予め定められた数を加えた数を、数Ｎとして決定してよい。逆に、燃料電池制御システム１００が備える燃料電池４０の総数から予め定められた数を減じた数を、数Ｎとして決定してもよい。

図５は、個別制御部２０が燃料電池４０を起動させてから停止させるまでの間に実行する処理（個別制御ステップの処理）を示すフローチャートである。ここでは、個別制御部２０ａを取り上げて説明する。個別制御部２０ａは、本フローチャートの処理を、前日に決定した燃料電池４０ａの運転開始時刻よりも、燃料電池４０ａの起動に要する時間だけ前の時刻になった場合に、開始する。

ステップＳ５０２において、個別制御部２０ａは、燃料電池４０ａを起動する。例えば、個別制御部２０ａは、燃料電池４０ａが有する改質器を起動する。燃料電池４０ａの起動が完了すると、燃料電池４０ａの運転を開始した旨を全体制御部１０に通知する（ステップＳ５０４）。続いて、個別制御部２０ａは、住居１１０ａにおける瞬時の消費電力の変動に燃料電池４０ａの発電電力を追従させる追従運転を開始する（ステップＳ５０６）。個別制御部２０ａは、住居１１０ａにおける瞬時の消費電力の変動量を、変流器６０の測定電流の測定値の変動量に基づいて検出する。

ステップＳ５０８において、全体制御部１０から制御命令を新たに受信したか否かを判断する。制御命令を受信した場合、個別制御部２０ａは、追従運転に対するオフセット量を、制御命令が示す発電調整量ΔＰに設定して（ステップＳ５１０）、ステップＳ５１２に処理を移行する。なお、ステップＳ５０８において、全体制御部１０から制御命令を新たに受信していないと判断した場合、ステップＳ５１２に処理を移行する。

ステップＳ５１２において、個別制御部２０ａは、燃料電池４０ａの運転停止時刻になったか否かを判断する。運転停止時刻になっていない場合、ステップＳ５０８に処理を移行する。運転停止時刻になっている場合、個別制御部２０ａは、燃料電池４０ａの運転を停止する（ステップＳ５１４）。例えば、個別制御部２０ａは、燃料電池４０ａが有する改質器を停止する。続いて、個別制御部２０ａは、燃料電池４０ａの発電電力の履歴と、住居１１０ａにおける消費電力の履歴と、温水の消費履歴とに基づいて、翌日の運転開始時刻及び運転停止時刻を決定し（ステップＳ５１６）、本フローチャートの処理を終了する。

以上の説明において、分かり易く説明するために、建造物５が４つの住居１１０を備える形態を取り上げて説明した。しかし、住居の数は４に限られない。住居の数は２以上の任意の数であってよい。また、建造物の数も１に限られない。建造物の数は２以上の任意の数であってよい。また、燃料電池制御システム１００の適用対象は、建造物５に限られない。また、燃料電池制御システム１００の適用対象は、２つ以上の住居を備え、電力系統１９０に１つの受電点で接続された街区であってもよい。なお、住居とは、住居システムの一例であり、集合住宅内の住戸だけでなく、専用住宅等の住宅を含む概念である。例えば、建造物とは、１以上の集合住宅だけでなく、複数の専用住宅を含む住宅群全体を含む概念である。また、建造物とは、１以上の集合住宅及び１以上の専用住宅を含む住宅群全体を含む概念である。また、燃料電池制御システム１００を街区に適用する場合、１以上の集合住宅を備える街区、複数の専用住宅を備える街区、並びに、１以上の集合住宅及び１以上の専用住宅を備える街区のいずれの街区にも、燃料電池制御システム１００を適用できる。

なお、電力系統１９０で停電が生じた場合について説明する。電力系統１９０で停電が生じた場合、燃料電池制御システム１００によって電力系統１９０が充電されることを防ぐべく、系統側開閉器１７０が開成される。停電が生じた場合、住居側開閉器７０も開成される。また、燃料電池４０は運転を一旦停止する。ここで、燃料電池制御システム１００における停電時用の機能及び構成について説明する。燃料電池４０ａには、他の燃料電池４０とは異なり、少なくとも個別制御部２０ａ及び燃料電池４０ａの起動に必要な電力量を超える蓄電容量を持つ蓄電池が設けられている。停電が生じると、個別制御部２０ａは、当該蓄電池の蓄電電力で動作を開始する。個別制御部２０ａは、全体制御部１０から制御命令を予め定められた時間にわたって受信できなかった場合に、停電が生じていると判断して、停電時モードの制御を開始する。まず、個別制御部２０ａは、燃料電池４０ａに設けられている蓄電池の蓄電電力を用いて、燃料電池４０ａを起動する。燃料電池４０ａが起動すると、個別制御部２０ａは、住居１１０ａにおける消費電力に加えて、予め定められた電力を余分に発電できる運転状態にする。続いて、個別制御部２０ａは、住居側開閉器７０ａを閉成する。これにより、他の個別制御部２０に燃料電池４０ａから配電線１３０を介して電力が供給される状態になる。個別制御部２０ａ以外の個別制御部２０のそれぞれは、燃料電池４０ａの電力によって起動され、停電が生じていると判断すると、停電時モードの制御を開始する。具体的には、個別制御部２０ａは、予め定められた個別制御部２０ｂに、燃料電池４０ｂの起動命令を送信する。個別制御部２０ｂは、個別制御部２０ａから起動命令を受信すると、住居側開閉器７０ｂを閉成する。これにより、燃料電池４０ｂには、住居側開閉器７０ａ、配電線１３０及び住居側開閉器７０ｂを通じて、燃料電池４０ａの発電電力が供給可能になる。個別制御部２０ｂは、当該燃料電池４０ａの発電電力を用いて、燃料電池４０ｂを起動する。

燃料電池４０ｂが起動すると、個別制御部２０ｂは、住居１１０ｂにおける消費電力に加えて、予め定められた電力を余分に発電できる運転状態にして、燃料電池４０ｂの起動が完了した旨を個別制御部２０ａに通知する。個別制御部２０ａは、燃料電池４０ｂの起動が完了した旨の通知を個別制御部２０ｂから受信すると、住居側開閉器７０ａを開成して、燃料電池４０ａによる住居１１０ａ内の自立運転を開始する。ここで、個別制御部２０ｂは、予め定められた個別制御部２０ｃに、燃料電池４０ｃの起動命令を送信する。個別制御部２０ｃは、個別制御部２０ｂから起動命令を受信すると、住居側開閉器７０ｃを閉成する。これにより、燃料電池４０ｃには、住居側開閉器７０ｂ、配電線１３０及び住居側開閉器７０ｃを通じて、燃料電池４０ｂの発電電力が供給可能になる。個別制御部２０ｃは、当該燃料電池４０ｂの発電電力を用いて、燃料電池４０ｃを起動する。

燃料電池４０ｃの起動後、上述した制御と同様にして、住居１１０ｂで自立運転が開始され、燃料電池４０ｃの発電電力で燃料電池４０ｄが起動される。燃料電池４０ｄの起動後、住居１１０ｃ及び住居１１０ｄで自立運転が開始される。これにより、住居１１０の各戸において自立運転した状態になる。このように、停電が発生した場合、燃料電池４０を順次に起動して、住居１１０における自立運転を順次に確立する。なお、上記構成では、燃料電池４０ａに蓄電池が設けられているとしたが、燃料電池４０ａに蓄電池を設けることに代えて、配電線１３０に接続された共用の蓄電池を設けてもよい。

なお、上記の説明では、全体制御部１０が、ΔＰ_ｉ−１＋Ｐ_ｉ／Ｎを計算することによって発電調整量ΔＰ_ｉを算出したが（図４のステップＳ４０６）、個別制御部２０が発電調整量ΔＰ_ｉを算出してもよい。この場合には、全体制御部１０は、追加調整量Ｐ_ｉ／Ｎを算出した後、その追加調整量Ｐ_ｉ／Ｎを示す制御命令を複数の個別制御部２０に送信する。そして、複数の個別制御部２０のそれぞれは、内部に記憶していた直前の発電調整量ΔＰ_ｉ−１に、全体制御部１０から送信されてくる追加調整量Ｐ_ｉ／Ｎを加算することで、発電調整量ΔＰ_ｉを算出する。このような全体制御部１０と複数の個別制御部２０との分散処理であっても、発電制御システムでの制御ロジックは簡単化される。

また、上記の説明では、総受電電力Ｐ_ｔｏから基準電力Ｐ_ｒｅを減じて得られる電力差Ｐ_ｉが閾値Ｐ_ｔｈを超えている限り、追加調整量Ｐ_ｉ／Ｎを上乗せした発電調整量ΔＰ_ｉで発電するように燃料電池４０が制御されたが、一定の条件が満たされた（総受電電力Ｐ_ｔｏが予め定められた解除電力を下回った）場合に、このような発電調整量（追加調整量を上乗せした発電調整量）に基づく制御を解除（リセット）してもよい。

図６は、このような発電調整量に基づく制御を解除する処理のフローチャートである。全体制御部１０により、図４に示される処理（ステップＳ４００〜Ｓ４１４）に先立ち、総受電電力Ｐ_ｔｏが予め定められた解除電力Ｐ_ｒｓを下回ったか否かが判断され（ステップＳ６０２）、下回ったと判断された場合に（ステップＳ６０２でＹ）、各個別制御部２０により、これまでの発電調整量に基づく制御が解除され、通常運転（各燃料電池４０の発電電力を各住居１１０における瞬時の消費電力の変動に追従させる追従運転）が行われる（ステップＳ６０４）。具体的には、全体制御部１０は、総受電電力Ｐ_ｔｏが予め定められた解除電力を下回った場合に、発電調整量に基づく制御をリセットするための制御命令であるリセット命令を複数の個別制御部２０に送信する。そして、複数の個別制御部２０のそれぞれは、全体制御部１０からリセット命令を受信した場合に、それまでの発電調整量を用いた制御ではなく、対応する住居１１０における電力需要及び熱需要の少なくとも一方に基づいて、対応する燃料電池４０の発電電力を制御する。つまり、複数の個別制御部２０のそれぞれは、全体制御部１０による制御を受けることなく、対応する住居１１０における消費電力に応じた制御を行う。

なお、総受電電力Ｐ_ｔｏが解除電力を下回っていない場合、あるいは、総受電電力Ｐ_ｔｏが解除電力を下回った後に解除電力を超えた場合には（ステップＳ６０２でＮ）、上記実施の形態で述べたように、発電調整量に基づく制御（図４のステップＳ４００〜Ｓ４１４）、つまり、追加調整量を上乗せした発電調整量で発電するように燃料電池が制御される（ステップＳ６０６）。

図７は、図６に示される処理に基づく発電電力の調整例を模式的に示す。ここでは、図３に示されるタイミングｔ_５に続く時間（タイミングｔ_６およびｔ_７）での発電電力の調整例が示されている。

時刻ｔ_６のタイミングにおいて、全体制御部１０は、総受電電力Ｐ_ｔｏが予め定められた解除電力Ｐ_ｒｓを下回ったと判断し（図６のステップＳ６０２でＹ）、複数の個別制御部２０にリセット命令を送信する。その結果、複数の個別制御部２０のそれぞれは、それまでの発電調整量を用いた制御ではなく、対応する住居１１０における消費電力に応じた制御（個別の追従運転）を行う（図６のステップＳ６０４）。なお、リセット命令は、例えば、時刻ｔ_６における発電調整量ΔＰ_６がゼロであること（ΔＰ_６＝０）を示す制御命令であってもよい。

時刻ｔ_７のタイミングにおいて、全体制御部１０は、総受電電力Ｐ_ｔｏが予め定められた解除電力Ｐ_ｒｓを下回っていないと判断し（図６のステップＳ６０２でＮ）、発電調整量に基づく制御（図４のステップＳ４００〜Ｓ４１４）に沿った制御）を行う（図６のステップＳ６０６）。ここでは、全体制御部１０は、総受電電力Ｐ_ｔｏから基準電力Ｐ_ｒｅを減じて得られた電力差Ｐ_７の大きさが閾値Ｐ_ｔｈを超えていると判断し、その電力差Ｐ_７を燃料電池４０の数Ｎで除算することにより、追加調整量Ｐ_７／Ｎを算出し、直前のｔ_６のタイミングにおける発電調整量０（直前のタイミングでリセット命令を送信した場合には、発電調整量０）に追加調整量Ｐ_７／Ｎを加えて得られたＰ_７／Ｎを、時刻ｔ_７のタイミングに対応する発電調整量ΔＰ_７として算出して、ΔＰ_７を示す制御命令を、複数の個別制御部２０に送信する。この制御命令を受信した個別制御部２０のそれぞれは、住居１１０のそれぞれにおける瞬時の消費電力に、受信した制御命令で示される発電調整量ΔＰ_７を加えた電力を算出して、算出した電力に応じて、燃料電池４０のそれぞれの発電電力を制御する。

このように、総受電電力Ｐ_ｔｏが予め定められた解除電力Ｐ_ｒｓを下回った場合に、発電調整量に基づく制御が解除されるので、各燃料電池４０は消費電力に見合う発電を行うことになり、各燃料電池４０で発電された電力に余剰が生じてしまうことが回避される。本燃料電池制御システム１００では、燃料電池４０で発電された電力は、電力系統１９０に売電することができないことを前提としているからである。

なお、このような制御で用いられる解除電力Ｐ_ｒｓの値は、任意の値でよく、例えば、基準電力Ｐ_ｒｅ−閾値Ｐ_ｔｈと一致する値であってもよい。

また、図６に示される処理は、図３に示される定期的なタイミングで行われてもよいし、図３に示される定期的なタイミングとは異なるタイミングで（例えば、常時）行われてもよい。

上記の説明において、全体制御部１０の動作として説明した処理は、プロセッサがプログラムに従って全体制御部１０が有する各ハードウェア（例えば、ハードディスク、メモリ等）を制御することにより実現される。このように、全体制御部１０に関連して説明した、全体制御部１０の少なくとも一部の処理は、プロセッサがプログラムに従って動作して各ハードウェアを制御することにより、プロセッサ、ハードディスク、メモリ等を含む各ハードウェアとプログラムとが協働して動作することにより実現することができる。すなわち、当該処理を、いわゆるコンピュータによって実現することができる。コンピュータは、上述した処理の実行を制御するプログラムをロードして、読み込んだプログラムに従って動作して、当該処理を実行してよい。コンピュータは、当該プログラムを記憶しているコンピュータ読取可能な記録媒体から当該プログラムをロードすることができる。同様に、個別制御部２０の動作として説明した処理は、プロセッサがプログラムに従ってコンピュータが有する各ハードウェアを制御することにより実現できる。

また、本発明は、発電制御方法として実現してもよい。その一形態における発電制御方法は、複数の住居１１０のそれぞれに対して設けられた複数の発電装置（例えば、燃料電池４０）の発電電力と電力系統からの受電電力とを複数の住居１１０に供給できる発電システムを制御するための発電制御方法であって、（１）複数の住居１１０が電力系統から受電している総受電電力Ｐ_ｔｏと予め定められた基準電力Ｐ_ｒｅとの差に基づいて、複数の発電装置に対する一の発電調整量を示す制御命令を生成する全体制御ステップと、（２）複数の発電装置のそれぞれに対応して設けられ、対応する住居１１０における電力需要及び熱需要の少なくとも一方と制御命令が示す一の発電調整量とに基づいて、対応する発電装置の発電電力を制御する複数の個別制御ステップとを含む。

また、他の形態における発電制御方法は、上記実施の形態における全体制御部１０による制御方法（上記発電制御方法における全体制御ステップ）だけであってもよい。

さらに、他の形態における発電制御方法は、上記実施の形態における個別制御部２０による制御方法（上記発電制御方法における個別制御ステップ）だけであってもよい。

また、本発明は、発電システム及び発電制御システムとして実現できるだけでなく、発電制御システムを構成する全体制御部単体としての発電制御装置、あるいは、個別制御部単体としての発電制御装置として実現してもよい。これらの発電制御装置であっても、発電システム又は発電制御システムを簡単な制御ロジックで構築するのに役立つからである。

なお、燃料電池システムは、熱電併給システムの一例である。熱電併給システムにおいては、燃料電池システムにおける燃料電池４０に代えて、燃料電池以外の熱電併給装置を適用してよい。また、燃料電池システムは、発電システムの一例である。発電システムにおいては、燃料電池システムにおける燃料電池４０に代えて、燃料電池以外の、ガスエンジン等の様々な発電装置を適用してよい。

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。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であ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得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

本発明は、簡単な制御ロジックで構築できる発電制御システム、発電システム、住居システム、及び、発電制御装置として、例えば、燃料電池制御システム、ガスエンジン制御システム、燃料電池システム及びガスエンジンシステム等として、利用できる。

５ 建造物、１０ 全体制御部、２０ 個別制御部、３０ 貯湯槽、４０ 燃料電池、５０ 電力負荷、５５ 熱負荷、６０ 変流器、７０ 住居側開閉器、８０ 分電盤、９０ 燃料電池用開閉器、１００ 燃料電池制御システム、１１０ 住居、１３０ 配電線、１５０ 共用電力負荷、１６０ 計器用変成器、１７０ 系統側開閉器、１９０ 電力系統、２００ 発電電力、２１０ 消費電力

Claims (13)

1. 複数の住居のそれぞれに対して設けられた複数の発電装置の発電電力と電力系統からの受電電力とを前記複数の住居に供給できる発電システムを制御する発電制御システムであって、
   前記複数の発電装置の発電電力を監視することなく、前記複数の住居が前記電力系統から受電している総受電電力を計測する計器用変成器から出力される前記総受電電力を監視し、前記総受電電力と予め定められた基準電力との差が予め定められた閾値を超えた場合に、前記複数の発電装置に対する一の発電調整量を示す制御命令を生成する全体制御部と、
   前記複数の発電装置のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記住居における電力需要及び熱需要の少なくとも一方、及び、前記制御命令が示す前記一の発電調整量に基づいて、対応する前記発電装置の発電電力を制御する複数の個別制御部とを備え、
   前記複数の個別制御部のそれぞれは、対応する前記住居における瞬時の電力需要を満たすために対応する前記発電装置が対応する前記住居に供給するべき電力を決定し、決定した電力に、前記制御命令が示す前記一の発電調整量を加えた電力を、対応する前記発電装置に発電させる
   発電制御システム。
2. 前記全体制御部は、前記総受電電力と前記基準電力との差を、前記複数の発電装置の数に応じた値で除算した値に基づいて、前記一の発電調整量を算出する請求項１に記載の発電制御システム。
3. 前記複数の個別制御部のそれぞれは、対応する前記住居が前記電力系統及び他の住居に対して設けられた発電装置から受け取る瞬時の電力に基づいて、対応する前記発電装置が対応する前記住居に供給するべき電力を決定し、決定した電力に、前記制御命令が示す前記一の発電調整量を加えた電力を、対応する前記発電装置に発電させる請求項１または２に記載の発電制御システム。
4. 前記全体制御部は、第１のタイミングに対応する前記総受電電力と前記基準電力との差に基づいて生成した第１の発電調整量を示す第１の制御命令を前記複数の個別制御部に送信した後、第２のタイミングに対応する前記総受電電力と前記基準電力との差に基づいて、前記複数の発電装置に対する追加の発電調整量を算出し、前記第１の発電調整量に前記追加の発電調整量を加えた第２の発電調整量を示す第２の制御命令を、前記複数の個別制御部に送信する請求項１から３のいずれか一項に記載の発電制御システム。
5. 前記全体制御部は、前記複数の発電装置のうち、発電電力を調整することができる発電装置の数を特定し、特定した前記数が小さいほど、前記一の発電調整量の大きさをより大きくする請求項１から４のいずれか一項に記載の発電制御システム。
6. 前記全体制御部は、さらに、前記総受電電力が予め定められた解除電力を下回った場合に、前記発電調整量に基づく制御をリセットするための制御命令であるリセット命令を前記複数の個別制御部に送信し、
   前記複数の個別制御部のそれぞれは、さらに、前記全体制御部から前記リセット命令を受信した場合に、前記発電調整量を用いることなく、対応する前記住居における電力需要及び熱需要の少なくとも一方に基づいて、対応する前記発電装置の発電電力を制御する請求項１から５のいずれか一項に記載の発電制御システム。
7. 複数の住居のそれぞれに対して設けられた発電装置の発電電力と電力系統からの受電電力とを前記複数の住居のそれぞれに供給できる発電システムであって、
   前記発電装置と、
   前記複数の住居のそれぞれに対して設けられた発電装置の発電電力を監視することなく、前記複数の住居が前記電力系統から受電している総受電電力を計測する計器用変成器から出力される前記総受電電力を監視する全体制御部に接続され、前記全体制御部から受信した制御命令が示す一の発電調整量であって、前記複数の住居が前記電力系統から受電している総受電電力と予め定められた基準電力との差から得られた複数の発電装置に対する一の発電調整量、及び、前記発電装置に対応する住居における電力需要及び熱需要の少なくとも一方に基づいて、前記発電装置の発電電力を制御する個別制御部とを備え、
   前記個別制御部は、対応する前記住居における瞬時の電力需要を満たすために対応する前記発電装置が対応する前記住居に供給するべき電力を決定し、決定した電力に、前記一の発電調整量を加えた電力を、対応する前記発電装置に発電させる
   発電システム。
8. 請求項１から６のいずれか一項に記載の発電制御システムと、
   前記複数の発電装置と、
   前記複数の住居と
   を備える住居システム。
9. コンピュータを、請求項１から６のいずれか一項に記載の発電制御システムとして機能させるためのプログラム。
10. 複数の住居のそれぞれに対して設けられた複数の発電装置の発電電力と電力系統からの受電電力とを前記複数の住居に供給できる発電システムを制御するための発電制御方法であって、
    前記複数の発電装置の発電電力を監視することなく、前記複数の住居が前記電力系統から受電している総受電電力を計測する計器用変成器から出力される前記総受電電力を監視し、前記総受電電力と予め定められた基準電力との差が予め定められた閾値を超えた場合に、前記複数の発電装置に対する一の発電調整量を示す制御命令を生成する全体制御ステップと、
    前記複数の発電装置のそれぞれに対応して設けられた個別制御部が、対応する前記住居における電力需要及び熱需要の少なくとも一方、及び、前記制御命令が示す前記一の発電調整量に基づいて、対応する前記発電装置の発電電力を制御する個別制御ステップとを含み、
    前記個別制御ステップでは、対応する前記住居における瞬時の電力需要を満たすために対応する前記発電装置が対応する前記住居に供給するべき電力を決定し、決定した電力に、前記制御命令が示す前記一の発電調整量を加えた電力を、対応する前記発電装置に発電させる
    発電制御方法。
11. 複数の住居のそれぞれに対して設けられた複数の発電装置の発電電力と電力系統からの受電電力とを前記複数の住居に供給できる発電システムを制御する発電制御装置であって、
    前記複数の発電装置の発電電力を監視することなく、前記複数の住居が前記電力系統から受電している総受電電力を計測する計器用変成器から出力される前記総受電電力を監視し、前記総受電電力と予め定められた基準電力との差が予め定められた閾値を超えた場合に、前記複数の発電装置に対する一の発電調整量を示す制御命令を生成する全体制御部を備える発電制御装置。
12. コンピュータを、請求項１１記載の発電制御装置として機能させるためのプログラム。
13. 複数の住居のそれぞれに対して設けられた複数の発電装置の発電電力と電力系統からの受電電力とを前記複数の住居に供給するための発電システムを制御するための発電制御方法であって、
    前記複数の発電装置の発電電力を監視することなく、前記複数の住居が前記電力系統から受電している総受電電力を計測する計器用変成器から出力される前記総受電電力を監視し、前記総受電電力と予め定められた基準電力との差が予め定められた閾値を超えた場合に、前記複数の発電装置に対する一の発電調整量を示す制御命令を生成する全体制御ステップと、
    前記発電装置の発電電力を制御するための前記制御命令を送信する送信ステップと、
    を含む発電制御方法。

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