JP5906141B2 - 電力供給システム及び電力供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、系統電源と連系する燃料電池装置を用いて電力を供給する電力供給システム及び電力供給方法に係り、系統電源からの電力供給が中断した停電時にも燃料電池装置からの出力電力を供給する電力供給システム及び電力供給方法に関する。

住宅や商業施設等の建物内における電力負荷に対して電力を供給するシステムとして、建物内または建物が建てられた敷地内に分散電源を設置し、分散電源が系統電源と連系して電力を供給するシステムは、既によく知られている。このような分散電源型の電力供給システムは、東日本大震災以降、系統電源を保有する電力会社からの電力供給だけでは電力需要を賄いきれないと懸念されてきてから、注目を集めている。

上記の電力供給システムに用いられる分散型電源の一例としては、燃料電池装置が挙げられるが、燃料電池装置が系統電源と連系して電力を供給する構成では、設備上の不具合や災害等によって系統電源からの電力供給が中断すると、燃料電池装置が停止して電力の供給が中断してしまう。その後、系統電源が復旧すると、燃料電池装置は、再始動して再び電力を供給することが可能となる。

一方で、系統電源からの電力供給が中断してから系統電源が復旧するまでの期間において、燃料電池装置を稼働させて非常用電源として利用することが求められており、このようなニーズに対して、近年、系統電源からの電力供給が中断して停電となった場合においても燃料電池装置を停止状態から再始動させることが可能なシステムが開発されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の非常電源システムでは、系統電源からの電力供給が中断して燃料電池装置が停止すると、二次電池等からなる蓄電装置から分電盤の母線を介して供給される電力により燃料電池装置を再始動させることが可能である。再始動後は、燃料電池装置から出力された電力が分電盤の母線を介して負荷に供給されるようになる。これにより、系統電源からの電力供給が中断している間にも燃料電池装置からの出力電力を負荷に供給し続けることが可能になる。

特許第４８６８８８３号公報

ところで、停電によって停止した燃料電池装置が再始動して再び電力を出力するようになるためには、燃料電池装置に発電用の電力を供給する一方で、系統電源が復旧したことを検知することが必要である。これに対して、図７に示すように、電流が流れる方向から見て蓄電装置を分電盤の上流側に設置し、蓄電装置からの放電電力を分電盤の母線を介して燃料電池装置に供給すれば、停電中に燃料電池装置を再始動させて当該燃料電池装置による電力出力を再開することが可能となる。図７は、比較例に係る電力供給システムの構成を示す図である。

具体的に説明すると、図７に示された構成において蓄電装置から電力が放電されることにより、例え系統電源が復旧していなかったとしても、燃料電池装置の電力出力を制御するユニットに、擬似的に系統電源が復旧したと判断させることが可能となる。この結果、系統電源の復旧前の時点であっても、あたかも系統電源からの電力供給が再開された場合のように燃料電池装置による電力出力を再開させることが可能となる。

しかしながら、図７に示された電力供給システムでは、蓄電装置からの放電電力を燃料電池装置に供給するために敷設された回路が分電盤の母線と繋がっている。このため、蓄電装置から燃料電池装置に電力を供給している期間中、分電盤の母線に導通状態で接続されている電力負荷が存在すると、燃料電池装置のみならず、当該電力負荷にも蓄電装置からの放電電力が供給されることになる。かかる場合、電力負荷に供給される分の電力量いかんによっては、燃料電池装置を再始動させるための電力を確保することが困難になってしまうことがある。

そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、系統電源からの電力供給が中断している期間中に蓄電装置からの放電電力を供給することで燃料電池装置による電力出力を再開させる構成において、燃料電池装置再始動用の電力を確保して燃料電池装置による電力出力を確実に再開させることが可能な電力供給システムを提供することである。
また、本発明の他の目的は、系統電源からの電力供給が中断している期間中に蓄電装置からの放電電力を供給することで燃料電池装置による電力出力を再開させる場合に、燃料電池装置再始動用の電力を確保して燃料電池装置による電力出力を確実に再開させることが可能な電力供給方法を提供することである。

前記課題は、本発明の電力供給システムによれば、系統電源からの電力供給がなされているときには該系統電源と連系して電力を出力する燃料電池装置と、前記系統電源からの供給電力、及び、前記燃料電池装置からの出力電力を蓄電し、蓄電した電力を放電する蓄電装置と、前記系統電源及び前記燃料電池装置が接続された分電盤と、該分電盤の母線から切り離されており、前記蓄電装置からの放電電力を送電するために前記蓄電装置から延出した２つの回路と、該２つの回路のうち、前記燃料電池装置に向かう第１の回路とは異なる第２の回路中に設けられ、該第２の回路を通じて送電される電力の電圧を前記系統電源からの供給電力の電圧と同じ大きさになるように変圧する変圧器と、前記第２の回路にて送電される前記蓄電装置からの放電電力の電圧のうち、前記変圧器により変圧された後の変圧後電圧を検出する検出部と、前記燃料電池装置による電力出力の許否を判定する判定部と、を有し、前記燃料電池装置は、前記系統電源からの電力供給が中断すると、一度停止してから、前記第１の回路にて前記蓄電装置からの放電電力が供給されることにより停止状態から再始動し、前記蓄電装置は、前記系統電源からの電力供給が中断すると、前記第２の回路を通じた放電を一度中断してから、前記燃料電池装置が再始動したときに前記第２の回路を通じた放電を再開し、前記判定部は、前記燃料電池装置が再始動した時点では前記燃料電池装置による電力出力を規制し、前記検出部が前記変圧後電圧を検出したときに前記燃料電池装置による電力出力を再許可することにより解決される。

上記の電力供給システムでは、分電盤の母線から切り離された２つの回路のうちの一方、すなわち、第１の回路を通じて蓄電装置からの放電電力を燃料電池装置に供給することとなる。これにより、蓄電装置から燃料電池装置に向けて送電された電力が、分電盤の母線に接続された電力負荷に供給されないようになるので、蓄電装置からの放電電力を燃料電池装置再始動用の電力として確保することが容易となる。
また、分電盤の母線から切り離された２つの回路のうちの他方、すなわち、第２の回路上には、同回路にて供給される電力の電圧を系統電源からの供給電力の電圧と同じ大きさになるように変圧する変圧器が設けられている。ここで、系統電源からの電力供給の有無に応じて燃料電池装置による電力出力の許否を判断する判定部が設けられている場合、蓄電装置からの放電電力の電圧であって上記の変圧器によって変圧された後の変圧後電圧が検出された際に、判定部は、系統電源が復旧したと擬似的に判断するようになる。これにより、判定部は、系統電源が復旧する前段階であっても燃料電池装置の電力出力を再許可するようになる。
以上のように、本発明の電力供給システムであれば、系統電源からの電力供給が中断している期間中、蓄電装置からの放電電力のうち、燃料電池装置再始動に用いる分を確保した上で、系統電源が復旧したと判定部に擬似的に判断させることにより燃料電池装置による電力出力を確実に再開させることが可能となる。

また、上記の電力供給システムにおいて、前記燃料電池装置からの出力電力を送電するために敷設された回路は、前記分電盤の母線に接続された分電盤側回路と、前記蓄電装置に接続された蓄電装置側回路とに分かれており、前記燃料電池装置は、前記系統電源からの電力供給がなされている期間中、前記分電盤側回路のみを通じて電力を出力し、前記系統電源からの電力供給が中断している期間中、前記蓄電装置側回路のみを通じて電力を出力すると、好適である。
このように、系統電源からの電力が中断している期間中、燃料電池装置が蓄電装置からの放電電力を燃料電池装置に送電するために敷設された回路が分電盤から切り離されるようになっていれば、燃料電池装置から出力された電力が系統電源側に電力が逆潮流してしまうのを抑制することが可能になる。

また、上記の電力供給システムにおいて、前記蓄電装置は、前記分電盤の母線と、電力負荷の中で予め特定された特定負荷との間に配置され、前記第１の回路は、前記特定負荷に向かう分岐回路と、前記蓄電装置に向かう分岐回路とに分岐しており、前記第１の回路のうち、前記蓄電装置に向かう前記分岐回路は、前記系統電源からの電力供給が中断したときにのみ通電状態となり、前記第１の回路のうち、前記特定負荷に向かう前記分岐回路は、前記系統電源からの電力供給がなされているとき及び前記系統電源からの電力供給が中断しているときのいずれにおいても通電状態となっていると、より一層好適である。
このように、蓄電装置が分電盤の母線と特定負荷との間に配置されている構成、換言すると、特定負荷から見て分電盤よりも蓄電装置の方が電力供給回路の下流側に位置する構成であれば、停電時に蓄電装置からの放電電力が、分電盤の母線に接続された電力負荷へ送電されてしまうのを抑えることができる。これにより、蓄電装置からの放電電力のうち、燃料電池装置再始動に用いる分を確保することがより容易になる。

また、上記の電力供給システムにおいて、前記第１の回路のうち、前記蓄電装置に向かう前記分岐回路の状態を制御するためのオンオフスイッチと、前記系統電源からの電力供給の有無を検知し、該電力供給が無くなったときに停電信号を発信する停電検知部と、該停電検知部が発信した前記停電信号を受信した際に、前記蓄電装置に向かう前記分岐回路の状態を通電状態とするために前記オンオフスイッチの状態をオフ状態からオン状態に切り替えるスイッチコントローラと、を更に有すると、さらに好適である。
このように、系統電源からの電力供給が中断して燃料電池装置が停止したときに、燃料電池装置を再始動させるために蓄電装置の放電電力を燃料電池装置に向けて送電するための経路を迅速かつ容易に確保することが可能となる。

また、上記の電力供給システムにおいて、前記蓄電装置は、前記分電盤の母線と、電圧が前記変圧器によって前記変圧後電圧に変圧された前記蓄電装置からの放電電力が供給される前記電力負荷として特定された他の特定負荷と、の間に配置され、前記第２の回路は、前記蓄電装置と前記他の特定負荷との間に敷設されており、前記系統電源からの電力供給が中断すると、前記第２の回路は、一度非通電状態となってから、前記系統電源からの電力が中断している期間中、前記燃料電池装置が再始動したときに再び通電状態となると、尚一層好適である。
このように、系統電源からの電力供給が中断した際に、第２の回路が一度非通電状態となってから燃料電池装置が再始動した時点で再び通電状態となれば、第２の回路において変圧器により変圧された変圧後電圧を検出する検出器が、当該変圧後電圧を一度検出しなくなり、その後に再び当該変圧後電圧を検出するようになる。これにより、判定部は、停電状態にあった系統電源が復旧したと擬似的に判断するようになり、燃料電池装置による電力供給を再許可するようになる。すなわち、上記の構成では、系統電源が復旧したと判定部に擬似的に判断させるように、第２の回路の状態を意図的に一度非通電状態とし、その後に通電状態に復帰させることとしている。

また、上記の電力供給システムにおいて、前記系統電源からの電力供給が中断している期間のうち、前記蓄電装置からの放電電力を供給されることによって前記燃料電池装置が再始動してから、前記判定部が前記燃料電池装置による電力出力を再許可するまでの間、前記燃料電池装置の状態は、発電することが可能である一方で発電した電力を出力しないアイドリング状態で保持されると、一段と好適である。
系統電源からの電力供給が中断している期間中、燃料電池装置による電力出力を再開するうえで、燃料電池装置の状態が停止状態からアイドリング状態に移行し、かつ、系統電源が復旧したと判定部が擬似的に判断することが必要となる。すなわち、上記の構成であれば、系統電源からの電力供給が中断している期間における燃料電池装置による電力出力の再開を適切に実現することが可能となる。
なお、燃料電池装置の状態がアイドリング状態に移行した後には、外部（例えば、蓄電装置）からの電力供給がなくとも燃料電池装置が自己動作用の電力を発電によって自給するようになる。

さらに、前述の課題は、本発明の電力供給方法によれば、系統電源からの電力供給がなされているときには該系統電源と連系して電力を出力する燃料電池装置と、前記系統電源からの供給電力、及び、前記燃料電池装置からの出力電力を蓄電し、蓄電した電力を放電する蓄電装置と、前記系統電源及び前記燃料電池装置が接続された分電盤と、を用いた電力供給方法であって、前記系統電源からの電力供給が中断したときに前記燃料電池装置を一度停止させ、前記系統電源からの電力供給が中断している期間中に、前記分電盤の母線から切り離された状態で前記蓄電装置から延出している２つの回路のうち、第１の回路にて前記蓄電装置からの放電電力を供給することにより前記燃料電池装置を停止状態から再始動させることと、前記系統電源からの電力供給が中断したときに前記２つの回路のうち、前記第１の回路とは異なる第２の回路を通じた前記蓄電装置の放電を一度中断し、前記系統電源からの電力供給が中断している期間中、前記燃料電池装置が再始動したときに前記第２の回路を通じた前記蓄電装置の放電を再開させることと、前記系統電源からの電力供給が中断している期間中、前記燃料電池装置が再始動した時点では前記燃料電池装置による電力出力を規制し、前記第２の回路にて送電される前記蓄電装置の放電電力の電圧のうち、前記系統電源からの供給電力の電圧と同じ大きさになるように変圧器にて変圧された後の変圧後電圧が検出されたときに前記燃料電池装置による電力出力を再許可することと、を有することにより解決される。

上記の電力供給方法であれば、分電盤の母線から切り離された２つの回路のうち、第１の回路を通じて蓄電装置からの放電電力を燃料電池装置に供給するので、分電盤の母線に接続された電力負荷に蓄電装置からの放電電力が供給されることはなく、蓄電装置からの放電電力を燃料電池装置再始動用の電力として確保することが容易となる。
また、分電盤の母線から切り離された２つの回路のうち、第２の回路上にて送電される蓄電装置の放電電力を変圧器によって変圧した後の変圧後電圧が検出された場合には、系統電源が復旧したと擬似的に判断されるようになり、この結果、系統電源が復旧する前であっても、燃料電池装置の電力出力が再許可されるようになる。
以上のように、本発明の電力供給方法によれば、系統電源からの電力供給が中断している期間中、蓄電装置からの放電電力のうち、燃料電池装置再始動に用いる分を確保した上で、系統電源が復旧したと擬似的に判断されることで燃料電池装置による電力出力を確実に再開させることが可能となる。

本発明の電力供給システムによれば、系統電源からの電力供給が中断している期間中、蓄電装置からの放電電力のうち、燃料電池装置再始動に用いる分を確保し、系統電源が復旧したと判定部に擬似的に判断させることで燃料電池装置による電力出力を確実に再開させることが可能となる。
同様に、本発明の電力供給方法によれば、系統電源からの電力供給が中断している期間中、蓄電装置からの放電電力のうち、燃料電池装置再始動に用いる分を確保し、系統電源が復旧したと擬似的に判断されることで燃料電池装置による電力出力を確実に再開させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る電力供給システムの構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電力供給システムの制御機構を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電力供給システムの通常時の状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電力供給システムの停電時の状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電力供給システムの停電時の状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電力供給システムの停電時の動作についての流れを示す図である。 比較例に係る電力供給システムの構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る電力供給システム及び電力供給方法について、図１〜図７を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電力供給システムの構成を示す図である。図２は、本発明の一実施形態に係る電力供給システムの制御機構を示す図である。図３〜５は、本発明の一実施形態に係る電力供給システムの状態を示す図であり、図３は通常時の状態を示し、図４及び５は停電時の状態を示す。図３〜５において電力供給回路を示す線のうち、太実線の部分は、通電状態にある回路を示し、破線の部分は、非通電状態にある回路を示す。図６は、本発明の一実施形態に係る電力供給システムの停電時の動作についての流れを示す図である。図７は、本発明の他の実施形態に係る電力供給システムの構成を示す図である。

＜＜電力供給システムの概要＞＞
先ず、本発明の一実施形態に係る電力供給システム（以下、本システムともいう）Ｓについて、その概要を説明する。本システムＳは、住宅、商業施設、工場の建屋、店舗等の建物において発生する電力負荷（以下、単に負荷ともいう）に対して電力を供給するものである。以下では、本システムＳが住宅に構築されたケースを例に挙げて説明する。なお、以下に説明する内容については、当然ながら、上述した住宅以外の建物においても適用されるものである。

本システムＳは、系統電源１からの電力（以下、系統電力ともいう）を受電する一方で、系統電源１と連系する分散電源を備えており、当該分散電源からの電力を系統電力とともに負荷に供給する。すなわち、本システムＳは、系統電源１と連系する分散電源を有する分散電源型の電力供給システムである。なお、本システムＳにおいて、系統電力の電圧、より具体的には受電点での電圧は２００Ｖである。また、本システムＳに設けられた分散電源は、図１に示すように、太陽光発電ユニット１０、蓄電装置２０及び燃料電池装置３０である。

本実施形態では、系統電源１からの電力供給がなされているとき（以下、通常時）には上記の分散電源の各々（太陽光発電ユニット１０、蓄電装置２０及び燃料電池装置３０）が系統電源１と連系して運転する一方で、系統電源１からの電力供給が中断されているとき（以下、停電時）には上記の分散電源の各々が系統電源１と解列して自立運転する。すなわち、本システムＳでは、停電時においても、太陽光発電ユニット１０、蓄電装置２０及び燃料電池装置３０の各々が自立運転して電力を供給することが可能である。ここで、停電時とは、設備上の不具合や災害等によって系統電源１の状態が異常となることにより系統電力が供給されない場合のほか、計画停電によって意図的に系統電力の供給が制限される場合を含む。

さらに、本実施形態に係る住宅では、電力供給システムとしての本システムＳが構築されていることに加え、後述のホームサーバ５を住宅内に設置することによってホームエネルギーマネジメントシステム（以下、ＨＥＭＳ）が構築されている。ＨＥＭＳでは、上記のホームサーバ５が住宅内に設置された各種センサと宅内ネットワークを通じて通信することにより、住宅内の負荷状況に関するデータを収集することが可能である。また、ホームサーバ５の機能によって、収集したデータに基づいて住宅内の負荷状況を視覚化した情報を生成し、その情報を住宅の居住者に報知することも可能である。

さらに、ホームサーバ５の機能によって、住宅内の電気消費機器の運転状態や上記の分散電源の運転モードを負荷状況に応じて自動制御することも可能である。なお、宅内ネットワークは、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ケーブルを用いた有線、あるいは、ＩＥＥＥ８０２．１ｘまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を用いた無線によるＩＰネットワークにより構成される。

＜＜電力供給システムの構成＞＞
次に、本システムＳの構成、特に、機器構成及び制御機構について図１及び２を参照しながら説明する。
本システムＳには、図１に示すように、分電盤２、太陽光発電ユニット１０（図１中、ＰＶと表記）、蓄電装置２０、燃料電池装置３０、電力供給回路４０を備えている。さらに、本システムＳには、図２に示された制御機構が備えられている。

分電盤２は、系統電源１及び各分散電源（太陽光発電ユニット１０、蓄電装置２０、燃料電池装置３０）が接続されており、これらの電源からの供給電力を配電するための機器である。より具体的に説明すると、分電盤２の母線３には、住宅内の負荷のうち、後述する特定負荷ＳＬを除くすべての負荷が接続されており、通常時には、各電源からの供給電力が母線３を介して特定負荷ＳＬを除く負荷へ供給されるようになる。図１（図３〜５及び７においても同様）では、図示の都合上、母線３に蓄電装置２０及び燃料電池装置３０のみが接続されているが、同図に示された母線３のうち、開放端となった箇所には、特定負荷ＳＬを除く負荷が接続されている。なお、分電盤２の母線３と、系統電源１（厳密には、住宅内に設けられた系統電力受電用の設備）及び太陽光発電ユニット１０との間には、漏電ブレーカ４（図１等ではＥＬＢと表記）が設置されている。

太陽光発電ユニット１０は、太陽光エネルギーを利用して直流電力を発電し、発電した直流電力を不図示のパワーコンディショナによって交流電力に変換して出力する設備であり、その構成は公知の太陽光発電ユニットと同一である。本実施形態に係る太陽光発電ユニット１０の特徴について説明すると、定格出力が３ｋＷであり、通常時には、系統電源１と連系して発電電力を分電盤２の母線３を介して負荷に供給する一方で、停電時には、系統電源１と解列して自立運転する。本実施形態では、自立運転時、太陽光発電ユニット１０からの出力電力は、後述のＰＶ側自立運転回路Ｃｐを通じて蓄電装置２０に送電され、蓄電装置２０に一度蓄電されるようになっている。

蓄電装置２０は、系統電力、及び、太陽光発電ユニット１０や燃料電池装置３０からの出力電力を蓄電し、蓄電した電力を放電する設備であり、具体的には、不図示の蓄電池、充電器及びインバータをユニット化したものである。蓄電装置２０に設けられている蓄電池としては、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、Ｎａｓ電池、ニッケル水素電池、キャパシタ等、公知の二次電池が利用可能である。なお、本実施形態に係る蓄電装置２０は、蓄電と放電を同時に実行することが可能なフロート利用型の装置である。

本実施形態に係る蓄電装置２０の特徴について説明すると、定格容量が６ｋＷＨであり、通常時には、系統電源１と連系して放電電力を分電盤２の母線３を介して負荷に供給するとともに、２つの専用回路Ｃｓ１，Ｃｓ２を通じて所定の負荷に放電電力を供給する。一方、停電時になると、蓄電装置２０は、系統電源１と解列して自立運転するようになる。そして、自立運転時には、蓄電装置２０からの放電電力が分電盤２の母線３に接続された負荷に供給されなくなる一方で、２つの専用回路Ｃｓ１，Ｃｓ２に接続された負荷には引き続き供給される。

より具体的に説明すると、本実施形態に係る蓄電装置２０からは２つの専用回路Ｃｓ１，Ｃｓ２が延出しており、当該２つの専用回路Ｃｓ１，Ｃｓ２は、いずれも分電盤２の母線３から切り離されている。２つの専用回路Ｃｓ１，Ｃｓ２のうち、一方の専用回路（以下、第１専用回路）Ｃｓ１は、本発明の第１の回路に相当し、図１に示すように、特定負荷ＳＬに接続されている。特定負荷ＳＬとは、住宅内の電力負荷の中で予め特定された負荷のことである。

そして、本実施形態に係る蓄電装置２０は、第１専用回路Ｃｓ１を通じて放電し当該放電電力を特定負荷ＳＬに供給する。ここで、蓄電装置２０は、電力供給回路４０上、分電盤２の母線３と特定負荷ＳＬとの間に配置されている。このため、蓄電装置２０からの放電電力は、分電盤２を経由せずに、第１専用回路Ｃｓ１を通じて蓄電装置２０から直接供給されることになる。

２つの専用回路Ｃｓ１，Ｃｓ２のうち、他方の専用回路（以下、第２専用回路）Ｃｓ２は、本発明の第２の回路に相当し、図１に示すように、他の特定負荷ＡＬに接続されており、その中途位置には変圧器８が設けられている。この変圧器８は、第２専用回路Ｃｓ２を通じて送電される電力の電圧を系統電力の電圧と同じ大きさ、すなわち、２００Ｖに変圧（昇圧）するものであり、その構造については公知である。蓄電装置２０が第２専用回路Ｃｓ２を通じて放電すると、当該放電電力は、その電圧が上記の変圧器８によって１００Ｖから２００Ｖに変圧されたうえで他の特定負荷ＡＬに供給されることになる。つまり、他の特定負荷ＡＬとは、住宅内の電力負荷のうち、電圧が変圧器８によって２００Ｖに変圧された蓄電装置２０からの放電電力（以下、変圧後電圧）が供給されるものとして特定された電力負荷のことである。

また、蓄電装置２０は、電力供給回路４０上、分電盤２の母線３と他の特定負荷ＡＬとの間に配置されている。このため、蓄電装置２０からの放電電力は、第２専用回路Ｃｓ２を通じて送電される間に変圧器８によって２００Ｖまで変圧されたうえで、分電盤２を経由せずに、第２専用回路Ｃｓ２を通じて蓄電装置２０から直接供給されることになる。

なお、特定負荷ＳＬ及び他の特定負荷ＡＬは、例えば、通常時のみならず停電時にも電力を供給する負荷として住宅の居住者が指定した電気消費機器、または、所定の基準に則って強制的に指定された電気消費機器が該当する。ただし、特定負荷ＳＬ及び他の特定負荷ＡＬの決め方については、上記以外の手順に限定されるものではない。

さらに、本実施形態では、停電時になると、蓄電装置２０からの放電電力が、第１専用回路Ｃｓ１のうち、後述する第２分岐回路Ｃｓ１２を通じて燃料電池装置３０に供給されるようになる。

燃料電池装置３０は、外部から供給される燃料を改質して水素を生成し、生成した水素と酸素によって電力を発電し、発電した電力を不図示のパワーコンディショナによって交流電力に変換して出力する設備であり、その構成は公知の燃料電池装置と同一である。本実施形態に係る燃料電池装置３０の特徴について説明すると、定格出力が０．７ｋＷであり、通常時には、系統電源１と連系して発電電力を分電盤２の母線３を介して負荷に供給する。

一方で、系統電力の供給が中断されて停電になると、燃料電池装置３０は、停止して発電及び電力供給を中断するようになる。これは、系統電力の供給が中断された際に燃料電池装置３０からの電力が系統電源１側に逆潮流してしまうのを防止するために燃料電池装置３０が強制停止するようになっているからである。そして、停電となって燃料電池装置３０が一度停止すると、蓄電装置２０からの放電電力が燃料電池装置３０に供給される。これにより、燃料電池装置３０は、停止状態から再始動するようになる。再始動した燃料電池装置３０は、停電中、系統電源１と解列して自立運転するようになる。本実施形態において、燃料電池装置３０は、再始動して自立運転するようになると、後述する燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔを通じて蓄電装置２０に電力を出力するようになる。

なお、本実施形態において、燃料電池装置３０の状態は、本稼働状態、停止状態及びアイドリング状態のうちのいずれかの状態にある。本稼働状態とは、発電することが可能であり発電電力を外部に向けて出力することが可能な状態であり、停止状態とは、発電及び電力出力のいずれも実行することができない状態であり、アイドリング状態とは、発電可能であるものの電力を出力しない状態である。そして、燃料電池装置３０の状態が本稼働状態かアイドリング状態にあるとき、燃料電池装置３０は、発電電力の一部を自己動作分に用いることにより、外部からの電力供給がなくとも自己動作用の電力を発電によって自給するようになる。

電力供給回路４０は、系統電源１や分散電源の各々から供給される電力を送電する際の経路をなし、住宅内に敷設されている。本実施形態において、電力供給回路４０の各部は、主に通常時に用いられる回路、停電時に用いられる回路、通常時及び停電時のいずれにおいても用いられる回路に分類される。通常時に用いられる回路としては、系統電力受電回路Ｃｊ、ＰＶ側出力回路Ｃｖ、燃料電池装置側出力回路Ｃｆ及び蓄放電回路Ｃｂが挙げられる。停電時に用いられる回路としては、ＰＶ側自立運転回路Ｃｐ、燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔが挙げられる。通常時及び停電時の双方で用いられる回路としては、前述した２つの専用回路Ｃｓ１，Ｃｓ２が挙げられる。以下、各回路について詳しく説明する。

系統電力受電回路Ｃｊは、系統電力を受電するための回路であり、住宅内に設置された受電設備と分電盤２内の漏電ブレーカ４との間を連絡している。
ＰＶ側出力回路Ｃｖは、通常時において太陽光発電ユニット１０からの出力電力を分電盤２側に送電するために敷設された回路であり、太陽光発電ユニット１０の出力端子と分電盤２内の漏電ブレーカ４との間を連絡している。

燃料電池装置側出力回路Ｃｆは、通常時において燃料電池装置３０からの出力電力を分電盤２側に送電するために敷設された回路であり、その一端は分電盤２の母線３に接続されている。一方、燃料電池装置側出力回路Ｃｆの他端は、後述する第２切り替えスイッチＳＷ２の常閉端子に接続されている。

蓄放電回路Ｃｂは、蓄電装置２０の入出力端子と分電盤２の母線３との間を連絡している。この蓄放電回路Ｃｂを通じて分電盤２側から蓄電装置２０へ電力が送電されるとともに、蓄電装置２０からの放電電力が分電盤２側に送電される。つまり、本実施形態では、通常時に蓄電装置２０に蓄電するために用いられる蓄電用の回路と、通常時に蓄電装置２０が放電するために用いられる放電用の回路とが、共通の回路になっている。ただし、これに限定されるものではなく、蓄電用の回路と放電用の回路とが別回路になっていることとしてもよい。

そして、上述の系統電力受電回路Ｃｊ、ＰＶ側出力回路Ｃｖ、燃料電池装置側出力回路Ｃｆ及び蓄放電回路Ｃｂは、系統電源１からの電力供給がなされている通常時にのみ通電状態となり、系統電源１からの電力供給が中断している停電時には非通電状態となる。

ＰＶ側自立運転回路Ｃｐは、停電時に太陽光発電ユニット１０が自立運転して電力を出力する際に当該出力電力を送電するために敷設された回路である。このＰＶ側自立運転回路Ｃｐは、分電盤２の母線とは分離しており、本実施形態では太陽光発電ユニット１０と蓄電装置２０との間を連絡している。すなわち、ＰＶ側自立運転回路Ｃｐは、太陽光発電ユニット１０からの出力電力を蓄電装置２０にのみ送電するために敷設された回路である。したがって、本実施形態では、停電時、太陽光発電ユニット１０からの出力電力が蓄電装置２０にのみ送電され、蓄電装置２０に一度蓄電されることになっている。なお、ＰＶ側自立運転回路Ｃｐは、通常時には非通電状態となっており、停電になると通電状態となる。

燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔは、停電時に燃料電池装置３０が自立運転して電力を出力した際に当該出力電力を送電するために敷設された回路である。この燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔは、分電盤２の母線３とは分離しており、その一端側で蓄電装置２０の入力端子に接続されている。本実施形態では、停電となっている期間において、燃料電池装置３０が蓄電装置２０からの放電電力によって再始動し、その後に電力出力を再開するようになると、当該出力電力は、蓄電装置２０のみに送電される。つまり、燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔは、燃料電池装置３０からの出力電力を蓄電装置２０にのみ送電するために敷設された回路である。

より具体的に説明すると、燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔの一端は、蓄電装置２０の入力端子に接続されており、他端は、第２切り替えスイッチＳＷ２の常開端子に接続されている。この第２切り替えスイッチＳＷ２は、燃料電池装置３０からの出力電力の送電先を切り替えるために設置されたＣ接点型のスイッチであり、その共通端子は、燃料電池装置３０と繋がっている。また、第２切り替えスイッチＳＷ２の常閉端子には、上述の燃料電池装置側出力回路Ｃｆが接続されており、常開端子には、燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔが接続されている。

そして、通常時は、第２切り替えスイッチＳＷ２の常閉端子側がオンとなり、燃料電池装置側出力回路Ｃｆ及び燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔのうち、燃料電池装置側出力回路Ｃｆのみが導通状態となる。これにより、通常時には、燃料電池装置３０からの出力電力が分電盤２側に送電されることになる。一方、停電時には、第２切り替えスイッチＳＷ２の常開端子側がオンとなり、燃料電池装置側出力回路Ｃｆ及び燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔのうち、燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔのみが導通状態となる。これにより、停電時には、燃料電池装置３０からの出力電力が蓄電装置２０にのみ送電されることになる。

以上のように本実施形態では、燃料電池装置３０からの出力電力を送電するために敷設された回路が、燃料電池装置側出力回路Ｃｆ及び燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔに分岐しており、通常時と停電時で使用される回路が切り替わるようになっている。なお、燃料電池装置側出力回路Ｃｆは、分電盤２の母線３に接続された分電側回路に相当し、燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔは、蓄電装置２０に接続された蓄電装置側回路に相当する。

そして、通常時には、燃料電池装置側出力回路Ｃｆのみが通電状態となることにより、燃料電池装置３０は、燃料電池装置側出力回路Ｃｆのみを通じて電力を出力するようになり、当該出力電力は、分電盤２を経由して、分電盤２の母線３に接続された負荷に供給されることになる。一方、停電時には、燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔのみが通電状態となることにより、燃料電池装置３０は、燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔのみを通じて電力を出力するようになり、当該出力電力は、すべて蓄電装置２０にのみ送電されて蓄電装置２０に蓄電されることになる。

第１専用回路Ｃｓ１及び第２専用回路Ｃｓ２は、前述したように、分電盤２の母線３から切り離された状態で蓄電装置２０から延出しており、蓄放電回路Ｃｂと同様、蓄電装置２０からの放電電力を送電するために敷設された回路である。換言すると、本実施形態において、蓄電装置２０からの放電電力は、蓄放電回路Ｃｂ及び２つの専用回路Ｃｓ１，Ｃｓ２を通じて送電されることになる。

第１専用回路Ｃｓ１は、特定負荷ＳＬに接続されており、その中途位置で２つの分岐回路に分岐している。一方の分岐回路は、特定負荷ＳＬに向かう分岐回路（以下、第１分岐回路）Ｃｓ１１であり、他方の分岐回路は、蓄電装置２０に向かう分岐回路（以下、第２分岐回路）Ｃｓ１２である。２つの分岐回路のうち、第１分岐回路Ｃｓ１１は、蓄電装置２０からの放電電力を特定負荷ＳＬに向けて送電するために敷設された回路であり、本実施形態では本システムＳの稼働中、常に通電状態となっている。すなわち、通常時及び停電時のいずれにおいても、蓄電装置２０からの放電電力は第１分岐回路Ｃｓ１１を通じて特定負荷ＳＬに供給されることになる。

２つの分岐回路のうち、第２分岐回路Ｃｓ１２は、停電によって停止した燃料電池装置３０に蓄電装置２０からの放電電力を送電して燃料電池装置３０を再始動させるための回路である。また、第２分岐回路Ｃｓ１２の中途位置には、オンオフスイッチとしての第１切り替えスイッチＳＷ１が設置されている。この第１切り替えスイッチＳＷ１は、第２分岐回路Ｃｓ１２の状態を通電状態と非通電状態との間で切り替えるためのものであり、通常時にはオフ状態となっており、停電になるとオン状態となる。したがって、第２分岐回路Ｃｓ１２は、通常時には非通電状態となっており、停電になると通電状態となる。すなわち、第２分岐回路Ｃｓ１２は、系統電源１からの電力供給が中断したときにのみ通電状態となる。

第２専用回路Ｃｓ２は、蓄電装置２０と他の特定負荷ＡＬとの間に敷設されており、その中途位置には前述の変圧器８が設けられている。そして、本実施形態では、通常時及び停電時のいずれにおいても第２専用回路Ｃｓ２は通電状態となっており、蓄電装置２０からの放電電力は、その電圧が変圧器８にて１００Ｖから２００Ｖに変圧された上で、第２専用回路Ｃｓ２を通じて他の特定負荷ＡＬに供給されることになる。

より詳しく説明すると、本実施形態では停電となると、蓄電装置２０が第２専用回路Ｃｓ２を通じた放電を一度中断する。その後、停電によって停止していた燃料電池装置３０が蓄電装置２０からの放電電力によって再起動したときに、蓄電装置２０が第２専用回路Ｃｓ２を通じた放電を再開するようになる。つまり、本実施形態において、第２専用回路Ｃｓ２は、停電となると一時的に非通電状態となり、その後、燃料電池装置３０の再起動に伴って通電状態に復帰する。

次に、本システムＳの制御機構について説明する。本システムＳの制御機構は、図２に示すように、太陽光発電ユニットコントローラ１１と、蓄電装置コントローラ２１と、燃料電池装置コントローラ３１と、前述のホームサーバ５を備えている。また、本システムＳの制御機構を構成する機器には、住宅に設置された各種センサや前述の第１切り替えスイッチＳＷ１及び第２切り替えスイッチＳＷ２が含まれている。なお、上記のセンサの中には、後述する停電検出センサ６や電圧検出センサ７が含まれている。

太陽光発電ユニットコントローラ１１は、電力需給バランスや停電発生の有無等の状況に応じて運転モードを切り替えるために太陽光発電ユニット１０各部を制御するものである。本実施形態では、太陽光発電ユニット１０の運転モードとして、通常時に系統電源１と連系運転する通常運転モード、停電時に系統電源１と解列して自立運転する自立運転モード、及び、発電及び電力出力を行わない停止モードが用意されている。

なお、前述したように、通常運転モードでは、太陽光発電ユニット１０からの出力電力がＰＶ側出力回路Ｃｖを通じて分電盤２側に送電され、自立運転モードでは、太陽光発電ユニット１０からの出力電力がＰＶ側自立運転回路Ｃｐを通じて蓄電装置２０に送電される。ここで、運転モードの切り替えに伴う電力送電回路の切り替えは、太陽光発電ユニット１０の内部で自動的に行われることとしてもよく、あるいは手動で行われることとしてもよい。

蓄電装置コントローラ２１は、電力需給バランスや停電発生の有無等の状況に応じて運転モードを切り替えるために蓄電装置２０各部を制御するものである。本実施形態では、通常時に選択可能な蓄電装置２０の運転モードとして、蓄電及び放電を同時に行う蓄放電モード、蓄電のみ行う蓄電モード、放電のみを行う放電モード、蓄電及び放電のいずれも行わない停止モードが挙げられる。一方、停電時には、系統電源１と解列して自立運転する自立運転モードが選択される。

より具体的に説明すると、通常時において蓄放電モードが選択された場合、蓄電装置２０は、蓄電装置コントローラ２１による制御の下、蓄放電回路Ｃｂを通じて分電盤２側から供給される電力を蓄電しつつ、専用回路Ｃｓ１，Ｃｓ２を通じて蓄電した電力を放電する。また、通常時において放電モードが選択された場合、蓄電装置２０は、蓄放電回路Ｃｂ及び専用回路Ｃｓ１，Ｃｓ２を通じて蓄電した電力を放電する。

他方、停電時になると自立運転モードが実行されるようになり、当該運転モードにおいて蓄電装置２０は、蓄電装置コントローラ２１の制御の下、分電盤２の母線３から分離したＰＶ側自立運転回路Ｃｐや燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔを通じて供給される電力を蓄電しながら、蓄電した電力を放電する。この際、蓄電装置２０は、蓄放電回路Ｃｂを通じ放電を中断するとともに、専用回路Ｃｓ１，Ｃｓ２を通じた放電のみ行う。

さらに、前述したように、本実施形態において蓄電装置コントローラ２１は、停電となると、専用回路Ｃｓ１，Ｃｓ２のうち、第１専用回路Ｃｓ１を通じた放電を続行させる一方で、第２専用回路Ｃｓ２を通じた放電を一時中断する。その後、蓄電装置２０からの放電電力によって燃料電池装置３０が再始動したとき、蓄電装置コントローラ２１は、蓄電装置２０各部を制御して、中断していた第２専用回路Ｃｓ２を通じた放電を再開させる。なお、第２専用回路Ｃｓ２の状態の切り替えについては、蓄電装置コントローラ２１による制御の下、蓄電装置２０の内部で自動的に行われる。

燃料電池装置コントローラ３１は、燃料電池装置３０による発電及び電力出力を制御するものであり、本発明の判定部として、燃料電池装置３０による電力出力の許否を判定するものである。具体的に説明すると、通常時、すなわち、系統電源１からの電力供給がなされている期間において、燃料電池装置コントローラ３１は、燃料電池装置３０による電力出力を許可し、これによって燃料電池装置３０において発電された電力が外部に向けて出力されるようになる。

一方、系統電源１からの電力供給が中断して停電になると、燃料電池装置コントローラ３１は、燃料電池装置３０各部とともにシャットダウンしてオフ状態となる。その後、系統電源１からの電力供給が再開されると、燃料電池装置３０各部が起動し、燃料電池装置コントローラ３１が燃料電池装置３０による電力出力を許可することにより、燃料電池装置３０による発電及び電力出力が再開するようになる。

そして、本実施形態では、前述したように、停電となっている期間中、蓄電装置２０からの放電電力が供給されることにより、燃料電池装置コントローラ３１を含む燃料電池装置３０各部が再始動する。再始動後、燃料電池装置３０の状態は、停止状態からアイドリング状態に移行する。その後、燃料電池装置コントローラ３１は、所定の条件が満たされるようになるまで燃料電池装置３０の状態をアイドリング状態のままで保持する。すなわち、停電時のうち、燃料電池装置３０が再始動してから所定の条件を満たすまでの間では、燃料電池装置コントローラ３１は、燃料電池装置３０による電力出力を規制する。換言すると、本実施形態において、燃料電池装置コントローラ３１は、燃料電池装置３０が再起動した時点では燃料電池装置３０による電力出力を規制する。

所定の条件が満たされるようになると、燃料電池装置３０の状態は、アイドリング状態から本稼働状態に移行する。すなわち、燃料電池装置コントローラ３１は、所定の条件が満たされたときに、燃料電池装置３０による電力出力を再許可するようになる。ここで、燃料電池装置コントローラ３１が燃料電池装置３０による電力出力を許可するにあたり満たすべき所定の条件とは、系統電源１が復旧したと燃料電池装置コントローラ３１が擬似的に判断することである。分かり易く説明すると、系統電源１が復旧していない状態で燃料電池装置コントローラ３１に系統電源１が復旧したと意図的に誤判断させることで、燃料電池装置コントローラ３１は、系統電源１の復旧前の時点であっても、あたかも系統電源１からの電力供給が再開されたものとして燃料電池装置３０による電力出力を再許可するようになる。

なお、系統電源１が復旧する前の時点で系統電源１が復旧したと燃料電池装置コントローラ３１に擬似的に判断させる方法については、後に詳しく説明する。

停電検出センサ６は、本発明の停電検出部に相当し、系統電源１からの電力供給の有無を検知するものである。この停電検出センサ６は、系統電力受電回路Ｃｊ中に設置されており、系統電源１からの電力供給が中断した場合には停電信号を発信する。なお、停電検出センサ６の構成については、公知の停電検出器の構成とほぼ同様である。

電圧検出センサ７は、本発明の検出部に相当し、第２専用回路Ｃｓ２にて送電される蓄電装置２０からの放電電力の電圧のうち、変圧器８により変圧された後の変圧後電圧を検出するものである。この電圧検出センサ７は、例えば、第２専用回路Ｃｓ２において変圧器８の下流側に設置されており、上記の変圧後電圧、すなわち、２００Ｖの電圧を検出した場合には電圧検出信号を燃料電池装置コントローラ３１に向けて発信する。なお、電圧検出センサ７の構成については、公知の電圧検出器の構成とほぼ同様である。

ホームサーバ５は、上述したＨＥＭＳを構築するための主要機器であり、所謂ホームゲートウェイである。このホームサーバ５は、住宅内の電力消費機器のみならず、上述した太陽光発電ユニットコントローラ１１、蓄電装置コントローラ２１及び燃料電池装置コントローラ３１の各々と宅内ネットワークを介して通信することが可能である。ホームサーバ５は、これらのコントローラ１１，２１，３１と通信することにより、太陽光発電ユニット１０や燃料電池装置３０による発電量、蓄電装置２０における蓄電量及び放電量等を示すデータを収集するとともに、これらの分散電源の作動状況（通常運転であるか、自立運転であるか、あるいは停止しているか）を監視する。

また、ホームサーバ５は、宅内ネットワークを通じて、前述の第１切り替えスイッチＳＷ１及び第２切り替えスイッチＳＷ２を遠隔操作することが可能である。すなわち、ホームサーバ５は、本発明のスイッチコントローラとして機能する。より具体的に説明すると、系統電源１からの電力供給が中断して停電になると、ホームサーバ５は、上記の停電検出センサ６から発信された停電信号を受信する。

そして、ホームサーバ５は、停電信号を受信すると、第１専用回路Ｃｓ１の第２分岐回路Ｃｓ１２を通電状態とするために第１切り替えスイッチＳＷ１の状態をオフ状態からオン状態に切り替える。このような構成により、本実施形態では、停電になると、燃料電池装置３０を再始動させるために蓄電装置２０の放電電力を燃料電池装置３０に向けて送電するための経路を、迅速かつ容易に確保することが可能となる。また、ホームサーバ５は、停電検出センサ６からの停電信号を受信すると、燃料電池装置側出力回路Ｃｆを非通電状態とし、かつ、燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔを通電状態とするために第２切り替えスイッチＳＷ２においてオンとなる端子を常閉端子から常開端子に切り替える。

＜＜電力供給システムの動作例＞＞
次に、本システムＳの動作例について説明する。なお、以下に説明する動作例により、本発明の電力供給方法が実現されることになる。すなわち、下記の説明は、本発明の一実施形態に係る電力供給方法の手順に関するものである。

系統電源１からの電力供給がなされている通常時には、図３に示すように、系統電力が系統電力受電回路Ｃｊを通じて受電される一方で、各分散電源、すなわち、太陽光発電ユニット１０、蓄電装置２０及び燃料電池装置３０が系統電源１と連系して電力を供給する。各電源からの電力は、分電盤２の母線３を介して、特定負荷ＳＬ及び他の特定負荷ＡＬを除く負荷に供給される。また、蓄電装置２０からの放電電力の一部は、第１専用回路Ｃｓ１を通じて特定負荷ＳＬに、第２専用回路Ｃｓ２を通じて供給される。

通常時の回路状態について説明すると、系統電力受電回路Ｃｊ、ＰＶ側出力回路Ｃｖ、燃料電池装置側出力回路Ｃｆ、蓄放電回路Ｃｂ、第１専用回路Ｃｓ１の第１分岐回路Ｃｓ１１及び第２専用回路Ｃｓ２が通電状態となり、ＰＶ側自立運転回路Ｃｐ、燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔ及び第１専用回路Ｃｓ１の第２分岐回路Ｃｓ１２が非通電状態となる。

一方、系統電源１からの電力供給が中断して停電となると、図６に示す停電時フローに従い、分散電源が系統電源１と解列して自立運転を行うようになる。具体的に説明すると、系統電源１からの電力供給が中断すると、先ず、燃料電池装置３０が一度停止する（Ｓ００１）。同時に、太陽光発電ユニット１０及び蓄電装置２０の各々の運転モードが自立運転モードに切り替わる（Ｓ００２）。すなわち、太陽光発電ユニット１０及び蓄電装置２０の各々は、系統電源１から解列し、停電時の供給先に電力を供給するようになる。

より詳しく説明すると、図４に示すように、停電時にはＰＶ側出力回路Ｃｖが非通電状態となり、ＰＶ側自立運転回路Ｃｐが通電状態となる。これにより、停電時、太陽光発電ユニット１０からの出力電力は、蓄電装置２０にのみ送電されることになる。

また、停電時には蓄放電回路Ｃｂが非通電状態となり、これに伴い、分電盤２側から蓄電装置２０への送電、及び、蓄電装置２０から分電盤２側への送電が中断されることになる。さらに、停電となると、第２専用回路Ｃｓ２が非通電状態となり（Ｓ００３）、これに伴い、蓄電装置２０から他の特定負荷ＡＬへの電力供給が一時中断するとともに、電圧検出センサ７が上述した変圧後電圧（すなわち、蓄電装置２０からの放電電力の電圧であって変圧器８により変圧された後の電圧）を検出しなくなる。これにより、電圧検出センサ７から電圧検出信号が発信されなくなる。
一方、停電時、第１専用回路Ｃｓ１の第１分岐回路Ｃｓ１１は、依然として通電状態となっているため、蓄電装置２０から特定負荷ＳＬへの電力供給は継続されることになる。

さらに、停電になると、停電検出センサ６が停電を検出して停電信号を発信し、この停電信号を受信したホームサーバ５が第１切り替えスイッチＳＷ１を遠隔操作する。これにより、第１切り替えスイッチＳＷ１の状態がオフ状態からオン状態に切り替えられ（Ｓ００４）、第１専用回路Ｃｓ１の第２分岐回路Ｃｓ１２が通電状態となる。かかる状態において、蓄電装置２０が第１専用回路Ｃｓ１を通じて放電すると、当該放電電力の一部が第２分岐回路Ｃｓ１２を通じて燃料電池装置３０に供給されるようになる。このように、蓄電装置２０からの放電電力が供給されることにより、燃料電池装置３０は、停止状態から再始動するようになる（Ｓ００５）。これにより、燃料電池装置３０各部が起動し、燃料電池装置３０の状態が停止状態からアイドリング状態に移行する。

より具体的に説明すると、燃料電池装置３０が再始動した時点で、第２専用回路Ｃｓ２は依然として非通電状態となっており、電圧検出センサ７は電圧検出信号を発信していない状態にある。換言すると、燃料電池装置コントローラ３１は、上記の電圧検出信号を受信していない状態にある。かかる状態において、燃料電池装置コントローラ３１は、系統電源１からの電力供給が依然として中断されていると判断し、燃料電池装置３０による電力出力を規制する。このため、再起動した時点での燃料電池装置３０の状態は、アイドリング状態となる。

そして、燃料電池装置３０の状態がアイドリング状態に移行したことを端緒として、第２専用回路Ｃｓ２が通電状態に復帰し（Ｓ００６）、蓄電装置２０が第２専用回路Ｃｓ２を通じた放電を再開するようになる。より具体的に説明すると、蓄電装置コントローラ２１は、燃料電池装置３０が再始動したときに、不図示の電子回路により蓄電装置２０内部で第２専用回路Ｃｓ２の状態を通電状態に切り替える。なお、蓄電装置コントローラ２１は、燃料電池装置３０が再始動したことを、ホームサーバ５との通信あるいは他の機器（例えば、第１切り替えスイッチＳＷ１のオンオフ状況を報知する機器）からの出力信号により認識する。

蓄電装置２０が第２専用回路Ｃｓ２を通じた放電を再開することで、電圧検出センサ７が変圧後電圧を検出するようになり（Ｓ００７）、その結果、電圧検出センサ７から燃料電池装置コントローラ３１に向けて電圧検出信号が発信されるようになる。そして、燃料電池装置コントローラ３１は、電圧検出信号を受信すると、系統電源１が復旧したと擬似的に判断するようになり、これを端緒として、燃料電池装置３０の状態をアイドリング状態から本稼働状態に移行させる。すなわち、本実施形態において、燃料電池装置コントローラ３１は、電圧検出センサ７が変圧後電圧を検出したときに燃料電池装置３０による電力出力を再許可する。

具体的に説明すると、本実施形態では、蓄電装置２０からの放電電力の送電ラインとして第２専用回路Ｃｓ２を設け、第２専用回路Ｃｓ２にて送電される電力の電圧を、系統電力の電圧とほぼ同じ大きさになるように変圧器８にて変圧している。かかる構成では、燃料電池装置コントローラ３１が、第２専用回路Ｃｓ２を通じて送電される電力のうち、変圧器８によって電圧が変圧された後の電力を系統電力とみなすようになる。このため、電圧検出センサ７が変圧後電圧を検出しなくなった場合、燃料電池装置コントローラ３１は、系統電源１からの電力供給が中断したと擬似的に判断するようになる。さらに、その後に電圧検出センサ７が変圧後電圧を再び検出するようになった場合、燃料電池装置コントローラ３１は、系統電源１からの電力供給が再開したと擬似的に判断するようになる。

以上のように、本実施形態では、電圧検出センサ７が変圧後電圧を検出しない状況から変圧後電圧を検出する状況に移行させることで、系統電源１からの電力供給が再開したと燃料電池装置コントローラ３１が擬似的に判断するようになる。つまり、本実施形態では、第２専用回路Ｃｓ２を通じて送電される電力の電圧を変圧器８によって２００Ｖに変圧することによって、系統電力に相当する電力を擬似的に作り出している。そして、停電中、系統電源１が復旧していない段階で燃料電池装置コントローラ３１に系統電源１が復旧したと誤判断させるため、停電となった時点で第２専用回路Ｃｓ２を意図的に非通電状態とし、その後に通電状態に復帰させることしている。

以上のような手順により、燃料電池装置３０が本稼働状態となると、ホームサーバ５が第２切り替えスイッチＳＷ２を遠隔操作し、第２切り替えスイッチＳＷ２においてオンとなる端子を常閉端子（分電盤２側の端子）から常開端子（蓄電装置２０側の端子）へ切り替える（Ｓ００８）。これにより、図５に示すように、燃料電池装置側出力回路Ｃｆが非通電状態となり、燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔが通電状態となる。その後、燃料電池装置３０による電力出力が再開され（Ｓ００９）、当該電力が燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔを通じて送電されるようになる。ここで、燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔの末端が蓄電装置２０に接続されているので、停電中、燃料電池装置３０が再始動後に出力する電力は、すべて一度蓄電装置２０に蓄電されるようになっている。

なお、本実施形態に係る燃料電池装置３０は、再始動した以降、発電した電力の一部を自己消費用に充てることが可能であるので、再始動後に蓄電装置２０からの放電電力の供給を中断しても本稼働状態又はアイドリング状態のままで維持されるようになる。かかる理由により、ホームサーバ５は、燃料電池装置３０による電力出力の再開に併せて第１切り替えスイッチＳＷ１をオフとする（Ｓ０１０）。この結果、図５に示すように、第１専用回路Ｃｓ１の第２分岐回路Ｃｓ１２が非通電状態となり、蓄電装置２０から燃料電池装置３０への電力供給が終了する。

それ以降、停電が続いている限り、太陽光発電ユニット１０及び燃料電池装置３０の各々が出力する電力は、それぞれの自立運転回路Ｃｐ，Ｃｔを通じて蓄電装置２０へ送電されるようになる。一方で、蓄電装置２０は、自立運転回路Ｃｐ，Ｃｔを通じて送電される太陽光発電ユニット１０及び燃料電池装置３０の各々の出力電力を蓄電しながら、２つの専用回路Ｃｓ１，Ｃｓ２の各々を通じて蓄電した電力を放電する。このとき、第１専用回路Ｃｓ１のうち、特定負荷ＳＬに接続された第１分岐回路Ｃｓ１１のみが通電状態となっているので、蓄電装置２０からの放電電力が引き続き特定負荷ＳＬに供給されることになる。

そして、系統電源１が復旧して系統電力の供給が再開されると（Ｓ０１１）、ホームサーバ５が第２切り替えスイッチＳＷ２を遠隔操作する。かかる操作により、第２切り替えスイッチＳＷ２においてオンとなる端子が、常開端子（蓄電装置２０側の端子）から常閉端子（分電盤２側の端子）へ切り替えられる（Ｓ０１２）。これと同時に、太陽光発電ユニット１０及び蓄電装置２０の各々の運転モードが通常運転モードに切り替わる（Ｓ０１３）。この結果、本システムＳの各部が停電前の状態、具体的には図３に示す状態に復元し、各分散電源は、系統電源１と連系して各負荷に電力を供給するようになる。

以上のように、本システムＳでは、停電となった場合に燃料電池装置３０を一度停止させ、その後、蓄電装置２０からの放電電力を供給することにより燃料電池装置３０を停止状態から再始動する。そして、燃料電池装置３０が再始動した後に、燃料電池装置コントローラ３１が、電圧検出センサ７からの電圧検出信号を受信して系統電源１が復旧したと擬似的に判断することにより、停電である期間中にもかかわらず、燃料電池装置３０による電力出力が再開するようになる。したがって、本実施形態では、設備上の不具合や災害等の理由で停電となる場合、若しくは、計画停電等によって意図的に停電となる場合のいずれにおいても、ガス等の燃料を供給しさえすれば、燃料電池装置３０が発電して当該発電電力を供給するので、例えば、長期間の停電時にも電力を確保することが可能となる。

また、本システムＳでは、停電時に蓄電装置２０から燃料電池装置３０を供給するために敷設された回路が、分電盤２の母線３から切り離されている。これにより、蓄電装置２０から燃料電池装置３０に向けて送電された電力が、分電盤２の母線３に接続された電力負荷に供給されることはなく、蓄電装置２０からの放電電力を燃料電池装置３０再始動用の電力として確保することが容易となる。

特に、本実施形態では、回路上、蓄電装置２０が分電盤２の母線３と特定負荷ＳＬとの間に配置されている。これにより、蓄電装置２０からの放電電力のうち、燃料電池装置３０再始動に用いる分を確保することがより容易になる。
より分かり易く説明すると、例えば、系統電源１から電流が流れてくる方向において蓄電装置２０が漏電ブレーカ４よりも上流側に配置された構成では、停電時に蓄電装置２０が放電する際、当該放電電力は、燃料電池装置３０のみならず、分電盤２の母線３に接続された負荷にまで送電されることになる。このため、燃料電池装置３０への電力供給が間に合わず、燃料電池装置３０を停止状態から再始動させることが困難になる可能性がある。

これに対して、本実施形態のように、特定負荷ＳＬから見て蓄電装置２０の方が分電盤２よりも下流側に位置する構成であれば、停電時、蓄電装置２０からの放電電力が分電盤２の母線３に接続された負荷に送電されてしまうのを抑えることができる。この結果、比較的小容量の蓄電装置２０で本システムＳを構築することが可能となり、以て、蓄電装置２０の大型化を避け、設置スペースやシステム構築コストの増加を抑制することが可能となる。

また、本システムＳでは、前述したように、第２専用回路Ｃｓ２を通じて送電される電力の電圧を変圧器８によって２００Ｖに変圧することによって、系統電力に相当する電力を擬似的に作り出している。そして、停電となった時点で第２専用回路Ｃｓ２を意図的に非通電状態とし、その後に通電状態に復帰させることしている。第２専用回路Ｃｓ２が通電状態となると、同回路Ｃｓ２を通じた蓄電装置２０の放電が再開され、これに伴って、電圧検出センサ７が変圧後電圧（すなわち、蓄電装置２０からの放電電力の電圧であって変圧器８により変圧された後の電圧）を再検出するようになる。この変圧後電圧の再検出によって、燃料電池装置コントローラ３１は、系統電源１が復旧したと擬似的に判断するようになり、系統電源１が復旧する前であっても、燃料電池装置３０の電力出力を再許可するようになる。

以上のように、本システムＳでは、停電時、蓄電装置２０からの放電電力のうち、燃料電池装置３０再始動に用いる分を確保しつつ、系統電源１が復旧したと燃料電池装置コントローラ３１に擬似的に判断させることで燃料電池装置３０による電力出力を確実に再開させることが可能となる。

また、本実施形態では、停電時、燃料電池装置３０が再始動してから、燃料電池装置コントローラ３１が燃料電池装置３０による電力出力を再許可するまでの間、燃料電池装置３０の状態は、アイドリング状態で保持される。これは、停電中に燃料電池装置３０による電力出力を再開させるうえで、燃料電池装置３０の状態が停止状態からアイドリング状態に移行し、かつ、系統電源１が復旧したと燃料電池装置コントローラ３１が擬似的に判断することが必要となるためである。つまり、本システムＳは、停電中に燃料電池装置３０の状態をアイドリング状態に移行させるとともに、系統電源１が復旧したと燃料電池装置コントローラ３１に擬似的に判断させるように構成されている。そして、本システムＳでは、上記の構成によって、停電中に燃料電池装置３０からの電力出力の再開を適切に実現することが可能となる。

さらに、本システムＳでは、停電時、燃料電池装置３０からの出力電力がすべて燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔを通じて蓄電装置２０に送電される。すなわち、本実施形態では、燃料電池装置３０からの出力電力を一度蓄電装置２０に蓄電することとしている。このようにすれば、燃料電池装置３０は、蓄電装置２０の容量（蓄電可能な電力量）に応じて電力を出力するようになり、当該出力電力の大きさが定格出力値となるように運転することが可能となる。この結果、例えば燃料電池装置３０の出力電力をそのまま負荷に供給する場合に比して、燃料電池装置３０を効率よく運転させることが可能となる。

なお、本実施形態では、蓄電装置２０として、蓄電及び放電を同時に行うことが可能な装置が用いられている。そして、当該蓄電装置２０は、停電時、燃料電池装置３０が再始動して電力出力を再開するようになってからは、燃料電池装置３０からの出力電力を蓄電しながら、第１専用回路Ｃｓ１の第１分岐回路Ｃｓ１１を通じて、蓄電した電力を特定負荷ＳＬに向けて放電する。これにより、停電となっている期間中、蓄電装置２０における蓄電可能量（既に電力が蓄電された状態にある蓄電装置２０に更に蓄電することができる電力量）を確保し続けることが可能になる。これにより、停電となっている期間中、燃料電池装置３０からの出力電力を蓄電しておく分の容量を蓄電装置２０に確保し続けることができ、以て、燃料電池装置３０を効率よく運転することが可能な状態を持続することが可能となる。

また、本システムＳでは、停電時に各分散電源からの電力を送電するために敷設された回路、具体的には、ＰＶ側自立運転回路Ｃｐ、燃料電池装置側自立運転回路Ｃｔ、第１専用回路Ｃｓ１及び第２専用回路Ｃｓ２の各々が、分電盤２の母線３から分離している。このため、停電時に各分散電源から供給される電力が系統電源１側に逆潮流してしまうのを抑制することが可能になる。

＜＜その他の実施形態＞＞
上記の実施形態では、本発明の電力供給システム及び電力供給方法について、一例を挙げて説明した。ただし、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

また、上記の実施形態では、蓄電装置２０に備えられる二次電池の個数について言及していないが、二次電池の個数については任意の数に設定することが可能である。ここで、複数の二次電池が並列状態で設けられていれば、二次電池が１個のみ設けられている場合に比して、二次電池の劣化速度を遅らせることが可能である。さらに、二次電池が１個しかない場合、当該二次電池の放電及び蓄電の切り替えが頻繁に繰り返される現象、いわゆるチャタリングが発生する虞がある。このチャタリングを防止するために、所定の時間だけ二次電池からの放電を待機しておくことがあり、この間の電力需要に対しては系統電力で補填する形になるので、余計に系統電力を消費することになる。これに対して、二次電池が複数設けられていれば、いずれかの二次電池を放電状態とすることにより、上記のチャタリングを防止することができるので、系統電力の消費量の増加を抑えることが可能になる。

また、上記の実施形態では、分散電源の一つとして太陽光発電ユニット１０が設けられている構成を説明したが、これに限定されるものではなく、地熱、風力及び水力等の太陽光以外の自然エネルギーを利用して発電する発電装置が設けられていることとしてもよい。また、太陽光発電ユニット１０等、燃料電池装置３０以外の発電装置が設けられていない構成であってもよい。ただし、停電時におけるエネルギーの有効利用という観点では、燃料電池装置３０以外の発電装置が設けられている方が望ましい。特に、停電により停止した燃料電池装置３０を再始動させるために蓄電装置２０から電力を放電する構成では、停電となった時点で蓄電装置２０における蓄電量が低い場合を想定して、太陽光発電ユニット１０のように自然エネルギーを利用して発電する設備が設けられていると好適である。

また、上記の実施形態では、停電となると、停電検出センサ６が停電信号を発信し、この停電信号を受信したホームサーバ５が第１切り替えスイッチＳＷ１や第２切り替えスイッチＳＷ２を遠隔操作することとした。ただし、これに限定されるものではなく、例えば、停電となると電磁的に第１切り替えスイッチＳＷ１や第２切り替えスイッチＳＷ２のオンオフを切り替えるような構成、例えば、電子回路を用いてスイッチのオンオフを切り替える構成であってもよい。

Ｓ 本システム
ＡＬ 他の特定負荷
ＳＬ 特定負荷
ＳＷ１ 第１切り替えスイッチ（オンオフスイッチ）
ＳＷ２ 第２切り替えスイッチ
１ 系統電源
２ 分電盤
３ 母線
４ 漏電ブレーカ
５ ホームサーバ（スイッチコントローラ）
６ 停電検出センサ（停電検出部）
７ 電圧検出センサ（検出部）
８ 変圧器
１０ 太陽光発電ユニット
１１ 太陽光発電ユニットコントローラ
２０ 蓄電装置
２１ 蓄電装置コントローラ
３０ 燃料電池装置
３１ 燃料電池装置コントローラ（判定部）
４０ 電力供給回路
Ｃｂ 蓄放電回路
Ｃｆ 燃料電池装置側出力回路（分電盤側回路）
Ｃｊ 系統電力受電回路
Ｃｐ ＰＶ側自立運転回路
Ｃｓ１ 第１専用回路（第１の回路）
Ｃｓ１１ 第１分岐回路
Ｃｓ１２ 第２分岐回路
Ｃｓ２ 第２専用回路（第２の回路）
Ｃｔ 燃料電池装置側自立運転回路（蓄電装置側回路）
Ｃｖ ＰＶ側出力回路

Claims (7)

1. 系統電源からの電力供給がなされているときには該系統電源と連系して電力を出力する燃料電池装置と、
   前記系統電源からの供給電力、及び、前記燃料電池装置からの出力電力を蓄電し、蓄電した電力を放電する蓄電装置と、
   前記系統電源及び前記燃料電池装置が接続された分電盤と、
   該分電盤の母線から切り離されており、前記蓄電装置からの放電電力を送電するために前記蓄電装置から延出した２つの回路と、
   該２つの回路のうち、前記燃料電池装置に向かう第１の回路とは異なる第２の回路中に設けられ、該第２の回路を通じて送電される電力の電圧を前記系統電源からの供給電力の電圧と同じ大きさになるように変圧する変圧器と、
   前記第２の回路にて送電される前記蓄電装置からの放電電力の電圧のうち、前記変圧器により変圧された後の変圧後電圧を検出する検出部と、
   前記燃料電池装置による電力出力の許否を判定する判定部と、を有し、
   前記燃料電池装置は、前記系統電源からの電力供給が中断すると、一度停止してから、前記第１の回路にて前記蓄電装置からの放電電力が供給されることにより停止状態から再始動し、
   前記蓄電装置は、前記系統電源からの電力供給が中断すると、前記第２の回路を通じた放電を一度中断してから、前記燃料電池装置が再始動したときに前記第２の回路を通じた放電を再開し、
   前記判定部は、前記燃料電池装置が再始動した時点では前記燃料電池装置による電力出力を規制し、前記検出部が前記変圧後電圧を検出したときに前記燃料電池装置による電力出力を再許可することを特徴とする電力供給システム。
2. 前記燃料電池装置からの出力電力を送電するために敷設された回路は、前記分電盤の母線に接続された分電盤側回路と、前記蓄電装置に接続された蓄電装置側回路とに分かれており、
   前記燃料電池装置は、前記系統電源からの電力供給がなされている期間中、前記分電盤側回路のみを通じて電力を出力し、前記系統電源からの電力供給が中断している期間中、前記蓄電装置側回路のみを通じて電力を出力することを特徴する請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記蓄電装置は、前記分電盤の母線と、電力負荷の中で予め特定された特定負荷との間に配置され、
   前記第１の回路は、前記特定負荷に向かう分岐回路と、前記燃料電池装置に向かう分岐回路とに分岐しており、
   前記第１の回路のうち、前記燃料電池装置に向かう前記分岐回路は、前記系統電源からの電力供給が中断したときにのみ通電状態となり、
   前記第１の回路のうち、前記特定負荷に向かう前記分岐回路は、前記系統電源からの電力供給がなされているとき及び前記系統電源からの電力供給が中断しているときのいずれにおいても通電状態となっていることを特徴とする請求項２に記載の電力供給システム。
4. 前記第１の回路のうち、前記蓄電装置に向かう前記分岐回路の状態を制御するためのオンオフスイッチと、
   前記系統電源からの電力供給の有無を検知し、該電力供給が無くなったときに停電信号を発信する停電検知部と、
   該停電検知部が発信した前記停電信号を受信した際に、前記蓄電装置に向かう前記分岐回路の状態を通電状態とするために前記オンオフスイッチの状態をオフ状態からオン状態に切り替えるスイッチコントローラと、を更に有することを特徴とする請求項３に記載の電力供給システム。
5. 前記蓄電装置は、前記分電盤の母線と、電圧が前記変圧器によって前記変圧後電圧に変圧された前記蓄電装置からの放電電力が供給される前記電力負荷として特定された他の特定負荷と、の間に配置され、
   前記第２の回路は、前記蓄電装置と前記他の特定負荷との間に敷設されており、
   前記系統電源からの電力供給が中断すると、前記第２の回路は、一度非通電状態となってから、前記系統電源からの電力が中断している期間中、前記燃料電池装置が再始動したときに再び通電状態となることを特徴とする請求項３または４に記載の電力供給システム。
6. 前記系統電源からの電力供給が中断している期間のうち、前記蓄電装置からの放電電力を供給されることによって前記燃料電池装置が再始動してから、前記判定部が前記燃料電池装置による電力出力を再許可するまでの間、前記燃料電池装置の状態は、発電することが可能である一方で発電した電力を出力しないアイドリング状態で保持されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電力供給システム。
7. 系統電源からの電力供給がなされているときには該系統電源と連系して電力を出力する燃料電池装置と、
   前記系統電源からの供給電力、及び、前記燃料電池装置からの出力電力を蓄電し、蓄電した電力を放電する蓄電装置と、
   前記系統電源及び前記燃料電池装置が接続された分電盤と、を用いた電力供給方法であって、
   前記系統電源からの電力供給が中断したときに前記燃料電池装置を一度停止させ、前記系統電源からの電力供給が中断している期間中に、前記分電盤の母線から切り離された状態で前記蓄電装置から延出している２つの回路のうち、第１の回路にて前記蓄電装置からの放電電力を供給することにより前記燃料電池装置を停止状態から再始動させることと、
   前記系統電源からの電力供給が中断したときに前記２つの回路のうち、前記第１の回路とは異なる第２の回路を通じた前記蓄電装置の放電を一度中断し、前記系統電源からの電力供給が中断している期間中、前記燃料電池装置が再始動したときに前記第２の回路を通じた前記蓄電装置の放電を再開させることと、
   前記系統電源からの電力供給が中断している期間中、前記燃料電池装置が再始動した時点では前記燃料電池装置による電力出力を規制し、前記第２の回路にて送電される前記蓄電装置の放電電力の電圧のうち、前記系統電源からの供給電力の電圧と同じ大きさになるように変圧器にて変圧された後の変圧後電圧が検出されたときに前記燃料電池装置による電力出力を再許可することと、を有することを特徴とする電力供給方法。

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