JP6462369B2 - 電力供給システム - Google Patents

Description

本発明は、商用電源と接続され、充放電可能な蓄電装置と、自然エネルギーを利用して発電可能な発電部と、燃料が供給されて発電可能な燃料電池とを具備する電力供給システムの技術に関する。

従来、商用電源と接続され、充放電可能な蓄電装置と、自然エネルギーを利用して発電可能な発電部と、燃料が供給されて発電可能な燃料電池とを具備する電力供給システムの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１に記載の電力供給システムにおいて、太陽光発電部（発電部）及び燃料電池は、商用電源と蓄電装置とを接続する配電線の中途部に接続される。前記電力供給システムにおいて、燃料電池は、太陽光発電部よりも前記蓄電装置側（商用電源からの電力が流通する方向における下流側）に配置される。前記電力供給システムは、太陽光発電部、燃料電池及び商用電源からの電力を検出するセンサ（第三のセンサ）等を具備する。

前記電力供給システムは、太陽光発電部の電力が逆潮流しているときに、蓄電装置を放電してその電力を家庭内負荷の電力として用いることで、太陽光発電部から逆潮流する電力量を増やす電力の供給態様（第二モード）を有する。当該供給態様において、蓄電装置は、前記センサの検出結果に基づいて放電する。

ここで、燃料電池は、燃料となるガスが外部に漏れていないかどうかを検査する都合上、定期的に停止する。また、燃料電池は、所定の場合（お湯の使用量が少ない場合等）に不定期に停止する場合がある。このような停止した燃料電池を起動させるためには外部からの電力供給が必要となる。

前記電力供給システムにおいて、このような燃料電池の起動に要する電力は、燃料電池よりも商用電源側（商用電源からの電力が流通する方向における上流側）に配置される装置、すなわち太陽光発電部及び商用電源からの電力によって賄われることとなる。この場合、前記供給態様において、太陽光発電部の余剰電力量が減ってしまう可能性がある。前記電力供給システムは、この点において改善の余地があった。

特開２０１４−１６５９５３号公報

本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、燃料電池の起動に要する電力として蓄電装置からの電力を用いることができる電力供給システムを提供するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、商用電源と接続され、充放電可能な蓄電装置と、前記商用電源と前記蓄電装置との間に形成される第一の接続部に接続され、自然エネルギーを利用して発電可能な発電部と、前記第一の接続部と前記蓄電装置との間に形成される第二の接続部に接続され、燃料が供給されて発電可能な燃料電池と、前記第二の接続部と前記燃料電池との間に配置され、前記燃料電池へ供給される電力を検出する第一の検出部と、を具備し、電力の供給態様として、前記発電部で発電した電力の売電を目的とする第一のモードを有し、前記第一のモードでは、前記第一の検出部で前記燃料電池へ供給される電力を検出したときに前記蓄電装置を放電し、前記燃料電池へ供給される電力として前記蓄電装置からの電力を用いるように、当該蓄電装置から放電する電力量を調整するものである。

請求項２においては、前記第一の接続部と前記第二の接続部との間に配置され、前記商用電源及び前記発電部からの電力を検出する第二の検出部をさらに具備し、前記蓄電装置から放電する電力量の調整は、前記第二の検出部の検出結果に基づいて行われるものである。

請求項３においては、前記第二の接続部と前記蓄電装置との間に配置され、前記発電部、前記燃料電池及び前記商用電源からの電力を検出する第三の検出部をさらに具備し、前記電力の供給態様として、前記発電部で発電した電力を、前記商用電源と前記蓄電装置との間に接続されると共に前記第三の検出部よりも前記蓄電装置側に配置される負荷で消費することを目的とする第二のモードをさらに有し、前記第二のモードでは、前記第一の検出部の検出結果に関わらず、前記第三の検出部の検出結果に基づいて前記蓄電装置から充放電する電力量を調整するものである。

請求項４においては、前記第一の接続部と前記第二の接続部との間に配置され、前記商用電源及び前記発電部からの電力を検出する第二の検出部をさらに具備し、前記蓄電装置から放電する電力量の調整は、前記第二の検出部の検出結果に基づいて行われ、前記第二の接続部と前記蓄電装置との間に配置され、前記発電部、前記燃料電池及び前記商用電源からの電力を検出する第三の検出部をさらに具備し、前記電力の供給態様として、前記発電部で発電した電力を、前記商用電源と前記蓄電装置との間に接続されると共に前記第三の検出部よりも前記蓄電装置側に配置される負荷で消費することを目的とする第二のモードをさらに有し、前記第二のモードでは、前記第一の検出部の検出結果に関わらず、前記第三の検出部の検出結果に基づいて前記蓄電装置から充放電する電力量を調整し、前記第二の検出部は、前記第二のモードが選択された場合に、前記第一の接続部と前記商用電源との間に移動して、前記商用電源へ売電される電力を検出し、前記第一のモードが選択された場合に、前記第一の接続部と前記第二の接続部との間に移動するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、燃料電池の起動に要する電力として蓄電装置からの電力を用いることができる。

請求項２においては、燃料電池の起動に要する電力として蓄電装置からの電力を用いることができる。

請求項３においては、電力の供給態様に応じて最適な供給元から起動中の燃料電池へ電力を供給することができる。

請求項４においては、電力を検出するためのセンサの数を減らすことができる。

本発明の一実施形態に係る売電モードにおける電力供給システムの構成を示したブロック図。 （ａ）売電モードにおいて蓄電装置が充電を開始する前の電力の流通方向及び電力量を示したブロック図。（ｂ）売電モードにおいて蓄電装置が充電を開始した後の電力の流通方向及び電力量を示したブロック図。 （ａ）売電モードにおいて蓄電装置が放電を開始する前の電力の流通方向及び電力量を示したブロック図。（ｂ）売電モードにおいて蓄電装置が放電を開始した後の電力の流通方向及び電力量を示したブロック図。 エコモードにおける電力供給システムの構成を示したブロック図。 （ａ）エコモードにおいて蓄電装置が充電を開始する前の電力の流通方向及び電力量を示したブロック図。（ｂ）エコモードにおいて蓄電装置が充電を開始した後の電力の流通方向及び電力量を示したブロック図。 （ａ）エコモードにおいて蓄電装置が放電を開始する前の電力の流通方向及び電力量を示したブロック図。（ｂ）エコモードにおいて蓄電装置が放電を開始した後の電力の流通方向及び電力量を示したブロック図。 エコモードにおいて燃料電池が起動中である場合の電力の流通方向及び電力量を示したブロック図。 売電モードにおける燃料電池の起動に要する電力の供給態様を示したフローチャート。 売電モードにおいて燃料電池が起動中である場合の電力の流通方向及び電力量を示したブロック図。 本発明の別実施形態に係る電力供給システムの構成を示したブロック図。

以下では、本発明の実施の一形態に係る電力供給システム１の構成について説明する。

図１に示す電力供給システム１は、家庭内負荷７０へ電力を供給するものである。電力供給システム１は、住宅等に設けられる。電力供給システム１は、主として太陽光発電部１０と、燃料電池２０と、分電盤３０と、蓄電装置４０と、センサ部５０と、を具備する。

太陽光発電部１０は、太陽光を利用して発電する装置である。太陽光発電部１０は、太陽電池パネル１１及びパワーコンディショナー１２等を具備する。

太陽電池パネル１１は、枠体に複数の太陽電池を取り付けること等によって構成される。太陽電池パネル１１は、例えば、住宅の屋根の上等の日当たりの良い場所に設置される。太陽電池パネル１１は、前記太陽電池に太陽光が当たることで発電する。

パワーコンディショナー１２は、太陽電池パネル１１で発電された直流電力を交流電力に変換するものである。パワーコンディショナー１２は、太陽電池パネル１１の供給側（燃料電池２０と後述する配電線Ｌ１とを結ぶ配電線Ｌ２）に配置される。

燃料電池２０は、ガス等の燃料が供給されることで発電するものである。燃料電池２０は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ ： Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）等により構成され、住宅に設置される。なお、本実施形態において、燃料電池２０は、最大発電量が７００Ｗとなるように設定される。燃料電池２０は、太陽光発電部１０よりも商用電源６０からの電力が流通する方向における下流側に配置される。燃料電池２０は、発電ユニット２１と貯湯ユニット２２とを具備する。

発電ユニット２１には、図示せぬ配管からガスが供給される。発電ユニット２１は、ガスから水素を取り出して、酸素と前記取り出した水素とを反応させることで発電する。発電ユニット２１は、前記酸素と水素との反応によって生じる直流電力をインバーターによって交流電力に変換し、家庭内負荷７０へ供給する。また、発電ユニット２１は、発電時に発生する熱を用いてお湯を沸かす。

貯湯ユニット２２は、発電ユニット２１で沸かしたお湯を内部に貯めるものである。

分電盤３０は、図示せぬ漏電遮断器、配線遮断器、及び制御ユニット等をまとめたものである。分電盤３０は、家庭内負荷７０への電力供給の可否を切り替え可能に構成される。分電盤３０は、太陽光発電部１０・燃料電池２０・商用電源６０と家庭内負荷７０との間に配置される。分電盤３０は、太陽光発電部１０、燃料電池２０、商用電源６０及び家庭内負荷７０と電気的に接続される。

蓄電装置４０は、太陽光発電部１０、燃料電池２０及び商用電源６０からの電力を充放電可能に構成される装置である。蓄電装置４０は、分電盤３０よりも商用電源６０からの電力が流通する方向における下流側に配置される。蓄電装置４０は、電力を充放電可能なリチウムイオン電池やニッケル水素電池等からなる蓄電池や、供給されてくる交流電力を整流して前記蓄電池に充電させる充電器や、前記蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ等を具備する。

また、蓄電装置４０は、制御部４１を具備する。制御部４１は、前記充電器や前記インバータ等を制御し、ひいては蓄電装置４０の充放電を制御するものである。制御部４１は、主としてＣＰＵ等の演算処理装置、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶装置、並びにＩ／Ｏ等の入出力装置等により構成される。制御部４１は、蓄電装置４０に内蔵されている。制御部４１は、蓄電装置４０に充放電される電力に関する情報を取得することができる。

蓄電装置４０は、配電線Ｌ１を介して商用電源６０と電気的に接続される。当該配電線Ｌ１の中途部には、分電盤３０が配置されると共に第一の接続部Ｐ１及び第二の接続部Ｐ２が形成される。

第一の接続部Ｐ１は、分電盤３０と商用電源６０との間に配置される。第一の接続部Ｐ１は、太陽電池パネル１１からの電力を住宅へ供給する配電線Ｌ２と電気的に接続される。

第二の接続部Ｐ２は、第一の接続部Ｐ１と分電盤３０との間に配置される。第二の接続部Ｐ２は、発電ユニット２１で発電した電力を住宅へ供給する配電線Ｌ３と電気的に接続される。

センサ部５０は、所定位置における電力の情報を検出するものである。センサ部５０は、第一のセンサ５１と、第二のセンサ５２と、第三のセンサ５３と、第四のセンサ５４と、を具備する。

第一のセンサ５１は、燃料電池２０からの電力を住宅へ供給する配電線Ｌ３の中途部に設けられる。すなわち、第一のセンサ５１は、第二の接続部Ｐ２と燃料電池２０との間に配置される。第一のセンサ５１は、燃料電池２０からの電力及び燃料電池２０へ供給される電力を検出することができる。第一のセンサ５１の検出結果は、燃料電池２０からの電力を検出したときに０Ｗよりも大きな値（正の値）となる。また、第一のセンサ５１の検出結果は、燃料電池２０へ供給される電力を検出したときに０Ｗよりも小さな値（負の値）となる。第一のセンサ５１は、蓄電装置４０（より詳細には、蓄電装置４０の制御部４１）と電気的に接続される。第一のセンサ５１は、その検出結果に関する信号を蓄電装置４０の制御部４１に出力することができる。

第二のセンサ５２は、第一の接続部Ｐ１と第二の接続部Ｐ２との間に設けられる。第二のセンサ５２は、太陽光発電部１０及び商用電源６０からの電力を検出することができる。第二のセンサ５２の検出結果は、太陽光発電部１０及び商用電源６０からの電力を検出したときに０Ｗよりも大きな値（正の値）となる。また、第二のセンサ５２の検出結果は、商用電源６０への電力を検出したときに０Ｗよりも小さな値（負の値）となる。第二のセンサ５２は、蓄電装置４０（より詳細には、蓄電装置４０の制御部４１）と電気的に接続される。第二のセンサ５２は、その検出結果に関する信号を蓄電装置４０の制御部４１に出力することができる。このような第二のセンサ５２は、所定の場合に商用電源６０と第一の接続部Ｐ１との間に移動可能（配置を変更可能）に構成される（図４参照）。

第三のセンサ５３は、第二の接続部Ｐ２と分電盤３０との間に設けられる。第三のセンサ５３は、当該箇所を流通する電力を検出することができる。より詳細には、第三のセンサ５３は、太陽光発電部１０、燃料電池２０及び商用電源６０から分電盤３０へ供給される電力を検出することができる。第三のセンサ５３の検出結果は、商用電源６０等から分電盤３０へ供給される電力を検出したときに０Ｗよりも大きな値（正の値）となる。また、第三のセンサ５３の検出結果は、分電盤３０から商用電源６０等へ供給される電力を検出したときに０Ｗよりも小さな値（負の値）となる。第三のセンサ５３は、蓄電装置４０（より詳細には、蓄電装置４０の制御部４１）と電気的に接続される。第三のセンサ５３は、その検出結果に関する信号を蓄電装置４０の制御部４１に出力することができる。

第四のセンサ５４は、第一の接続部Ｐ１と第二の接続部Ｐ２との間に設けられる。第四のセンサ５４は、太陽光発電部１０及び商用電源６０からの電力を検出することができる。第四のセンサ５４の検出結果は、太陽光発電部１０及び商用電源６０からの電力を検出したときに０Ｗよりも大きな値（正の値）となる。また、第四のセンサ５４の検出結果は、商用電源６０への電力を検出したときに０Ｗよりも小さな値（負の値）となる。第四のセンサ５４は、燃料電池２０と電気的に接続される。第四のセンサ５４は、その検出結果に関する信号を燃料電池２０に出力することができる。すなわち、第四のセンサ５４は、図１に示す第二のセンサ５２と同じ情報を検出するものの、その検出結果に関する信号の出力先が第二のセンサ５２とは異なっている。

燃料電池２０は、このような第四のセンサ５４の検出結果（太陽光発電部１０及び商用電源６０からの電力量）に基づいて、蓄電装置４０及び家庭内負荷７０へ供給する電力の電力量を調整する。すなわち、燃料電池２０は、蓄電装置４０及び家庭内負荷７０で消費される電力に応じて（蓄電装置４０及び家庭内負荷７０を負荷とみなして）発電する電力量を調整する運転（負荷追従運転）を行う。このように、第四のセンサ５４は、燃料電池２０の負荷追従用センサとして機能する。

以下では、前述の如く構成された電力供給システム１において、蓄電装置４０及び家庭内負荷７０へ電力を供給する流れについて、簡単に説明する。

なお、以下の説明における電力の流通方向の変更は、図示せぬホームサーバ等の制御手段により制御される構成とすることや、図示せぬスイッチ部やパワーコンディショナーが有する制御部によりそれぞれ制御される構成とすることが可能であり、本発明はこれを限定するものではない。

太陽光発電部１０で発電された電力は、家庭内負荷７０へ供給される。また、商用電源６０からの電力も、家庭内負荷７０へ供給される。また、燃料電池２０で発電された電力も、家庭内負荷７０へ供給される。こうして、住宅の居住者は、太陽光発電部１０、燃料電池２０、及び商用電源６０からの電力によって、照明を点灯させたり、調理器具やエアコンを使用したりすることができる。

この場合において、家庭内負荷７０で消費する電力が、太陽光発電部１０や燃料電池２０からの電力だけで十分賄える場合は、商用電源６０からの電力を用いないようにすることも可能である。これによって、電力料金を節約することができる。

また、太陽光発電部１０及び商用電源６０からの電力は、適宜の時間帯に蓄電装置４０に充電される。当該充電する時間帯は、居住者の任意に設定することができる。

例えば、深夜の時間帯に商用電源６０からの電力を充電するように設定すれば、料金の安い時間帯に蓄電装置４０を充電することができる。また、太陽光が十分に照射される昼間の時間帯に太陽光発電部１０からの電力を充電するように設定すれば、当該自然エネルギー（太陽光）を利用して発電された電力を蓄電装置４０に充電することができる。

一方、蓄電装置４０に充電された電力を放電して、家庭内負荷７０へ電力を供給することも可能である。蓄電装置４０から家庭内負荷７０へ電力を供給する時間帯は、居住者の任意に設定することができる。例えば、深夜の時間帯に蓄電装置４０に充電した電力を昼間の時間帯に家庭内負荷７０へ供給することによって、昼間の時間帯に太陽光発電部１０から家庭内負荷７０へ供給される電力を減らすことができる。この場合、太陽光発電部１０の余剰電力量を増やすことができ、より多くの電力を売電することができる。

また、家庭内負荷７０で消費する電力が、主に蓄電装置４０からの電力だけで十分賄える場合は、太陽光発電部１０、燃料電池２０及び商用電源６０からの電力を用いないようにすることも可能である。

次に、前述の如く構成された電力供給システム１における電力の供給態様（モード）について説明する。

電力供給システム１では、電力の供給態様として、売電モード及びエコモードを有する。売電モード及びエコモードに関する情報は、蓄電装置４０の制御部４１の記憶装置に格納されている。売電モード及びエコモードは、例えば、住宅の居住者により任意に選択可能に構成される。

売電モードは、太陽光発電部１０で発電した電力の売電（商用電源６０へと極力逆潮流させて金銭的な利益を得ること）を目的としたモードである。

売電モードが選択された場合、蓄電装置４０の制御部４１は、予め設定された時間帯（例えば、電力料金が安い深夜の時間帯）に商用電源６０からの電力によって蓄電装置４０を充電する。売電モードにおいて、制御部４１は、太陽光発電部１０が発電する昼間の時間帯に、必要に応じて蓄電装置４０を放電する。これにより、太陽光発電部１０の余剰電力量を増やし、より多くの電力を売電する。

なお、売電モードにおいて、制御部４１は、蓄電装置４０に充電された電力量（容量）を確認し、当該確認した電力量に応じて充放電の可否を適宜判断する。例えば、制御部４１は、蓄電装置４０が満充電である場合、深夜の時間帯に充電指示を出さず、蓄電装置４０の残量がない場合、昼間の時間帯でも放電指示を出さない。

次に、図２及び図３を参照して売電モードについて具体的に説明する。
なお、以下の図面中の矢印は、電力の流通方向を示している。また、前記矢印に付された数値は、前記矢印における電力の電力量を示している。

図２（ａ）は、売電モードにおいて蓄電装置４０を充電する前の太陽光発電部１０等の電力の流通方向及び電力量を示したものである。図２（ａ）に示す状態において、家庭内負荷７０の消費電力（４００Ｗの電力量）は燃料電池２０からの電力（４００Ｗの電力量）で賄われている。また、太陽光発電部１０は発電していない。

図２（ａ）に示す状態から蓄電装置４０が充電を開始する場合、図２（ｂ）に示すように、制御部４１は、充電可能な電力量（２３００Ｗの電力量）の電力を充電するように、蓄電装置４０に充電指示を出す。これによって、蓄電装置４０及び家庭内負荷７０へ供給される電力の合計電力量（第三のセンサ５３の検出結果）が、２７００Ｗとなる。この場合、燃料電池２０は、第四のセンサ５４の検出結果に応じて最大発電量（７００Ｗの電力量）の電力を発電する。この場合、当該燃料電池２０からの電力だけでは不足する電力（２０００Ｗの電力量）が、商用電源６０から買電（供給）される。

図３（ａ）は、前述の如く充電した蓄電装置４０が放電する前の太陽光発電部１０等の電力の流通方向及び電力量を示したものである。図３（ａ）に示す状態において、家庭内負荷７０の消費電力（１５００Ｗの電力量）は太陽光発電部１０からの電力（３０００Ｗの電力量）で賄われている。また、太陽光発電部１０から家庭内負荷７０へ供給された電力の余剰電力（１５００Ｗの電力量）が売電（商用電源６０へと逆潮流）されている。また、燃料電池２０は、発電を停止している。

図３（ａ）に示す状態から蓄電装置４０が放電を開始する場合、図３（ｂ）に示すように、制御部４１は、第三のセンサ５３の検出結果（分電盤３０へ供給される電力量）が所定の電力量（１００Ｗの電力量）となるように、蓄電装置４０に放電指示を出す。これにより、蓄電装置４０は、１４００Ｗの電力を放電する。これによって、家庭内負荷７０の消費電力のほとんどが、蓄電装置４０から放電された電力で賄われる。また、蓄電装置４０から放電された電力だけでは不足する１００Ｗの電力が、太陽光発電部１０からの電力で賄われる。こうして、太陽光発電部１０から家庭内負荷７０へ供給された電力の余剰電力の２９００Ｗが売電される。これにより、制御部４１は、蓄電装置４０からの電力が売電されることを防止すると共に、蓄電装置４０が放電した分だけ太陽光発電部１０の余剰電力量を増やす。

エコモードは、太陽光発電部１０で発電した電力の家庭内負荷７０での消費（極力家庭内負荷７０で消費することで省エネ効果を得ること）を目的としたモードである。

エコモードが選択された場合、図４に示すように、第二のセンサ５２は、商用電源６０と第一の接続部Ｐ１との間に移動（配置を変更）する。なお、売電モードが選択された場合、第二のセンサ５２は、図１に示す位置（第一の接続部Ｐ１と第二の接続部Ｐ２との間）に移動する。すなわち、第二のセンサ５２は、電力の供給態様に応じて適宜移動する。

図４に示す第二のセンサ５２は、商用電源６０からの電力及び商用電源６０への電力（商用電源６０へと逆潮流する電力）を検出することができる。第二のセンサ５２は、その検出結果に関する信号を蓄電装置４０の制御部４１に出力する。

図４に示す第二のセンサ５２は、逆電流継電器としての機能を有する。より詳細には、第二のセンサ５２が所定の電力量（例えば３０Ｗ）以下の電力であることを検出すると、その検出結果に基づいて、制御部４１は、商用電源６０への電力が発生（逆潮流する電力が発生）していると判断する。この場合、制御部４１は、蓄電装置４０に放電停止指示を出し、蓄電装置４０の放電を停止する。

エコモードが選択された場合、制御部４１は、図４に示す第二のセンサ５２の検出結果や他のセンサの検出結果等に基づいて、太陽光発電部１０で発電した電力を売電しているかどうかを確認する。制御部４１は、太陽光発電部１０で発電した電力を売電していると判断した場合、蓄電装置４０に太陽光発電部１０からの電力を充電する。また、制御部４１は、太陽光発電部１０が発電していない深夜の時間帯に、必要に応じて蓄電装置４０を放電する。これにより、太陽光発電部１０からの電力によって充電した電力を住宅内で消費する。

なお、エコモードにおいて、制御部４１は、蓄電装置４０に充電された電力量（容量）を確認し、当該確認した電力量に応じて充放電の可否を適宜判断する。

次に、図５及び図６を参照してエコモードについて具体的に説明する。

図５（ａ）は、エコモードにおいて蓄電装置４０を充電する前の太陽光発電部１０等の電力の流通方向及び電力量を示したものである。図５（ａ）に示す状態において、家庭内負荷７０の消費電力（１５００Ｗの電力量）は太陽光発電部１０からの電力（３０００Ｗの電力量）で賄われている。また、太陽光発電部１０の残りの電力（１５００Ｗの電力量）は、売電されている。また、燃料電池２０は発電を停止している。

図５（ａ）に示す状態から蓄電装置４０が充電を開始する場合、図５（ｂ）に示すように、制御部４１は、商用電源６０からの買電の電力量が所定の電力量（１００Ｗの電力量）となるように（第三のセンサ５３の検出結果が３１００Ｗとなるように）、蓄電装置４０に充電指示を出す。これにより、蓄電装置４０には、１６００Ｗの電力が充電される。これによって、制御部４１は、太陽光発電部１０からの電力を蓄電装置４０に充電する。

図６（ａ）は、前述の如く充電した蓄電装置４０が放電する前の太陽光発電部１０等の電力の流通方向及び電力量を示したものである。図６（ａ）に示す状態において、太陽光発電部１０及び燃料電池２０は発電を停止している。また、家庭内負荷７０の消費電力（１５００Ｗの電力量）は全て商用電源６０からの電力（買電）で賄われている。

図６（ａ）に示す状態から蓄電装置４０が放電を開始する場合、図６（ｂ）に示すように、制御部４１は、第三のセンサ５３の検出結果（分電盤３０へ供給される電力量）が所定の電力量（１００Ｗの電力量）となるように、蓄電装置４０に放電指示を出す。これにより、蓄電装置４０は、１４００Ｗの電力を放電する。これによって、家庭内負荷７０の消費電力のほとんどが、蓄電装置４０から放電された電力で賄われる。また、蓄電装置４０から放電された電力だけでは不足する１００Ｗの電力が、商用電源６０からの電力で賄われる。これにより、制御部４１は、蓄電装置４０からの電力が売電されることを防止すると共に、太陽光発電部１０からの電力で充電した蓄電装置４０の電力を家庭内負荷７０で消費する。

以上のように、蓄電装置４０は、通常の状態（太陽光発電部１０、燃料電池２０、蓄電装置４０及び商用電源６０からの電力で家庭内負荷７０の電力を賄う状態）において、第三のセンサ５３の検出結果に基づいて家庭内負荷７０へ供給する電力の電力量を調整する運転（負荷追従運転）を行う。このように、第三のセンサ５３は、通常の状態において、蓄電装置４０の負荷追従用センサとして機能する。

ここで、燃料電池２０は、燃料となるガスが外部に漏れていないかどうかを検査する都合上、定期的に停止する（図５（ｂ）参照）。また、燃料電池２０は、所定の場合（お湯の使用量が少ない場合等）に不定期に停止する場合がある。このような停止した燃料電池２０を起動させるためには外部からの電力供給が必要となる。

エコモードにおいては、このような燃料電池２０の起動中に特別な処理を行わない。従って、蓄電装置４０は、第三のセンサ５３を負荷追従用センサとして負荷追従運転を行う。

例えば、図５（ｂ）に示す状態（燃料電池２０が停止中であると共に太陽光発電部１０からの電力を蓄電装置４０に充電している状態）から燃料電池２０が起動した場合、図７に示すように、燃料電池２０の起動に要する電力（５００Ｗの電力量）は、太陽光発電部１０からの電力（３０００Ｗの電力量）及び商用電源６０からの電力（１００Ｗの電力量）で賄われる。この場合、制御部４１は、商用電源６０からの買電の電力量が所定の電力量（１００Ｗの電力量）となるように（第三のセンサ５３の検出結果が２６００Ｗとなるように）、蓄電装置４０に充電指示を出す。具体的には、蓄電装置４０に、１１００Ｗの電力が充電される。

これによって、エコモードにおいて、燃料電池２０の起動に要する電力として太陽光発電部１０からの電力を用いることができ、省エネ効果を得ることができる。なお、太陽光発電部１０が発電していない場合等においては、燃料電池２０の起動に要する電力として商用電源６０からの電力が用いられる。

一方、売電モードにおいて、エコモードと同様に燃料電池２０の起動に要する電力として太陽光発電部１０からの電力を用いてしまった場合、売電可能な電力が減ってしまう。
そこで、本実施形態に係る電力供給システム１は、図８に示すフローチャートに従って動作することで、燃料電池２０の起動に要する電力として太陽光発電部１０からの電力を極力用いないようにしている。なお、図８に示すフローチャートの「０」は、前述したような通常の状態における売電モードの供給態様に対応するフローチャートを簡略化して記載したものである（図２及び図３参照）。

以下では、図１及び図８を用いて売電モードにおける燃料電池２０の起動に要する電力の供給態様について説明する。

まず、制御部４１は、第一のセンサ５１の検出結果が０Ｗ未満であるかどうか、すなわち燃料電池２０へ電力が供給されているかどうかを確認する（ステップＳ１０）。

仮に、燃料電池２０へ電力が供給されていない（第一のセンサ５１の検出結果が０Ｗ以上である）場合、制御部４１は、燃料電池２０が起動中ではない（停止又は発電している）と判断し、前述したような売電モードの供給態様に戻る（ステップＳ１０：ＮＯ）。

一方、燃料電池２０へ電力が供給されている（第一のセンサ５１の検出結果が０Ｗ未満である）場合、制御部４１は、燃料電池２０が起動中であると判断し、ステップＳ２０へ移行する（ステップＳ１０：ＹＥＳ）。

ステップＳ２０において、制御部４１は、蓄電装置４０の残量があるかどうかを確認する。具体的には、制御部４１は、蓄電装置４０に充電された電力量（容量）が所定の閾値以上であるかを確認する。前記所定の閾値としては、例えば、蓄電装置４０の放電可能な蓄電量の閾値等が設定される。

仮に、蓄電装置４０の残量がない場合、すなわち蓄電装置４０に蓄電された電力の電力量が前記所定の閾値未満である場合、制御部４１は、燃料電池２０の起動に要する電力として蓄電装置４０からの電力を用いることができないと判断する。この場合、制御部４１は、前述したような売電モードの供給態様に戻る（ステップＳ２０：ＮＯ）。

一方、蓄電装置４０の残量がある場合、すなわち、蓄電装置４０に蓄電された電力量が前記所定の閾値以上である場合、制御部４１は、燃料電池２０の起動に要する電力として蓄電装置４０からの電力を用いることができると判断する。この場合、制御部４１は、ステップＳ３０へ移行する（ステップＳ２０：ＹＥＳ）。

ステップＳ３０において、制御部４１は、蓄電装置４０の負荷追従用センサを第三のセンサ５３から第二のセンサ５２に変更する。これにより、蓄電装置４０は、第二のセンサ５２の検出結果（太陽光発電部１０及び商用電源６０からの電力の電力量）に基づいて、燃料電池２０及び家庭内負荷７０へ供給する電力の電力量を調整する。すなわち、制御部４１は、起動中の燃料電池２０も負荷とみなし、燃料電池２０及び家庭内負荷７０の消費電力に応じた負荷追従運転を蓄電装置４０が行うようにする。
制御部４１は、ステップＳ３０を行った後、ステップＳ４０へ移行する。

ステップＳ４０において、制御部４１は、第一のセンサ５１の検出結果が０Ｗ未満であるか否かを再び判定する。

仮に、第一のセンサ５１の検出結果が０Ｗ未満である場合、ステップＳ５０へ移行する（ステップＳ４０：ＹＥＳ）。

ステップＳ５０において、制御部４１は、蓄電装置４０の残量があるかを再び確認する。

仮に、蓄電装置４０の残量がある場合、制御部４１は、ステップＳ６０へ移行する（ステップＳ５０：ＹＥＳ）。

ステップＳ６０において、制御部４１は、蓄電装置４０に放電指示を出し、蓄電装置４０の放電を開始する。このとき、蓄電装置４０は、第二のセンサ５２を負荷追従用センサとして負荷追従運転を行うこととなる。従って、制御部４１は、第二のセンサ５２の検出結果が所定の値となるように、蓄電装置４０に放電指示を出す。これにより、蓄電装置４０の放電時の電力量は、家庭内負荷７０の消費電力だけなく、燃料電池２０の起動に要する電力も考慮して決定される。なお、ステップＳ６０において、蓄電装置４０は、その性能等に応じて所定の電力量（例えば２５０Ｗの電力量）以上の電力量で放電する。

このようなステップＳ６０を行うことによって、燃料電池２０の起動に要する電力及び家庭内負荷７０の消費電力として、蓄電装置４０からの電力を用いることができる。
制御部４１は、ステップＳ６０を行った後、再びステップＳ４０へ移行する。

仮に、ステップＳ４０において第一のセンサ５１の検出結果が０Ｗ以上であると判断した場合、制御部４１は、燃料電池２０の起動が完了した（発電している）と判断する（ステップＳ４０：ＮＯ）。この場合、制御部４１は、ステップＳ７０へ移行する。

ステップＳ７０において、制御部４１は、蓄電装置４０に放電停止指示を出し、蓄電装置４０の放電を停止する。
制御部４１は、ステップＳ７０を行った後、ステップＳ８０へ移行する。

ステップＳ８０において、制御部４１は、蓄電装置４０の負荷追従用センサを第二のセンサ５２から第三のセンサ５３に変更する。制御部４１は、ステップＳ８０を行った後、前述したような売電モードの供給態様に戻る。

また、ステップＳ５０において蓄電装置４０の残量がないと判断した場合、制御部４１は、蓄電装置４０がこれ以上放電することができないと判断し、ステップＳ８０へ移行する（ステップＳ５０：ＮＯ）。そして、制御部４１は、蓄電装置４０の負荷追従用センサを第二のセンサ５２から第三のセンサ５３に変更し、前述したような売電モードの供給態様に戻る。

以下では、燃料電池２０の起動に要する電力として蓄電装置４０からの電力を用いる場合の具体例について、図３（ｂ）及び図９を用いて説明する。なお、図３（ｂ）に示す状態（燃料電池２０が停止中であると共に蓄電装置４０が放電して太陽光発電部１０の余剰電力量を増やしてしている状態）から燃料電池２０が起動するものとする。

図３（ｂ）に示す状態から燃料電池２０が起動すると、制御部４１は、前述したステップＳ１０・Ｓ２０を経てステップＳ３０を行い負荷追従用センサを変更する。その後、前述したステップＳ４０・Ｓ５０を経てステップＳ６０を行い蓄電装置４０を放電する。

これにより、図９に示すように、制御部４１は、第二のセンサ５２の検出結果（太陽光発電部１０及び商用電源６０からの電力量）が所定の電力量（１００Ｗの電力量）となるように、蓄電装置４０に放電指示を出す。これによって、蓄電装置４０からの電力は、家庭内負荷７０だけでなく、燃料電池２０にも供給される。すなわち、燃料電池２０の起動に要する電力として、蓄電装置４０からの電力が用いられることになる。なお、本実施形態においては、蓄電装置４０からの電力が売電されるのを防止するため、１００Ｗの電力を商用電源６０及び太陽光発電部１０から住宅内（分電盤３０）へと供給している。この１００Ｗの電力は、燃料電池２０の起動に要する電力の一部として用いられる。従って、蓄電装置４０から燃料電池２０へ供給される電力は、燃料電池２０の起動に要する電力のうち、４００Ｗとなる。

制御部４１は、燃料電池２０が起動中であると共に蓄電装置４０の残量がある間、蓄電装置４０の放電を行う。こうして、制御部４１は、燃料電池２０の起動が完了するまでの間、又は蓄電装置４０の残量がなくなるまでの間、蓄電装置４０からの電力を燃料電池２０へ供給する。

これによれば、制御部４１は、売電モードが選択された場合に、燃料電池２０の起動に要する電力として蓄電装置４０からの電力を用いることができる。従って、図３（ｂ）及び図９に示すように、制御部４１は、燃料電池２０が起動中であるとき（燃料電池２０へ電力が供給されたとき）に売電可能な電力が減ることを防止できる。このため、電力供給システム１は、効率的に電力を売電することができる。

また、制御部４１は、エコモードが選択された場合において、第三のセンサ５３を負荷追従用センサとして蓄電装置４０が負荷追従運転を行うようにすることで、燃料電池２０の起動に要する電力として太陽光発電部１０からの電力を用いることができる（図７参照）。このように、制御部４１は、売電モード及びエコモードに応じて、起動中の燃料電池２０への電力の供給元を太陽光発電部１０（太陽光発電部１０が発電していない場合には、商用電源６０）又は蓄電装置４０に適宜変更する構成となっている。

これによれば、制御部４１は、燃料電池２０への電力の供給元を、売電モード及びエコモードの目的に合わせて最適な供給元に設定することができる。従って、電力供給システム１は、燃料電池２０が起動中に電力を消費した場合でも、売電モード及びエコモードの目的（売電量の増加及び省エネ効果）を確実に達成することができる。

また、電力供給システム１は、売電モード及びエコモードに応じて第二のセンサ５２を移動させる（配置を変更する）ことによって、売電モードでのみ必要な電力（太陽光発電部１０及び商用電源６０からの電力）と、エコモードでのみ必要な電力（商用電源６０からの電力及び商用電源６０への電力）とを、第二のセンサ５２だけで検出することができる。従って、電力供給システム１は、電力を検出するためのセンサの数を減らすことができる。

以上の如く、本実施形態に係る電力供給システム１は、商用電源６０と接続され、充放電可能な蓄電装置４０と、前記商用電源６０と前記蓄電装置４０との間に形成される第一の接続部Ｐ１に接続され、自然エネルギーを利用して発電可能な太陽光発電部１０（発電部）と、前記第一の接続部Ｐ１と前記蓄電装置４０との間に形成される第二の接続部Ｐ２に接続され、燃料が供給されて発電可能な燃料電池２０と、前記第二の接続部Ｐ２と前記燃料電池２０との間に配置され、前記燃料電池２０へ供給される電力を検出する第一のセンサ５１（第一の検出部）と、を具備し、電力の供給態様として、前記太陽光発電部１０で発電した電力の売電を目的とする売電モード（第一のモード）を有し、前記売電モードでは、前記第一のセンサ５１で前記燃料電池２０へ供給される電力を検出したときに前記蓄電装置４０を放電し、前記燃料電池２０へ供給される電力として前記蓄電装置４０からの電力を用いるように、当該蓄電装置４０から放電する電力量を調整するものである。

このように構成することにより、燃料電池２０の起動に要する電力として蓄電装置４０からの電力を用いることができる。

また、電力供給システム１は、前記第一の接続部Ｐ１と前記第二の接続部Ｐ２との間に配置され、前記商用電源６０及び前記太陽光発電部１０からの電力を検出する第二のセンサ５２（第二の検出部）をさらに具備し、前記蓄電装置４０から放電する電力量の調整は、前記第二のセンサ５２の検出結果に基づいて行われるものである。

このように構成することにより、燃料電池２０の起動に要する電力として蓄電装置４０からの電力を用いることができる。

また、電力供給システム１は、第二の接続部Ｐ２と蓄電装置４０との間に配置され、太陽光発電部１０、燃料電池２０及び商用電源６０からの電力を検出する第三のセンサ５３（第三の検出部）をさらに具備し、前記電力の供給態様として、前記太陽光発電部１０で発電した電力を、前記商用電源６０と前記蓄電装置４０との間に接続されると共に前記第三のセンサ５３よりも前記蓄電装置４０側に配置される家庭内負荷７０（負荷）で消費することを目的とするエコモード（第二のモード）をさらに有し、前記エコモードでは、前記第一のセンサ５１の検出結果に関わらず、前記第三のセンサ５３の検出結果に基づいて前記蓄電装置４０から充放電する電力量を調整するものである。

このように構成することにより、電力の供給態様に応じて最適な供給元から起動中の燃料電池２０へ電力を供給することができる。

また、前記第二のセンサ５２は、前記エコモードが選択された場合に、前記第一の接続部Ｐ１と前記商用電源６０との間に移動して、前記商用電源６０へ売電される電力を検出し、前記売電モードが選択された場合に、前記第一の接続部Ｐ１と前記第二の接続部Ｐ２との間に移動するものである。

このように構成することにより、電力を検出するためのセンサの数を減らすことができる。

なお、本実施形態に係る太陽光発電部１０は、本発明に係る発電部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る第一のセンサ５１は、本発明に係る第一の検出部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る第二のセンサ５２は、本発明に係る第二の検出部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る第三のセンサ５３は、本発明に係る第三の検出部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る売電モードは、本発明に係る第一のモードの実施の一形態である。
また、本実施形態に係るエコモードは、本発明に係る第二のモードの実施の一形態である。
また、本実施形態に係る家庭内負荷７０は、本発明に係る負荷の実施の一形態である。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、本発明に係る発電部は、自然エネルギーとして太陽光を利用する構成としたが、これに限定するものではない。本発明に係る発電部は、自然エネルギーとして、例えば水力、風力、潮力等を利用する構成であっても良い。

また、本発明に係る燃料電池は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）に限定するものではなく、例えば、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）等、種々の方式のものを用いることが可能である。このような固体高分子形燃料電池は、住宅内でのお湯の使用時間帯を学習（情報を蓄積）する学習機能を有していても良い。また、学習機能を有する固体高分子形燃料電池は、前記学習結果に基づいた時間帯に発電を行っても良い。

また、本発明に係る電力供給システムは、第一のセンサ５１で燃料電池２０へ供給される電力を検出したときに、必ずしも第二のセンサ５２の検知結果に基づいて蓄電装置４０から放電する電力量を調整しなくても良い。この場合、本発明に係る電力供給システムは、第三のセンサ５３の検知結果に基づいて家庭内負荷７０での消費電力量を判断し、当該判断した家庭内負荷７０での消費電力量よりも大きい電力を蓄電装置４０から放電する電力量としても良い。

また、本発明に係る第一のセンサが移動するための手段としては、モータによって図１及び図４に示す第二のセンサ５２の位置に往復移動させる手段や作業者が手動で移動させる手段等、適宜の手段を用いることができる。

また、本実施形態に係る第二のセンサ５２は、売電モード及びエコモードに応じて移動するものとしたが、本発明に係る第一のセンサは必ずしも移動しなくても良い。この場合の構成としては、図１０に示す別実施形態の電力供給システム１０１のように、第三のセンサ５３を、第一の接続部Ｐ１と第二の接続部Ｐ２との間に配置して、所定の条件を満たした場合に蓄電装置４０の放電を開始する構成が考えられる。
この場合、制御部４１は、通常の状態（燃料電池２０が起動中でない状態）において、第三のセンサ５３の検出結果から第一のセンサ５１の検出結果を減算し、当該減算結果に７００Ｗを加算した結果が８５０Ｗよりも大きい場合等に蓄電装置４０に放電指示を出す。また、制御部４１は、燃料電池２０が起動中である状態においても蓄電装置４０に放電指示を出す。このとき、蓄電装置４０は、その性能等に応じて所定の電力量（例えば２５０Ｗ）以上の電力量で放電する。

また、本発明に係る電力供給システムは、図１に示す第二のセンサ５２と同じ位置に配置されるセンサと、図４に示す第二のセンサ５２と同じ位置に配置されるセンサとをそれぞれ具備する構成であっても良い。

また、本発明に係る電力供給システムは、図１に示す第二のセンサ５２と第四のセンサ５４とを一つのセンサにまとめても構わない。この場合、前記一つのセンサは、燃料電池２０及び蓄電装置４０とそれぞれ電気的に接続される。前記一つのセンサは、その検出結果に関する信号を燃料電池２０及び蓄電装置４０にそれぞれ出力することができる。この場合、図４に示す第二のセンサ５２と同じ位置に、所定のセンサが配置される。

また、本実施形態に係る電力供給システム１は、家庭内負荷７０（住宅）へ電力を供給するものとしたが、本発明に係る電力供給システムの電力の供給対象はこれに限定されるものでない。すなわち、本発明に係る電力供給システムは、オフィス等へ電力を供給するものであっても良い。

１ 電力供給システム
１０ 太陽光発電部（発電部）
２０ 燃料電池
４０ 蓄電装置
５１ 第一のセンサ（第一の検出部）
６０ 商用電源
Ｐ１ 第一の接続部
Ｐ２ 第二の接続部

Claims (4)

1. 商用電源と接続され、充放電可能な蓄電装置と、
   前記商用電源と前記蓄電装置との間に形成される第一の接続部に接続され、自然エネルギーを利用して発電可能な発電部と、
   前記第一の接続部と前記蓄電装置との間に形成される第二の接続部に接続され、燃料が供給されて発電可能な燃料電池と、
   前記第二の接続部と前記燃料電池との間に配置され、前記燃料電池へ供給される電力を検出する第一の検出部と、
   を具備し、
   電力の供給態様として、前記発電部で発電した電力の売電を目的とする第一のモードを有し、
   前記第一のモードでは、
   前記第一の検出部で前記燃料電池へ供給される電力を検出したときに前記蓄電装置を放電し、前記燃料電池へ供給される電力として前記蓄電装置からの電力を用いるように、当該蓄電装置から放電する電力量を調整する、
   電力供給システム。
2. 前記第一の接続部と前記第二の接続部との間に配置され、前記商用電源及び前記発電部からの電力を検出する第二の検出部をさらに具備し、
   前記蓄電装置から放電する電力量の調整は、前記第二の検出部の検出結果に基づいて行われる、
   請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記第二の接続部と前記蓄電装置との間に配置され、前記発電部、前記燃料電池及び前記商用電源からの電力を検出する第三の検出部をさらに具備し、
   前記電力の供給態様として、前記発電部で発電した電力を、前記商用電源と前記蓄電装置との間に接続されると共に前記第三の検出部よりも前記蓄電装置側に配置される負荷で消費することを目的とする第二のモードをさらに有し、
   前記第二のモードでは、
   前記第一の検出部の検出結果に関わらず、前記第三の検出部の検出結果に基づいて前記蓄電装置から充放電する電力量を調整する、
   請求項１又は請求項２に記載の電力供給システム。
4. 前記第一の接続部と前記第二の接続部との間に配置され、前記商用電源及び前記発電部からの電力を検出する第二の検出部をさらに具備し、
   前記蓄電装置から放電する電力量の調整は、前記第二の検出部の検出結果に基づいて行われ、
   前記第二の接続部と前記蓄電装置との間に配置され、前記発電部、前記燃料電池及び前記商用電源からの電力を検出する第三の検出部をさらに具備し、
   前記電力の供給態様として、前記発電部で発電した電力を、前記商用電源と前記蓄電装置との間に接続されると共に前記第三の検出部よりも前記蓄電装置側に配置される負荷で消費することを目的とする第二のモードをさらに有し、
   前記第二のモードでは、
   前記第一の検出部の検出結果に関わらず、前記第三の検出部の検出結果に基づいて前記蓄電装置から充放電する電力量を調整し、
   前記第二の検出部は、
   前記第二のモードが選択された場合に、前記第一の接続部と前記商用電源との間に移動して、前記商用電源へ売電される電力を検出し、
   前記第一のモードが選択された場合に、前記第一の接続部と前記第二の接続部との間に移動する、
   請求項１に記載の電力供給システム。

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