JP5897899B2 - Power control system, control device, and power control method - Google Patents
Power control system, control device, and power control method Download PDFInfo
- Publication number
- JP5897899B2 JP5897899B2 JP2011281506A JP2011281506A JP5897899B2 JP 5897899 B2 JP5897899 B2 JP 5897899B2 JP 2011281506 A JP2011281506 A JP 2011281506A JP 2011281506 A JP2011281506 A JP 2011281506A JP 5897899 B2 JP5897899 B2 JP 5897899B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- storage battery
- power
- fuel cell
- output
- control unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
本発明は、燃料電池と蓄電池とを制御する電力制御システム、制御装置、及び電力制御方法に関する。 The present invention relates to a power control system, a control device, and a power control method for controlling a fuel cell and a storage battery.
近年、電力の需要家において、分散型電源の一種である燃料電池の普及が進んでいる。燃料電池は、ガスから取り出した水素と空気中の酸素との化学反応により発電を行う。 In recent years, fuel cells, which are a type of distributed power source, have been widely used by power consumers. A fuel cell generates power by a chemical reaction between hydrogen extracted from gas and oxygen in the air.
燃料電池は、定格出力(すなわち、最高出力)までの範囲内で出力が可変であることから、負荷機器の消費電力(以下、電力負荷と称する)の増減に合わせて燃料電池の出力を増減する「負荷追従制御」を適用することが一般的である。 Since the output of the fuel cell is variable within the range up to the rated output (that is, the maximum output), the output of the fuel cell is increased / decreased in accordance with the increase / decrease of the power consumption of the load device (hereinafter referred to as the power load) It is common to apply “load following control”.
また、燃料電池は、低出力で運転すると、発電効率が低くなることが知られている。 In addition, it is known that when a fuel cell is operated at a low output, the power generation efficiency is lowered.
そこで、燃料電池を低出力で運転することを防止すべく、燃料電池を蓄電池と併用する電力制御システムが提案されている(特許文献1参照)。特許文献1に記載の電力制御システムは、燃料電池を定格出力で間欠的に運転し、燃料電池の運転時に電力負荷が燃料電池の定格出力よりも小さいときには余剰電力を蓄電池に充電し、燃料電池の停止時には不足電力を蓄電池の放電により補う。
Therefore, in order to prevent the fuel cell from operating at a low output, a power control system that uses the fuel cell in combination with a storage battery has been proposed (see Patent Document 1). The power control system described in
特許文献1に記載の電力制御システムには、次のような問題がある。具体的には、燃料電池は、停止及び起動のそれぞれに要する時間が長いことから、停止と起動とを繰り返す制御は適切ではない。
The power control system described in
そこで、本発明は、より高効率な燃料電池の運転制御を行う電力制御システム、制御装置、及び電力制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a power control system, a control device, and a power control method for performing operation control of a fuel cell with higher efficiency.
上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。 In order to solve the above-described problems, the present invention has the following features.
本発明の電力制御システムは、燃料電池(例えば、燃料電池13)と蓄電池(例えば、蓄電池22)とを制御する電力制御システムであって、電力負荷と前記蓄電池の充電とに使用される電力を出力するよう前記燃料電池を制御する燃料電池制御部(例えば、燃料電池制御部12)と、前記蓄電池を制御する蓄電池制御部(例えば、HEMS制御部32)と、を有し、前記蓄電池制御部は、前記電力負荷の小さい所定期間において、前記燃料電池の出力を一定値以上に保つように前記蓄電池を連続的に充電する連続充電制御を行うことを特徴とする。 The power control system of the present invention is a power control system that controls a fuel cell (for example, the fuel cell 13) and a storage battery (for example, the storage battery 22), and uses the power used for charging a power load and the storage battery. A fuel cell control unit (for example, the fuel cell control unit 12) that controls the fuel cell to output, and a storage battery control unit (for example, the HEMS control unit 32) that controls the storage battery, and the storage battery control unit Is characterized by performing continuous charge control for continuously charging the storage battery so as to keep the output of the fuel cell at a predetermined value or more during a predetermined period when the power load is small.
上述した電力制御システムにおいて、前記蓄電池制御部は、前記連続充電制御によって前記蓄電池を満充電まで充電してもよい。 In the power control system described above, the storage battery control unit may charge the storage battery until full charge by the continuous charge control.
上述した電力制御システムにおいて、前記燃料電池は、低出力領域において発電効率が線形的に変化し、且つ高出力領域において発電効率が略飽和状態になり、前記一定値とは、前記低出力領域と前記高出力領域との境界付近の値以上であってもよい。 In the power control system described above, the fuel cell linearly changes the power generation efficiency in the low output region, and the power generation efficiency becomes substantially saturated in the high output region. It may be greater than or equal to the value near the boundary with the high output region.
上述した電力制御システムにおいて、前記蓄電池制御部は、前記所定期間の開始時における前記蓄電池の充電可能量に基づいて、前記連続充電制御を実行するか中止するかを判断してもよい。 In the power control system described above, the storage battery control unit may determine whether to execute or stop the continuous charge control based on a chargeable amount of the storage battery at the start of the predetermined period.
上述した電力制御システムにおいて、前記蓄電池制御部は、前記所定期間の途中の時点よりも前記所定期間の終了時の方が前記燃料電池の出力が大きくなるように、前記連続充電制御における前記蓄電池の充電量を制御してもよい。 In the power control system described above, the storage battery control unit is configured so that the output of the fuel cell is larger at the end of the predetermined period than at a point in the middle of the predetermined period. The amount of charge may be controlled.
上述した電力制御システムにおいて、前記蓄電池制御部は、前記所定期間の開始時における前記蓄電池の充電可能量を取得する取得手段(例えば、HEMS制御部32;ステップS15)と、前記所定期間における電力負荷パターンを予測する予測手段(例えば、HEMS制御部32;ステップS11)と、前記取得手段により取得された前記充電可能量と前記予測手段により予測された前記電力負荷パターンとに基づいて、前記所定期間における前記蓄電池の充電スケジュールを決定する決定手段(例えば、HEMS制御部32;ステップS16)と、を含んでもよい。
In the power control system described above, the storage battery control unit includes an acquisition unit (for example, a
本発明の制御装置は、燃料電池と蓄電池とを制御する電力制御システムで用いられる制御装置(例えば、HEMS30)であって、前記蓄電池を制御する蓄電池制御部(例えば、HEMS制御部32)を有し、前記燃料電池は、電力負荷と前記蓄電池の充電とに使用される電力を出力し、前記蓄電池制御部は、前記電力負荷の小さい所定期間において、前記燃料電池の出力を一定値以上に保つように前記蓄電池を連続的に充電する連続充電制御を行うことを特徴とする。 The control device of the present invention is a control device (for example, HEMS30) used in a power control system that controls a fuel cell and a storage battery, and has a storage battery control unit (for example, a HEMS control unit 32) that controls the storage battery. The fuel cell outputs electric power used for electric power load and charging of the storage battery, and the storage battery control unit maintains the output of the fuel cell at a predetermined value or more during a predetermined period when the electric power load is small. Thus, the continuous charge control which charges the said storage battery continuously is performed.
本発明の電力制御方法は、燃料電池と蓄電池とを制御する電力制御方法であって、電力負荷と前記蓄電池の充電とに使用される電力を出力するよう前記燃料電池を制御するステップAと、前記蓄電池を制御するステップBと、を有し、前記ステップBは、前記電力負荷の小さい所定期間において、前記燃料電池の出力を一定値以上に保つように前記蓄電池を連続的に充電する連続充電制御を行うことを特徴とする。 The power control method of the present invention is a power control method for controlling a fuel cell and a storage battery, wherein the fuel cell is controlled to output power used for power load and charging of the storage battery. A step B for controlling the storage battery, wherein the step B continuously charges the storage battery so as to keep the output of the fuel cell at a predetermined value or higher during a predetermined period when the power load is small. Control is performed.
本発明によれば、より高効率な燃料電池の運転制御を行う電力制御システム、制御装置、及び電力制御方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power control system, control apparatus, and power control method which perform operation control of a more efficient fuel cell can be provided.
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態に係る図面において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付す。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings according to the following embodiments, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.
[第1実施形態]
(システム構成)
図1は、本実施形態に係る給電システムのブロック図である。図1において、ブロック間の実線は電力ラインを示し、ブロック間の破線は制御ラインを示す。
[First Embodiment]
(System configuration)
FIG. 1 is a block diagram of a power feeding system according to the present embodiment. In FIG. 1, the solid line between blocks shows a power line, and the broken line between blocks shows a control line.
図1に示すように、本実施形態に係る給電システムは、系統電源1、複数の負荷機器2、燃料電池ユニット10、蓄電池ユニット20、及び住宅エネルギー管理システム(HEMS)30を有する。複数の負荷機器2、燃料電池ユニット10、蓄電池ユニット20、及びHEMS30は、電力会社の系統電源1から交流(AC)電力の供給を受ける需要家に設けられる。
As shown in FIG. 1, the power supply system according to the present embodiment includes a
系統電源1と複数の負荷機器2との間には、系統電源1の出力電力を複数の負荷機器2に供給するための系統電力ラインL1が設けられる。複数の負荷機器2は、電力を消費して動作する機器であり、例えば家電機器である。
Between the
燃料電池ユニット10の電力出力ラインL2は、合流点P1で系統電力ラインL1と合流する。蓄電池ユニット20の電力入出力ラインL3は、合流点P2で系統電力ラインL1と合流する。図1では、合流点P2は合流点P1よりも系統電源1側に設けられているが、合流点P2は合流点P1よりも負荷機器2側に設けられていてもよい。
The power output line L2 of the
合流点P1及びP2と、系統電源1と、の間の系統電力ラインL1上には、系統電力ラインL1を流れる電流を計測するための電流センサ41が設けられる。また、合流点P1及びP2と複数の負荷機器2との間の系統電力ラインL1上には、系統電力ラインL1を流れる電流を計測するための電流センサ42が設けられる。
On the system power line L1 between the junctions P1 and P2 and the
燃料電池ユニット10は、燃料電池通信部11、燃料電池制御部12、及び燃料電池13を含む。
The
燃料電池通信部11は、電流センサ41及びHEMS30のそれぞれとの通信を有線又は無線で行う。当該通信を無線で行う場合、燃料電池通信部11は、例えばZigbee(登録商標)通信モジュールにより構成できる。燃料電池通信部11は、電流センサ41から送信される電流値を受信する。また、燃料電池通信部11は、HEMS30から送信される制御コマンドを受信したり、燃料電池13に関する情報をHEMS30に送信したりする。
The fuel
燃料電池制御部12は、燃料電池通信部11で受信した電流値と燃料電池13で測定される電圧値とから計算される電力値に基づいて、負荷追従運転を行うよう燃料電池13を制御する。例えば、燃料電池制御部12は、系統電源1からの買電が所定値(例えばゼロ)になるように、燃料電池13の目標出力電力を設定し、燃料電池13の出力が当該目標出力電力になるように燃料電池13を制御する。また、燃料電池制御部12は、燃料電池通信部11における通信を制御する。
The fuel
燃料電池13は、系統電源1との連系運転を行う。燃料電池13は、燃料電池本体13a、及び燃料電池パワーコンディショナ(PCS)13bを含む。
The
燃料電池本体13aは、天然ガスなどから取り出した水素と空気中の酸素との化学反応により発電を行い、直流(DC)電力を燃料電池PCS13bに出力する。燃料電池本体13aにおける発電量は、燃料電池本体13aで消費されるガス及び空気の量に応じて変化する。また、ガス及び空気の量は、燃料電池制御部12によって制御される。例えば、燃料電池本体13aは、高温動作が必要とされる固体酸化物型燃料電池(SOFC)、または溶融炭酸塩型燃料電池(MCFC)である。
The fuel cell main body 13a generates power by a chemical reaction between hydrogen extracted from natural gas or the like and oxygen in the air, and outputs direct current (DC) power to the
燃料電池PCS13bは、燃料電池本体13aからのDC電力をACに変換し、電力出力ラインL2を介してAC電力を出力する。本実施形態では、燃料電池13の出力電力は、系統電源1への売電(逆潮流)が許容されていないとする。
The
蓄電池ユニット20は、蓄電池通信部21、及び蓄電池22を含む。
The
蓄電池通信部21は、HEMS30との通信を有線又は無線で行う。HEMS30との通信を無線で行う場合、蓄電池通信部21は、例えばZigbee(登録商標)通信モジュールにより構成できる。蓄電池通信部21は、HEMS30から送信される制御コマンドを受信したり、蓄電池22に関する情報をHEMS30に送信したりする。ここで、HEMS30から送信される制御コマンドとしては、充電を指示する充電コマンド、及び放電を指示する放電コマンドなどがある。蓄電池22に関する情報としては、蓄電池22に蓄えられている電力の量である蓄電量などがある。
The storage
蓄電池22は、系統電源1との連系運転を行う。蓄電池22は、蓄電池本体22a、及び蓄電池PCS22bを含む。
The
蓄電池本体22aは、蓄電池PCS22bから出力されるDC電力を充電する。また、蓄電池本体22aは、放電により、DC電力を蓄電池PCS22bに出力する。蓄電池本体22aにおける充放電は、蓄電池通信部21がHEMS30から受信する制御コマンドに応じて制御される。
The
蓄電池PCS22bは、蓄電池本体22aの充電時において、電力入出力ラインL3を介して入力されるAC電力をDCに変換し、DC電力を蓄電池本体22aに出力する。また、蓄電池PCS22bは、蓄電池本体22aの放電時において、蓄電池本体22aからのDC電力をACに変換し、電力入出力ラインL3を介してAC電力を出力する。本実施形態では、蓄電池22の出力電力は系統電源1への売電(逆潮流)が許容されていないとする。
The
蓄電池本体22aの充電時には、電力入出力ラインL3を介して蓄電池PCS22bに入力されるAC電力が増加する。この場合、燃料電池制御部12は、系統電源1からの買電を所定値(ゼロ)にすべく、燃料電池13の出力電力を増加させるよう制御する。
When the
HEMS30は、需要家における電力管理を行う。HEMS30は、HEMS通信部31、HEMS制御部32、及び記憶部33を含む。
The
HEMS通信部31は、電流センサ42、燃料電池ユニット10、及び蓄電池ユニット20のそれぞれとの通信を有線又は無線で行う。これらの通信を無線で行う場合、HEMS通信部31は、例えばZigbee(登録商標)通信モジュールにより構成できる。HEMS通信部31は、電流センサ42から送信される電流値を受信する。また、HEMS通信部31は、燃料電池ユニット10及び蓄電池ユニット20のそれぞれに対する制御コマンドを送信したり、燃料電池ユニット10及び蓄電池ユニット20のそれぞれに関する情報を受信したりする。
The
HEMS制御部32は、負荷機器2の消費電力である電力負荷、系統電源1への売電量、及び系統電源1からの買電量を管理したり、省電力のための制御を負荷機器2に対して行ったりする。また、HEMS制御部32は、燃料電池13を遠隔制御する。本実施形態では、HEMS制御部32は、燃料電池13を制御する燃料電池制御部に相当する。
The
記憶部33は、HEMS制御部32による制御に用いられる情報を記憶する。記憶部33は、1日における時間帯別の電力負荷を示す予測電力負荷パターン(以下、「負荷パターン」と称する)を記憶する。1日の時間帯別の予測負荷パターンは、過去の電力負荷の実績値に基づいてHEMS制御部32により作成される。また、記憶部33は、蓄電池22(蓄電池本体22a)の最大蓄電量を予め記憶している。
The
本実施形態では、燃料電池制御部12及びHEMS制御部32は、燃料電池13及び蓄電池22を制御する電力制御システムを構成する。
In the present embodiment, the fuel
燃料電池制御部12は、電力負荷と蓄電池22の充電とに使用される電力を出力するよう燃料電池13を制御する。HEMS制御部32は、電力負荷の小さい所定期間において、燃料電池13の出力を一定値に保つように、蓄電池22を満充電まで連続的に充電する連続充電制御を行う。
The fuel
ここで、燃料電池13の出力の一定値とは、定格出力である。また、電力負荷の小さい所定期間とは、電力負荷が継続して閾値を下回る期間であり、例えば夜間(あるいは深夜)である。以下では、連続充電制御を行うべき所定期間を「連続充電期間」と称する。満充電とは、満充電状態と見なすことができる充電量を意味し、蓄電池22の使用範囲(満充電のx%〜y%)の上限に達した状態を満充電としてもよい。
Here, the fixed value of the output of the
連続充電期間において、燃料電池13の出力を一定値に保つように蓄電池22を連続的に充電することによって、燃料電池13の停止と起動とを繰り返すことなく、燃料電池13が低出力で運転することを防止できる。
By continuously charging the
図2は、燃料電池13の出力電力に対する発電効率の特性の一例を示す。発電効率とは、燃料電池13のガス消費量に対する燃料電池13の出力(発電量)の比である。
FIG. 2 shows an example of the characteristics of the power generation efficiency with respect to the output power of the
図2に示すように、燃料電池13は、低出力領域において発電効率が線形的に変化し、且つ高出力領域において発電効率が略飽和状態になる。すなわち、燃料電池13は、ある程度の出力(以下、「発電効率飽和点」と称する)に達すると、発電効率はあまり変化しなくなるという性質がある。発電効率飽和点は、燃料電池13の低出力領域と高出力領域との境界付近の値である。
As shown in FIG. 2, in the
よって、HEMS制御部32は、連続充電期間において、燃料電池13の出力を発電効率飽和点以上に保つように、蓄電池22を連続的に充電する。これにより、燃料電池13の出力を抑制しつつ、高い発電効率で運転することが可能になり、光熱費が削減される。また、低い出力での運転が回避されることで、燃料電池13の劣化を防止できる。
Therefore, the
ただし、連続充電期間において燃料電池13の出力を発電効率飽和点に保つためには、連続充電期間の開始時における蓄電池22の充電可能量が所定値以上である必要がある。ここで充電可能量とは、蓄電池22(蓄電池本体22a)の最大蓄電量と現蓄電量との差である。
However, in order to keep the output of the
よって、HEMS制御部32は、連続充電期間の開始時における蓄電池22の充電可能量に基づいて、連続充電制御を実行するか中止するかを判断してもよい。詳細には、連続充電期間の開始時における蓄電池22の充電可能量が所定値未満である場合、HEMS制御部32は、連続充電制御を中止してもよい。あるいは、HEMS制御部32は、連続充電期間の開始前において、連続充電期間の開始時における充電可能量が所定値以上になるよう蓄電池22の放電制御を行ってもよい。
Therefore, the
(動作フロー)
図3は、本実施形態に係る電力制御方法のフロー図である。本フローは、例えば1日ごとに実施される。また、本フローは、HEMS制御部32において、少なくとも連続充電期間における負荷パターンを取得するステップS11と、連続充電期間の開始時における蓄電池22の充電可能量を取得するステップS15と、ステップS11で取得された負荷パターンとステップS15で取得された充電可能量とに基づいて、連続充電期間における蓄電池22の充電スケジュールを決定するステップS16と、を有する。
(Operation flow)
FIG. 3 is a flowchart of the power control method according to the present embodiment. This flow is performed every day, for example. In addition, this flow is acquired in step S11 in which the load pattern in at least the continuous charging period is acquired in the
図3に示すように、ステップS11において、HEMS制御部32は、1日の時間帯別の負荷パターンPl[i](i=0,1,2,…,23時)を記憶部33から取得する。
As shown in FIG. 3, in step S <b> 11, the
ステップS12において、HEMS制御部32は、ステップS11で取得した1日の時間帯別の負荷パターンに基づいて、連続充電期間を決定する。例えば、燃料電池13の最大出力(定格出力)が0.7kWであり、Pl[i]がi=6,7,…,23時については0.7kWを維持し、i=0,1,…,5時までは0.7kWを下回る小さい値である場合、i=0,1,…,5時を連続充電期間として決定する。
In step S12, the
ステップS13において、HEMS制御部32は、蓄電池22の充放電制御を行う。例えば、HEMS制御部32は、i=6,7,…,23時では燃料電池13が定格出力で運転する一方で、電力負荷が燃料電池13の定格出力よりも大きいときには不足する電力を蓄電池22の放電により賄い、電力負荷が燃料電池13の定格出力よりも小さいときには蓄電池22の充電を行うよう制御する。
In step S <b> 13, the
ステップS14において、HEMS制御部32は、ステップS12で決定した連続充電期間が開始したか否かを確認する。詳細には、現在の時刻が連続充電期間の開始時刻になったか否かを確認する。HEMS制御部32は、連続充電期間が未だ開始しない場合(ステップS14;NO)には、処理をステップS13に戻し、連続充電期間が開始した場合(ステップS14;YES)には、処理をステップS15に進める。
In step S14, the
ステップS15において、HEMS制御部32は、蓄電池22の蓄電量を取得する。例えば、HEMS制御部32は、HEMS通信部31及び蓄電池通信部21を介して蓄電池22に蓄電量を問い合わせることで、蓄電量を取得する。
In step S <b> 15, the
ステップS16において、HEMS制御部32は、ステップS11で取得した1日の時間帯別の負荷パターンと、ステップS15で取得した蓄電量と、記憶部33に記憶されている最大蓄電量と、に基づいて、連続充電期間における充電スケジュールを決定する。例えば、放電スケジュールは以下のようにして決定される。
In step S16, the
電力負荷をPl、充電量をPc、とすると、燃料電池13が出力すべき出力電力Psは、
Ps = Pl + Pc (1)
となる。一方、連続充電期間以外の(通常の)充放電期間において、Plが燃料電池13の定格出力(最大出力)Ps_maxを超えるときは、燃料電池13の出力電力Ps及び蓄電池22の放電量Pdは、
Ps = Ps_max
Pd = Pl−Ps_max (2)
となる。
Assuming that the power load is Pl and the charge amount is Pc, the output power Ps that the
Ps = Pl + Pc (1)
It becomes. On the other hand, when Pl exceeds the rated output (maximum output) Ps_max of the
Ps = Ps_max
Pd = Pl−Ps_max (2)
It becomes.
連続充電期間の開始時点での蓄電量をPa、最大蓄電量をPmとすると、HEMS制御部32は、次式を満たす充電スケジュールPc[i](i=0,1,…,5)を決定する。
When the storage amount at the start of the continuous charging period is Pa and the maximum storage amount is Pm, the
Pl[i] + Pc[i] = α (i=0,1,…,5) Pl [i] + Pc [i] = α (i = 0,1,…, 5)
ここで、αは、上述した発電効率飽和点以上の出力電力に相当する。このように、連続充電期間の各時間帯において、電力負荷と充電量との合計は一定(すなわち、α)である。 Here, α corresponds to output power equal to or higher than the power generation efficiency saturation point described above. Thus, in each time zone of the continuous charging period, the sum of the power load and the charge amount is constant (that is, α).
ステップS17において、HEMS制御部32は、ステップS16で決定された各時間帯のPc[i](i=0,1,…,5)に基づいて、蓄電池22に対する充電制御を行う。基本的には、HEMS制御部32は、ステップS16で決定された充電スケジュールPc[i](i=0,1,…,5)通りに充電制御を行うが、実際の電力負荷と予測負荷パターンとの隔たりが大きい場合には、式(3)が満たされるように充電スケジュールPc[i]を修正してもよい。
In step S17, the
ステップS18において、HEMS制御部32は、ステップS12で決定した連続充電期間が終了したか否かを確認する。詳細には、現在の時刻が連続充電期間の終了時刻になったか否かを確認する。HEMS制御部32は、連続充電期間が未だ終了しない場合(ステップS18;NO)には、処理をステップS17に戻し、連続充電期間が終了した場合(ステップS18;YES)には、本フローを終了する。
In step S18, the
[第2実施形態]
上述した第1実施形態では、HEMS制御部32は、連続充電期間の各時間帯において、電力負荷と充電量との合計を一定(すなわち、α)とすることで、燃料電池13の出力を発電効率飽和点αに維持していた。
[Second Embodiment]
In the first embodiment described above, the
これに対し、本実施形態では、HEMS制御部32は、連続充電期間の途中の時点よりも、連続充電期間の終了時の方が燃料電池13の出力が大きくなるように、連続充電制御における蓄電池22の充電量を制御する。例えば、HEMS制御部32は、式(3)におけるαの値をα[i](i=0,1,…,5)とし、iが大きくなるに従ってαを大きく設定する。
On the other hand, in this embodiment, the
また、HEMS制御部32は、負荷パターンに基づいて連続充電期間の終了直後の電力負荷を取得(予測)し、燃料電池本体13aの温度を、当該連続充電期間の終了直後の電力負荷に適した温度にする。
Further, the
このように、連続充電期間の時間経過に従って燃料電池13の出力電力を大きくするよう充電制御を行うことで、連続充電期間の終了時に燃料電池本体13aを高温にしておくことができる。これにより、連続充電期間の終了後において高い発電効率を得ることができる。
In this way, by performing the charging control so as to increase the output power of the
[具体例]
次に、上述した第1実施形態及び第2実施形態の具体例を説明する。図4は、第1実施形態及び第2実施形態の具体例を説明するためのグラフである。図4には、比較例と、第1実施形態の具体例と、第2実施形態の具体例と、が図示されている。
[Concrete example]
Next, specific examples of the first embodiment and the second embodiment described above will be described. FIG. 4 is a graph for explaining a specific example of the first embodiment and the second embodiment. FIG. 4 illustrates a comparative example, a specific example of the first embodiment, and a specific example of the second embodiment.
図4に示すように、比較例は、連続充電期間の開始時点から燃料電池13が定格出力(最大出力)で運転を行い、余剰分を蓄電池22に充電するケースを示す。比較例では、3時には蓄電池22が満充電状態になってしまい、これ以上の充電ができないことから、燃料電池13は、電力負荷に追従するよう負荷追従運転を行う。
As shown in FIG. 4, the comparative example shows a case where the
このような負荷追従運転を行う場合、電力負荷の低下に伴って燃料電池13の出力が低下するため、燃料電池13は発電効率の低い状態での運転を行うことになり、光熱費を削減できない。また、低い出力での運転を行うことで、燃料電池13が劣化する。
When such a load following operation is performed, the output of the
これに対し、第1実施形態では、HEMS制御部32は、連続充電期間の開始時から終了時に渡って、燃料電池13の出力を発電効率飽和点に保つように、蓄電池22を満充電まで連続的に充電する。これにより、燃料電池13を常に高い発電効率で運転することが可能になり、光熱費が削減される。また、高い出力電力での動作が継続されることで、燃料電池13の劣化が防止される。そして、低い出力で運転されているときに比して良好な負荷追従性を実現する。
On the other hand, in the first embodiment, the
第2実施形態では、HEMS制御部32は、連続充電期間の途中の時点よりも連続充電期間の終了時の方が燃料電池13の出力が大きくなるように、連続充電制御における蓄電池22の充電量を制御する。これにより、燃料電池13を常に高い発電効率で運転することが可能になり、光熱費が削減される。また、高い出力での運転が継続されることで、燃料電池13の劣化が防止される。さらに、連続充電期間の終了時に燃料電池本体13aを高温にしておくことができるため、連続充電期間の終了後において高い出力電力が要求されても高い発電効率および高い追従性を得ることができる。
In 2nd Embodiment, the
[その他の実施形態]
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
[Other Embodiments]
As mentioned above, although this invention was described by embodiment, it should not be understood that the description and drawing which form a part of this indication limit this invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
例えば、上述した実施形態では、住宅単位で設けられるエネルギー管理システム(EMS)であるHEMSを例に説明したが、HEMSに限らず、ビル単位で設けられるEMSであるBEMS、又は、地域等のコミュニティー単位で設けられるEMSであるCEMS等に本発明を適用してもよい。 For example, in the above-described embodiment, the HEMS that is an energy management system (EMS) provided in units of houses has been described as an example. However, the HEMS is not limited to the HEMS, but BEMS that is provided in units of buildings, or a community such as a region. You may apply this invention to CEMS etc. which are EMS provided in a unit.
また、燃料電池ユニット10に制御部を設け、当該制御部が、上述した第1実施形態及び第2実施形態においてHEMS制御部32が行っていた充電制御を行ってもよい。
Moreover, a control part may be provided in the
L1…系統電力ライン、L2…電力出力ライン、L3…電力入出力ライン、P1,P2…合流点、1…系統電源、2…負荷機器、10…燃料電池ユニット、11…燃料電池通信部、12…燃料電池制御部、13…燃料電池、13a…燃料電池本体、13b…燃料電池PCS、20…蓄電池ユニット、21…蓄電池通信部、22…蓄電池、22a…蓄電池本体、22b…蓄電池PCS、30…HEMS、31…HEMS通信部、32…HEMS制御部、33…記憶部、41,42…電流センサ L1 ... grid power line, L2 ... power output line, L3 ... power input / output line, P1, P2 ... confluence, 1 ... grid power supply, 2 ... load equipment, 10 ... fuel cell unit, 11 ... fuel cell communication unit, 12 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Fuel cell control part, 13 ... Fuel cell, 13a ... Fuel cell main body, 13b ... Fuel cell PCS, 20 ... Storage battery unit, 21 ... Storage battery communication part, 22 ... Storage battery, 22a ... Storage battery main body, 22b ... Storage battery PCS, 30 ... HEMS, 31 ... HEMS communication unit, 32 ... HEMS control unit, 33 ... storage unit, 41, 42 ... current sensor
Claims (7)
電力負荷と前記蓄電池の充電とに使用される電力を出力するよう前記燃料電池を制御する燃料電池制御部と、
前記蓄電池を制御する蓄電池制御部と、を有し、
前記蓄電池制御部は、前記電力負荷の小さい所定期間において、前記燃料電池の出力を一定値以上に保つように、前記蓄電池が満充電となるまで前記蓄電池を連続的に充電する連続充電制御を行うことを特徴とする電力制御システム。 A power control system for controlling a fuel cell and a storage battery,
A fuel cell control unit for controlling the fuel cell to output electric power used for power load and charging of the storage battery;
A storage battery control unit for controlling the storage battery,
The storage battery control unit performs continuous charge control for continuously charging the storage battery until the storage battery is fully charged so that the output of the fuel cell is maintained at a predetermined value or more in a predetermined period when the power load is small. A power control system characterized by that.
前記一定値とは、前記低出力領域と前記高出力領域との境界付近の値以上であることを特徴とする請求項1に記載の電力制御システム。 In the fuel cell, the power generation efficiency linearly changes in the low output region, and the power generation efficiency becomes substantially saturated in the high output region,
The power control system according to claim 1 , wherein the constant value is equal to or greater than a value near a boundary between the low output region and the high output region.
前記所定期間の開始時における前記蓄電池の充電可能量を取得する取得手段と、
前記所定期間における電力負荷パターンを予測する予測手段と、
前記取得手段により取得された前記充電可能量と前記予測手段により予測された前記電力負荷パターンとに基づいて、前記所定期間における前記蓄電池の充電スケジュールを決定する決定手段と、を含むことを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の電力制御システム。 The storage battery control unit
Obtaining means for obtaining a chargeable amount of the storage battery at the start of the predetermined period;
Predicting means for predicting a power load pattern in the predetermined period;
Determining means for determining a charging schedule of the storage battery in the predetermined period based on the chargeable amount acquired by the acquiring means and the power load pattern predicted by the predicting means. The power control system according to any one of claims 1 to 4 .
前記蓄電池を制御する蓄電池制御部を有し、
前記燃料電池は、電力負荷と前記蓄電池の充電とに使用される電力を出力し、
前記蓄電池制御部は、前記電力負荷の小さい所定期間において、前記燃料電池の出力を一定値以上に保つように、前記蓄電池が満充電となるまで前記蓄電池を連続的に充電する連続充電制御を行うことを特徴とする制御装置。 A control device used in a power control system for controlling a fuel cell and a storage battery,
A storage battery control unit for controlling the storage battery;
The fuel cell outputs power used for power load and charging of the storage battery,
The storage battery control unit performs continuous charge control for continuously charging the storage battery until the storage battery is fully charged so that the output of the fuel cell is maintained at a predetermined value or more in a predetermined period when the power load is small. A control device characterized by that.
電力負荷と前記蓄電池の充電とに使用される電力を出力するよう前記燃料電池を制御するステップAと、
前記蓄電池を制御するステップBと、を有し、
前記ステップBは、前記電力負荷の小さい所定期間において、前記燃料電池の出力を一定値以上に保つように、前記蓄電池が満充電となるまで前記蓄電池を連続的に充電する連続充電制御を行うことを特徴とする電力制御方法。 A power control method for controlling a fuel cell and a storage battery,
Controlling the fuel cell to output power used for power load and charging of the storage battery; and
And step B for controlling the storage battery,
The step B performs continuous charge control for continuously charging the storage battery until the storage battery is fully charged so that the output of the fuel cell is maintained at a predetermined value or more in a predetermined period when the power load is small. A power control method characterized by the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011281506A JP5897899B2 (en) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | Power control system, control device, and power control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011281506A JP5897899B2 (en) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | Power control system, control device, and power control method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013131449A JP2013131449A (en) | 2013-07-04 |
JP5897899B2 true JP5897899B2 (en) | 2016-04-06 |
Family
ID=48908835
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011281506A Active JP5897899B2 (en) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | Power control system, control device, and power control method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5897899B2 (en) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5869539B2 (en) * | 2013-09-05 | 2016-02-24 | 大和ハウス工業株式会社 | Power supply system |
JP6280741B2 (en) * | 2013-12-27 | 2018-02-14 | 大和ハウス工業株式会社 | Power supply system |
WO2015122097A1 (en) * | 2014-02-17 | 2015-08-20 | 日産自動車株式会社 | Fuel cell system and control method for fuel cell system |
JP6432095B2 (en) * | 2014-04-22 | 2018-12-05 | 大和ハウス工業株式会社 | Power supply system |
FR3024290A1 (en) | 2014-07-23 | 2016-01-29 | Gdf Suez | ENERGY GENERATION SYSTEM COMPRISING A FUEL CELL AND RECHARGEABLE BATTERY AND METHODS USING SUCH A DEVICE |
DE102015221613A1 (en) * | 2015-11-04 | 2017-05-04 | Robert Bosch Gmbh | Method for operating an electrical storage unit, and method for operating a power generating unit |
JP7369634B2 (en) * | 2020-02-13 | 2023-10-26 | 東京瓦斯株式会社 | distributed power supply |
JP7446141B2 (en) * | 2020-03-30 | 2024-03-08 | 大阪瓦斯株式会社 | Energy systems and how they operate |
CN111114532B (en) * | 2020-03-31 | 2020-08-21 | 潍柴动力股份有限公司 | Control method of fuel cell vehicle and vehicle control unit |
JP2024137275A (en) * | 2023-03-24 | 2024-10-07 | 株式会社豊田中央研究所 | Fuel Cell Control System |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05182675A (en) * | 1991-07-04 | 1993-07-23 | Shimizu Corp | Method for controlling output of fuel cell |
JP2004342461A (en) * | 2003-05-15 | 2004-12-02 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system |
JP2005044531A (en) * | 2003-07-22 | 2005-02-17 | Daihatsu Motor Co Ltd | Fuel cell system |
WO2006006222A1 (en) * | 2004-07-09 | 2006-01-19 | Kajima Corporation | Fuel cell system suppressing variation in power consumption of entire system, its controlling method and building structure |
JP5094058B2 (en) * | 2006-06-30 | 2012-12-12 | 三洋電機株式会社 | Power system |
JP4505475B2 (en) * | 2007-01-29 | 2010-07-21 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell system |
JP5101583B2 (en) * | 2009-09-16 | 2012-12-19 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell vehicle |
-
2011
- 2011-12-22 JP JP2011281506A patent/JP5897899B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013131449A (en) | 2013-07-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5897899B2 (en) | Power control system, control device, and power control method | |
JP5663645B2 (en) | Control apparatus and control method | |
JP5890513B2 (en) | Control device, control system, and storage battery control method | |
EP2983265B1 (en) | Electric power conversion device, control system, and control method | |
JP5891386B2 (en) | Power control apparatus and power supply system using the same | |
JP2012123637A (en) | Charge controller, control method of charge controller, charge/discharge controller, control method of charge/discharge controller, control program, and recording medium | |
JP2011250673A (en) | Energy controller and control method | |
JP6166512B2 (en) | Control device, power system, and control method | |
JP2007259598A (en) | Power storage-supply device, and method | |
JP6820677B2 (en) | Power management equipment and programs | |
JP7032248B2 (en) | Power management equipment and programs | |
JP5995804B2 (en) | Storage system management device and control target value determination method | |
US9727038B2 (en) | Fuel cell control using pseudo power consumption | |
KR102268723B1 (en) | System and method for controlling charging rate | |
JP5773768B2 (en) | Building power supply system and building power supply method | |
JP5507946B2 (en) | Battery control unit | |
JP6183758B2 (en) | Power control apparatus, power supply system using the same, and power control method | |
WO2016039195A1 (en) | Energy management apparatus, energy management method, and energy management program | |
JP6523120B2 (en) | Power supply system | |
JP6378955B2 (en) | Power supply system | |
WO2015170626A1 (en) | Independent power supply system | |
JP6637402B2 (en) | Energy management device, control method thereof, and thermoelectric supply system | |
JP2015139315A (en) | Power management device, power management method, and program | |
EP2763229B1 (en) | Energy management system, energy management device, and power management method | |
JP2012165605A (en) | Power supply system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20141015 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150722 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150728 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150928 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160202 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160303 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5897899 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |