JP6663632B2 - 電力供給システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の電力源からの電力を負荷へと供給する電力供給システムの技術に関する。

従来、複数の電力源からの電力を負荷へと供給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に記載の技術において、電力供給システム（蓄電池システム）は、複数の電力源として、商用電源、発電部（太陽光発電装置）、燃料電池及び蓄電装置（自家用蓄電池）からの電力を負荷（電気自動車）へと供給することができる。

しかしながら、前記電力供給システムにおいては、電力源が複数設けられるため、それぞれの電力源からの電力を何ら制約無く負荷に供給しようとすると、電力の活用が非効率となる点で問題であった。

特開２０１２−１９１６９８号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、商用電源、発電部、燃料電池及び蓄電装置からの電力を効率よく活用することができる電力供給システムを提供することである。

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、自然エネルギーを利用して発電可能な発電部と、発電可能であって、必要に応じて電力を発電する負荷追従機能を有する燃料電池と、前記発電部及び前記燃料電池からの電力を充放電可能な蓄電装置と、前記発電部及び前記燃料電池の発電と前記蓄電装置の充放電とを制御する制御装置と、を具備すると共に、商用電源に接続され、前記商用電源、前記発電部、前記燃料電池及び前記蓄電装置からの電力を負荷へと供給する電力供給システムであって、前記発電部が発電している場合であって、且つ、前記燃料電池が発電している場合であって、且つ、電力が前記商用電源に逆潮流している場合に、電力が前記商用電源に逆潮流しないように、前記蓄電装置が電力を充電し、前記負荷追従機能により前記燃料電池で発電された電力が所定の定格電力よりも小さい場合には、前記制御装置の制御により前記蓄電装置が充電する電力を増やすことによって、前記燃料電池で発電される電力を増やして、前記所定の定格電力とするものである。

請求項２においては、前記定格電力は、段階的に複数設定され、前記複数の定格電力には、前記燃料電池の最大発電電力と同一に設定される最大定格電力が含まれるものである。

請求項３においては、前記商用電源、前記発電部及び前記燃料電池と第一の電力経路を介して接続されると共に、前記蓄電装置と第二の電力経路を介して接続され、前記第一及び前記第二の電力経路を介して供給された電力を前記負荷に分配可能な分電盤をさらに具備し、前記発電部が発電している場合であって、且つ、前記燃料電池が発電している場合であって、且つ、電力が前記商用電源に逆潮流していない場合に、前記第一の電力経路を介して前記分電盤に供給される電力が前記燃料電池の最大発電電力よりも大きい所定の目標電力となるように、前記蓄電装置が電力を放電するものである。

請求項４においては、前記発電部が発電している場合であって、且つ、前記燃料電池が発電していない場合であって、且つ、電力が前記商用電源に逆潮流している場合に、電力が前記商用電源に逆潮流しないように、前記蓄電装置が電力を充電するものである。

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、商用電源、発電部、燃料電池及び蓄電装置からの電力を効率よく活用することができる。また、燃料電池の発電効率を向上させることができる。

請求項２においては、燃料電池の発電効率をより一層向上させることができる。

請求項３においては、商用電源、発電部、燃料電池及び蓄電装置からの電力を効率よく活用することができる。

請求項４においては、発電部からの電力を蓄電装置に充電することにより、必要に応じて負荷に供給することができる。

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したブロック図。 同じく、制御装置の処理を示したフローチャート。 同じく、図２における処理の続きを示したフローチャート。 同じく、図２における処理の続きを示したフローチャート。

以下では、図１を用いて、本発明に係る「電力供給システム」の一実施形態である電力供給システム１の構成について説明する。

電力供給システム１は、建築物（本実施形態においては住宅）に設けられ、商用電源３０や燃料電池６、蓄電装置４等からの電力を図示せぬ負荷に供給するものである。電力供給システム１は、主として分電盤２、第一電力経路３、蓄電装置４、第二電力経路５、燃料電池６、第三電力経路７、太陽光発電部８、第四電力経路９、センサ部１０及び制御装置１１を具備する。

分電盤２は、所定の電力経路を介して供給された電力を負荷に分配するものである。分電盤２には、図示せぬ漏電遮断器や、配線遮断器、制御ユニット等が設けられる。分電盤２は、負荷に接続される（不図示）。

なお、本実施形態において「負荷」とは、住宅内で電力が消費される電化製品等が接続される回路である。負荷は、例えば部屋ごとや、大きな電力を消費する機器専用のコンセントごとに設けられる。

第一電力経路３は、電力が流通可能な経路である。第一電力経路３は、導線等で構成される。第一電力経路３は、商用電源３０と分電盤２とを接続する。

蓄電装置４は、電力を充放電可能な装置である。蓄電装置４は、図示せぬリチウムイオン電池や、パワーコンディショナ、制御部２１等により構成される。蓄電装置４は、商用電源３０と連系動作可能（系統連係可能）に構成される。蓄電装置４は、必要に応じて電力を放電する負荷追従運転可能に構成される。

蓄電装置４の制御部２１は、前記リチウムイオン電池等を制御し、ひいては蓄電装置４の充放電を制御するものである。制御部２１は、主としてＣＰＵ等の演算処理装置、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶装置、Ｉ／Ｏ等の入出力装置等により構成される。制御部２１は、蓄電装置４の電力残量（充電状態）に関する情報を取得する。制御部２１は、蓄電装置４に内蔵される。

第二電力経路５は、電力が流通可能な経路である。第二電力経路５は、導線等で構成される。第二電力経路５は、分電盤２と蓄電装置４とを接続する。

燃料電池６は、水素等の燃料を用いて発電する装置である。燃料電池６には、固体酸化物型の燃料電池（ＳＯＦＣ）が用いられる。燃料電池６は、複数日間にわたって運転（発電）可能である。本実施形態において燃料電池６は、メンテナンスを行う場合（例えば、２６日間のうち１日）を除き、通常は２４時間連続して運転される。燃料電池６は図示せぬ貯湯ユニットを具備し、発電時に発生する熱を用いて当該貯湯ユニット内で湯を沸かすことができる。燃料電池６は、必要に応じて電力を発電する負荷追従運転可能に構成される。本実施形態において燃料電池６は、最大発電電力が７００Ｗに設定される。燃料電池６は、最大発電電力の電力が発電される場合に、最も発電効率がよくなる。

第三電力経路７は、電力が流通可能な経路である。第三電力経路７は、導線等で構成される。第三電力経路７は、燃料電池６と第一電力経路３の中途部（以下では「第一接点２２」と称する。）とを接続する。

太陽光発電部８は、太陽光を利用して発電する装置である。太陽光発電部８は、発電した電力を出力可能に構成される。太陽光発電部８は、図示せぬ太陽電池パネル等により構成される。太陽光発電部８は、住宅の屋根の上等の日当たりの良い場所に設置される。

第四電力経路９は、電力が流通可能な経路である。第四電力経路９は、導線等で構成される。第四電力経路９は、太陽光発電部８と第一電力経路３の中途部（以下では「第二接点２３」と称する。）とを接続する。第二接点２３は、商用電源３０と第一接点２２との間に配置される。

センサ部１０は、電力供給システム１内の電力に関する情報を取得するものである。センサ部１０は、第一センサ２４、第二センサ２５及び第三センサ２６を具備する。

第一センサ２４は、第一電力経路３において第二接点２３よりも上流側（商用電源３０側）に配置される。第一センサ２４は、商用電源３０からの電力（又は、商用電源３０への電力）に関する情報を取得する。第一センサ２４が取得する情報には、商用電源３０から買電される電力（又は、売電される電力）に関する情報が含まされる。第一センサ２４は、制御装置１１と電気的に接続される。第一センサ２４は、取得した情報を出力可能に構成される。

第二センサ２５は、第一電力経路３において第一接点２２よりも下流側（分電盤２側）に配置される。第二センサ２５は、第一電力経路３を介して分電盤２に供給される電力（すなわち、住宅内に入る電力）に関する情報を取得する。第二センサ２５は、制御装置１１と電気的に接続される。第二センサ２５は、取得した情報を出力可能に構成される。

第三センサ２６は、第三電力経路７の中途部に配置される。第三センサ２６は、燃料電池６で発電された電力に関する情報を取得する。第三センサ２６は、制御装置１１と電気的に接続される。第三センサ２６は、取得した情報を出力可能に構成される。

制御装置１１は、電力供給システム１内の情報を管理すると共に、当該電力供給システム１における電力の供給態様（例えば、燃料電池６の発電や蓄電装置４の充放電等）を制御するものである。制御装置１１は、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶部や、ＣＰＵ等の演算処理部等により構成される。制御装置１１の記憶部には、電力供給システム１における電力の供給態様に関する情報が予め記憶されている。

なお、制御装置１１は、燃料電池６と電気的に接続される。制御装置１１は、燃料電池６の運転（発電）を制御することができる。
また、制御装置１１は、蓄電装置４（より詳細には、制御部２１）と電気的に接続される。制御装置１１は、蓄電装置４の運転（電力の充放電）を制御することができる。また、制御装置１１は、蓄電装置４で充放電された電力に関する情報を取得する。また、制御装置１１は、蓄電装置４の電力残量（充電状態）に関する情報を取得する。
また、制御装置１１は、センサ部１０（第一センサ２４、第二センサ２５及び第三センサ２６）と電気的に接続される。制御装置１１は、センサ部１０で取得した情報を取得する。

以下では、電力供給システム１における電力の供給態様の概略について説明する。

なお、本実施形態において電力の供給態様は、制御装置１１により制御されるものである。しかしながら、電力の供給態様は、制御装置１１ではなく、図示せぬホームサーバ等の制御手段や、スイッチ部、パワーコンディショナが有する制御部、蓄電装置４の制御部２１、燃料電池６の制御部等により制御されるものでもよく、本発明はこれを限定するものではない。

商用電源３０からの電力は、第一電力経路３を介して分電盤２に供給される。また、太陽光発電部８で発電された電力は、第四電力経路９及び第一電力経路３を介して分電盤２に供給される。また、燃料電池６で発電された電力は、第三電力経路７及び第一電力経路３を介して分電盤２に供給される。このように、本実施形態において商用電源３０からの電力と、太陽光発電部８及び燃料電池６で発電された電力とは、第一電力経路３を介して分電盤２に供給される（住宅内に入る）。また、蓄電装置４で放電された電力は、第二電力経路５を介して分電盤２に供給される。

そして、分電盤２に供給された電力は、当該分電盤２により負荷に分配される。これによって、住宅の居住者は、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。

このように、電力供給システム１においては、負荷の消費電力（分電盤２により分配される電力）を、商用電源３０からの電力だけでなく、太陽光発電部８や燃料電池６で発電された電力や、蓄電装置４で放電された電力を用いて賄うことができる。これによって、商用電源３０から分電盤２に供給される電力（買電）を減らし、電力料金を節約することができる。

また、負荷の消費電力が商用電源３０からの電力以外の電力（すなわち、燃料電池６で発電された電力等）で賄え、且つ太陽光発電部８で発電された電力に余剰が生じた場合には、当該余剰した電力を商用電源３０に逆潮流させて売電することができる。これによって、電力料金を節約すると共に、経済的な利益を得ることができる。

また、燃料電池６は、通常は２４時間連続して運転されるところ、当該燃料電池６で発電された電力を蓄電装置４に充電させることもできる。ここで、従来の固体高分子型の燃料電池を具備する技術においては、比較的安価な深夜電力を蓄電装置４に充電させるため、買電の料金プランとして、昼間と夜間とで電気料金の単価が異なる時間帯別電灯を選択していた。しかしながら、本実施形態においては、蓄電装置４に燃料電池６で発電された電力を充電させることもできるため、買電の料金プランとして、時刻によって電気料金の単価が変化しない従量電灯を選択することが望ましい。

なお、本実施形態においては、商用電源３０から買電される電力ではなく、太陽光発電部８及び燃料電池６で発電された電力をできるだけ住宅内で消費することを目的とした電力の供給態様（以下では「エコモード」と称する）が設定されている。このようなエコモードが実行されると、商用電源３０からの電力の使用をできるだけ抑制することができるため、省エネ効果を得ることができる。

以下では、エコモードを実行する制御装置１１の制御について、図２から図４までのフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１０１において、制御装置１１は、太陽光発電部８で発電が行われているか否かを判定する。
制御装置１１は、太陽光発電部８で発電が行われていると判定した場合には、ステップＳ１３０へ移行する。
制御装置１１は、太陽光発電部８で発電が行われていないと判定した場合には、ステップＳ１０２へ移行する。

ステップＳ１０２において、制御装置１１は、燃料電池６で発電が行われているか否かを判定する。
制御装置１１は、燃料電池６で発電が行われていると判定した場合には、ステップＳ１０３へ移行する。
制御装置１１は、燃料電池６で発電が行われていないと判定した場合には、ステップＳ１１０へ移行する。

ステップＳ１１０において、制御装置１１は、蓄電装置４の電力残量が放電可能な程度であるか否かを判定する。
制御装置１１は、蓄電装置４の電力残量が放電可能な程度であると判定した場合には、ステップＳ１１１へ移行する。
制御装置１１は、蓄電装置４の電力残量が放電可能な程度ではないと判定した場合には、ステップＳ１１２へ移行する。

ステップＳ１１１において、制御装置１１は、商用電源３０から買電される電力が第一設定電力（本実施形態においては、１５０Ｗ）となるように、蓄電装置４から電力を放電させる。
制御装置１１は、ステップＳ１１１の処理を行った後、再びステップＳ１０１へ移行する。

このように、ステップＳ１１１においては、蓄電装置４からの電力を負荷へと供給することができる。すなわち、商用電源３０から比較的小さな１５０Ｗの電力を買電することによって、買電される電力の量をできるだけ抑制しつつ、蓄電装置４から放電された電力が商用電源３０へと逆潮流される（売電される）のを防止することができる。

なお、本実施形態においては、「第一設定電力」を１５０Ｗとしたが、これに限定するものではない。

ステップＳ１１２において、制御装置１１は、蓄電装置４を、充放電させない待機状態とする。
制御装置１１は、ステップＳ１１２の処理を行った後、再びステップＳ１０１へ移行する。

ステップＳ１０２から移行したステップＳ１０３において、制御装置１１は、燃料電池６で発電された電力が第一定格電力（本実施形態においては、４００Ｗ）未満であるか否かを判定する。
制御装置１１は、燃料電池６で発電された電力が４００Ｗ未満であると判定した場合には、ステップＳ１０４へ移行する。
制御装置１１は、燃料電池６で発電された電力が４００Ｗ未満ではない（すなわち、４００Ｗ以上である）と判定した場合には、ステップＳ１０５へ移行する。

ステップＳ１０４において、制御装置１１は、第一電力経路３を介して分電盤２に供給される電力（住宅内に入る電力）が第一定格電力（４００Ｗ）となるように、蓄電装置４に電力を充電させる。
制御装置１１は、ステップＳ１０４の処理を行った後、再びステップＳ１０１へ移行する。

ステップＳ１０５において、制御装置１１は、燃料電池６で発電された電力が第二定格電力（本実施形態においては、燃料電池６の最大発電電力の７００Ｗ）未満であるか否かを判定する。
制御装置１１は、燃料電池６で発電された電力が７００Ｗ未満であると判定した場合には、ステップＳ１０６へ移行する。
制御装置１１は、燃料電池６で発電された電力が７００Ｗ未満ではない（すなわち、７００Ｗである）と判定した場合には、ステップＳ１２０へ移行する。

ステップＳ１０６において、制御装置１１は、第一電力経路３を介して分電盤２に供給される電力（住宅内に入る電力）が第二定格電力（７００Ｗ）となるように、蓄電装置４に電力を充電させる。
制御装置１１は、ステップＳ１０６の処理を行った後、再びステップＳ１０１へ移行する。

このように、ステップＳ１０４及びステップＳ１０６においては、燃料電池６の発電効率を向上させることができる。すなわち、例えば燃料電池６が負荷追従機能により必要な電力を発電する場合には、発電する電力が一定ではないため（増減するため）発電効率が低下する場合があるところ、燃料電池６で発電される電力を定格電力（第一定格電力又は第二定格電力）とすることで、燃料電池６で発電される電力を一定とする（増減するのを防止する）ことができる。

また、本実施形態においては、燃料電池６で発電された電力に基づいて、２つ（複数）の定格電力（第一定格電力及び第二定格電力）から適当な定格電力が選択されるため、例えば１つの定格電力（例えば、燃料電池６の最大発電電力である７００Ｗ）が選択される場合と比べて、燃料電池６の燃料の使用量をできるだけ抑制することができる。

なお、本実施形態においては、「第一定格電力」を４００Ｗとし、「第二定格電力」を７００Ｗとして、定格電力を段階的に複数設定したが、これに限定するものではない。なお、本実施形態において「定格電力」とは、燃料電池６で発電された電力が目指すべき予め設定された電力のことを指すものとする。また、本実施形態において「第二定格電力」は、燃料電池６の最大発電電力（７００Ｗ）と同一に設定される。なお、「第二定格電力」は、燃料電池６の最大発電電力に限定するものではない。

ステップＳ１２０において、制御装置１１は、蓄電装置４の電力残量が放電可能な程度であるか否かを判定する。
制御装置１１は、蓄電装置４の電力残量が放電可能な程度であると判定した場合には、ステップＳ１２１へ移行する。
制御装置１１は、蓄電装置４の電力残量が放電可能な程度ではないと判定した場合には、ステップＳ１２２へ移行する。

ステップＳ１２１において、制御装置１１は、第一電力経路３を介して分電盤２に供給される電力（住宅内に入る電力）が第二設定電力（本実施形態においては、７５０Ｗ）となるように、蓄電装置４から電力を放電させる。
制御装置１１は、ステップＳ１２１の処理を行った後、再びステップＳ１０１へ移行する。

このように、ステップＳ１２１においては、燃料電池６で発電された電力の全てを負荷に供給すると共に、当該燃料電池６からの電力だけでは不足する電力を蓄電装置４から放電された電力で賄うことができる。すなわち、電力源（商用電源３０や、燃料電池６及び蓄電装置４）からの電力を、効率よく活用することができる。

また、ステップＳ１２１において、第二設定電力（７５０Ｗ）は、燃料電池６の最大発電電力（７００Ｗ）よりも若干大きい。したがって、買電される電力の量をできるだけ抑制しつつ、蓄電装置４から放電された電力が商用電源３０へと逆潮流される（売電される）のを防止することができると共に、燃料電池６は必要に応じた電力として最大発電電力の発電を継続して行うことができる。

なお、本実施形態においては、「第二設定電力」を７５０Ｗとしたが、これに限定するものではない。但し、第二設定電力は、買電される電力の量をできるだけ抑制するため、燃料電池６の最大発電電力よりも若干大きいことが望ましい。

ステップＳ１２２において、制御装置１１は、蓄電装置４を、充放電させない待機状態とする。
制御装置１１は、ステップＳ１２２の処理を行った後、再びステップＳ１０１へ移行する。

ステップＳ１０１から移行したステップＳ１３０において、制御装置１１は、燃料電池６で発電が行われているか否かを判定する。
制御装置１１は、燃料電池６で発電が行われていると判定した場合には、ステップＳ１３３へ移行する。
制御装置１１は、燃料電池６で発電が行われていないと判定した場合には、ステップＳ１３１へ移行する。

ステップＳ１３１において、制御装置１１は、商用電源３０へと電力が逆潮流され、売電が行われているか否かを判定する。
制御装置１１は、売電が行われていると判定した場合には、ステップＳ１３２へ移行する。
制御装置１１は、売電が行われていないと判定した場合には、ステップＳ１１０へ移行する。

ステップＳ１３２において、制御装置１１は、商用電源３０から買電される電力が第三設定電力（本実施形態においては、１００Ｗ）となるように、蓄電装置４に電力を充電させる。
制御装置１１は、ステップＳ１３２の処理を行った後、再びステップＳ１０１へ移行する。

このように、ステップＳ１３２においては、太陽光発電部８で発電された電力に余剰が生じた場合に、余剰した電力を商用電源３０へと逆潮流させる（売電させる）のではなく、蓄電装置４に充電させることができる。こうして、前記余剰した電力は必要に応じて蓄電装置４から負荷に供給することができ、商用電源３０からの電力の買電をできるだけ抑制することができるため、省エネ効果を得ることができる。

また、ステップＳ１３２においては、商用電源３０から電力が買電されるため、太陽光発電部８で発電される電力が増えた場合であっても、前記増えた電力が商用電源３０へと逆潮流されるのを防止することができる。また、商用電源３０から買電される電力は比較的小さいため、買電される電力の量が増えるのをできるだけ抑制することができる。

なお、本実施形態においては、「第三設定電力」を１００Ｗとしたが、これに限定するものではない。

ステップＳ１３０から移行したステップＳ１３３において、制御装置１１は、商用電源３０へと電力が逆潮流され、売電が行われているか否かを判定する。
制御装置１１は、売電が行われていると判定した場合には、ステップＳ１４０へ移行する。
制御装置１１は、売電が行われていないと判定した場合には、ステップＳ１３４へ移行する。

ステップＳ１３４において、制御装置１１は、第一電力経路３を介して分電盤２に供給される電力（住宅内に入る電力）が第四設定電力（本実施形態においては、７５０Ｗ）となるように、蓄電装置４に電力を放電させる。

このように、ステップＳ１３４においては、太陽光発電部８及び燃料電池６で発電された電力の全てを負荷に供給すると共に、太陽光発電部８及び燃料電池６からの電力だけでは不足する電力を蓄電装置４から放電された電力で賄うことができるため、電力源（商用電源３０や、太陽光発電部８、燃料電池６及び蓄電装置４）からの電力を効率よく活用することができる。

また、第四設定電力（７５０Ｗ）は、燃料電池６の最大発電電力（７００Ｗ）よりも若干大きい。したがって、蓄電装置４から電力が放電される際に、買電される電力の量をできるだけ抑制しつつ、蓄電装置４から放電された電力が商用電源３０へと逆潮流される（売電される）のを防止することができ、且つ燃料電池６は必要に応じた電力として最大発電電力の発電を継続して行うことができる。

なお、本実施形態においては、「第四設定電力」を７５０Ｗとしたが、これに限定するものではない。

ステップＳ１３３から移行したステップＳ１４０において、制御装置１１は、燃料電池６で発電された電力が前記第一定格電力（４００Ｗ）未満であるか否かを判定する。
制御装置１１は、燃料電池６で発電された電力が４００Ｗ未満であると判定した場合には、ステップＳ１４１へ移行する。
制御装置１１は、燃料電池６で発電された電力が４００Ｗ未満ではない（すなわち、４００Ｗ以上である）と判定した場合には、ステップＳ１４２へ移行する。

ステップＳ１４１において、制御装置１１は、第一電力経路３を介して分電盤２に供給される電力（住宅内に入る電力）が第一定格電力（４００Ｗ）となり、さらに商用電源３０から買電される電力が第三設定電力（１００Ｗ）となるように、蓄電装置４に電力を充電させる。
制御装置１１は、ステップＳ１４１の処理を行った後、再びステップＳ１０１へ移行する。

ステップＳ１４２において、制御装置１１は、燃料電池６で発電された電力が前記第二定格電力（７００Ｗ）未満であるか否かを判定する。
制御装置１１は、燃料電池６で発電された電力が７００Ｗ未満であると判定した場合には、ステップＳ１４３へ移行する。
制御装置１１は、燃料電池６で発電された電力が７００Ｗ未満ではない（すなわち、燃料電池６の最大発電電力の７００Ｗである）と判定した場合には、ステップＳ１４４へ移行する。

ステップＳ１４３において、制御装置１１は、第一電力経路３を介して分電盤２に供給される電力（住宅内に入る電力）が第二定格電力（７００Ｗ）となり、さらに商用電源３０から買電される電力が第三設定電力（１００Ｗ）となるように、蓄電装置４に電力を充電させる。
制御装置１１は、ステップＳ１４３の処理を行った後、再びステップＳ１０１へ移行する。

このように、ステップＳ１４１及びステップＳ１４３においては、太陽光発電部８で発電された電力に余剰が生じた場合に、余剰した電力を商用電源３０へと逆潮流させる（売電させる）のではなく、蓄電装置４に充電させることができる。こうして、前記余剰した電力は必要に応じて蓄電装置４から負荷に供給することができ、商用電源３０からの電力の買電をできるだけ抑制することができるため、省エネ効果を得ることができる。

また、ステップＳ１４１及びステップＳ１４３においては、商用電源３０から電力が買電されるため、太陽光発電部８で発電される電力が増えた場合であっても、前記増えた電力が商用電源３０へと逆潮流されるのを防止することができる。また、商用電源３０から買電される電力は比較的小さいため、買電される電力の量が増えるのをできるだけ抑制することができる。

また、ステップＳ１４１及びステップＳ１４３においては、燃料電池６の発電効率を向上させることができる。すなわち、例えば燃料電池６が負荷追従機能により必要な電力を発電する場合には、発電する電力が一定ではないため（増減するため）発電効率が低下する場合があるところ、燃料電池６で発電される電力を（燃料電池６で発電された電力に基づいて）増やして所定の定格電力（第一定格電力又は第二定格電力）とすることで、燃料電池６で発電される電力を一定とする（増減するのを防止する）ことができる。

また、本実施形態においては、燃料電池６で発電された電力に基づいて、２つ（複数）の定格電力（第一定格電力及び第二定格電力）から適当な定格電力が選択されるため、例えば１つの定格電力（例えば、燃料電池６の最大発電電力である７００Ｗ）が選択される場合と比べて、燃料電池６の燃料の使用量をできるだけ抑制することができる。

ステップＳ１４２から移行したステップＳ１４４において、制御装置１１は、商用電源３０から買電される電力が第三設定電力（１００Ｗ）となるように、蓄電装置４に電力を充電させる。
制御装置１１は、ステップＳ１４４の処理を行った後、再びステップＳ１０１へ移行する。

このように、ステップＳ１４４においては、太陽光発電部８で発電された電力に余剰が生じた場合に、余剰した電力を商用電源３０へと逆潮流させる（売電させる）のではなく、蓄電装置４に充電させることができる。こうして、前記余剰した電力は必要に応じて蓄電装置４から負荷に供給することができ、商用電源３０からの電力の買電をできるだけ抑制することができるため、省エネ効果を得ることができる。

また、ステップＳ１４４においては、商用電源３０から電力が買電されるため、太陽光発電部８で発電される電力が増えた場合であっても、前記増えた電力が商用電源３０へと逆潮流されるのを防止することができる。また、商用電源３０から買電される電力は比較的小さいため、買電される電力の量が増えるのをできるだけ抑制することができる。

以上のように、電力供給システム１においては、
自然エネルギーを利用して発電可能な太陽光発電部８と、
発電可能であって、必要に応じて電力を発電する負荷追従機能を有する燃料電池６と、
前記太陽光発電部８及び前記燃料電池６からの電力を充放電可能な蓄電装置４と、
前記太陽光発電部８及び前記燃料電池６の発電と前記蓄電装置４の充放電とを制御する制御装置１１と、
を具備すると共に、商用電源３０に接続され、
前記商用電源３０、前記太陽光発電部８、前記燃料電池６及び前記蓄電装置４からの電力を負荷へと供給する電力供給システムであって、
前記太陽光発電部８が発電している場合（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）であって、
且つ、前記燃料電池６が発電している場合（ステップＳ１３０；ＹＥＳ）であって、
且つ、前記太陽光発電部８からの電力が前記商用電源３０に逆潮流している場合（ステップＳ１３３；ＹＥＳ）に、
ステップＳ１４１、Ｓ１４３及びＳ１４４に示すように、前記太陽光発電部８からの電力が前記商用電源３０に逆潮流しないように、前記蓄電装置４が電力を充電するものである。

このような構成により、商用電源３０、太陽光発電部８、燃料電池６及び蓄電装置４からの電力を効率よく活用することができる。
具体的には、商用電源３０から電力が買電されるため（商用電源３０に電力が逆潮流しないような設定であるため）、太陽光発電部８で発電される電力が増えた場合であっても、当該増えた分の電力を売電せずに、蓄電装置４に充電させることができる。すなわち、太陽光発電部８で発電された電力をできるだけ蓄電装置４に充電させ、必要に応じて住宅内で消費することができ、省エネ効果を得ることができる（複数の電力源からの電力を効率よく活用することができる）。
また、本実施形態においては、商用電源３０から買電される電力は比較的小さな１００Ｗであるため、商用電源３０から買電される電力の量をできるだけ抑制することができる。

また、電力供給システム１においては、
ステップＳ１４０、Ｓ１４１、Ｓ１４２及びＳ１４３に示すように、前記負荷追従機能により前記燃料電池６で発電された電力が所定の電力よりも小さい場合には、前記燃料電池６で発電される電力を増やして所定の定格電力（第一定格電力及び第二定格電力）とするものである。

このような構成により、燃料電池６の発電効率を向上させることができる。
具体的には、燃料電池６で発電される電力を所定の定格電力とすることで、燃料電池６で発電される電力を一定とする（増減するのを防止する）ことができ、燃料電池６の発電効率を向上させることができる。

また、電力供給システム１においては、
ステップＳ１４１及びＳ１４３に示すように、前記定格電力は、段階的に２つ（複数）設定され、
ステップＳ１４３に示すように、前記２つの定格電力には、前記燃料電池６の最大発電電力と同一に設定される第二定格電力（最大定格電力）が含まれるものである。

このような構成により、燃料電池６の発電効率をより一層向上させることができる。
具体的には、燃料電池６で発電された電力に基づいて、２つの定格電力（第一定格電力及び第二定格電力）から適当な定格電力が選択される。また、２つの定格電力のうち１つは、燃料電池６の最大発電電力と同一に設定されるため、燃料電池６の発電効率をより一層向上させることができる。

また、電力供給システム１においては、
前記商用電源３０、前記太陽光発電部８及び前記燃料電池６と第一電力経路３（第一の電力経路）を介して接続されると共に、前記蓄電装置４と第二電力経路５（第二の電力経路）を介して接続され、前記第一及び前記第二電力経路３・５を介して供給された電力を前記負荷に分配可能な分電盤２をさらに具備し、
前記太陽光発電部８が発電している場合（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）であって、
且つ、前記燃料電池６が発電している場合（ステップＳ１３０；ＹＥＳ）であって、
且つ、前記太陽光発電部８からの電力が前記商用電源３０に逆潮流していない場合（ステップＳ１３３；ＮＯ）に、
ステップＳ１３４に示すように、前記第一電力経路３を介して前記分電盤２に供給される電力が前記燃料電池６の最大発電電力よりも大きい第四設定電力（所定の目標電力）となるように、前記蓄電装置４が電力を放電するものである。

このような構成により、商用電源３０、太陽光発電部８、燃料電池６及び蓄電装置４からの電力を効率よく活用することができる。
具体的には、蓄電装置４から電力が放電される際に、買電される電力の量をできるだけ抑制しつつ、蓄電装置４から放電された電力が商用電源３０へと逆潮流される（売電される）のを防止することができ、且つ燃料電池６は必要に応じた電力として最大発電電力の発電を継続して行うことができる。

また、電力供給システム１においては、
前記太陽光発電部８が発電している場合（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）であって、
且つ、前記燃料電池６が発電していない場合（ステップＳ１３０；ＮＯ）であって、
且つ、前記太陽光発電部８からの電力が前記商用電源３０に逆潮流している場合（ステップＳ１３１；ＹＥＳ）に、
ステップＳ１３２に示すように、前記太陽光発電部８からの電力が前記商用電源３０に逆潮流しないように、前記蓄電装置４が電力を充電するものである。

このような構成により、太陽光発電部８からの電力を蓄電装置４に充電することにより、必要に応じて負荷に供給することができる。
具体的には、太陽光発電部８で発電された電力に余剰が生じた場合に、余剰した電力を商用電源３０へと逆潮流させる（売電させる）のではなく、蓄電装置４に充電させることができる。こうして、前記余剰した電力は必要に応じて蓄電装置４から負荷に供給することができる。
また、太陽光発電部８で発電される電力は、天候（曇や雨等）に左右され易く比較的不安定であるところ、売電と買電とを繰り返すのを防止することができる。
また、通常、第一センサ２４は小さい電力（例えば、３０Ｗ以下）を検知するのが困難であるところ、商用電源３０から買電する電力が１００Ｗであるため、第一センサ２４で検知される電力が小さくなって当該第一センサ２４が電力を検知できなくなることを回避することができる。すなわち、蓄電装置４が充電も放電も出来ない状態となることを回避し、ひいては蓄電装置４の継続した作動を可能とすることができる。

なお、電力供給システム１は、本発明に係る電力供給システムの実施の一形態である。
また、分電盤２は、本発明に係る分電盤の実施の一形態である。
また、第一電力経路３は、本発明に係る第一の電力経路の実施の一形態である。
また、蓄電装置４は、本発明に係る蓄電装置の実施の一形態である。
また、第二電力経路５は、本発明に係る第二の電力経路の実施の一形態である。
また、燃料電池６は、本発明に係る燃料電池の実施の一形態である。
また、太陽光発電部８は、本発明に係る発電部の実施の一形態である。
また、制御装置１１は、本発明に係る制御装置の実施の一形態である。
また、商用電源３０は、本発明に係る商用電源の実施の一形態である。
また、第一定格電力（４００Ｗ）及び第二定格電力（７００Ｗ）は、本発明に係る所定の定格電力の実施の一形態である。
また、第二定格電力（７００Ｗ）は、本発明に係る最大定格電力の実施の一形態である。
また、第四設定電力（７５０Ｗ）は、本発明に係る目標電力の実施の一形態である。

なお、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ものに限定するものではない。本発明に係る発電部が利用する自然エネルギーは、例えば水力や、風力、潮力等であってもよい。

また、本実施形態において、燃料電池６の最大発電電力は７００Ｗに設定される構成としたが、これに限定するものではない。例えば、燃料電池６の最大発電電力は７５０Ｗ等でもよく、さらには任意の電力に設定可能な構成としてもよい。

また、本実施形態において、燃料電池６は固体酸化物型の燃料電池（ＳＯＦＣ）であるとしたが、これに限定するものではない。例えば、燃料電池６は、固体高分子型の燃料電池（ＰＥＦＣ）であってもよい。

また、本実施形態において、電力供給システム１は住宅に設けられるものとしたが、これに限定するものではない。例えば、電力供給システム１は、事務所や公共施設等の建物に設けられるものであってもよい。

また、本実施形態において、第四設定電力（本発明に係る目標電力の実施の一形態）は７５０Ｗとしたが、これに限定するものではない。本発明に係る目標電力は、燃料電池６の最大発電電力よりも大きいものであればよい。

以下では、蓄電装置４の充電に関する制御装置１１の制御について説明する。

通常、燃料電池６は、蓄電装置４と比べた場合、負荷追従運転による反応が遅い。すなわち、負荷追従運転により燃料電池６が発電する電力を所定の量だけ変化させるのに要する時間は、蓄電装置４が充電する電力を所定の量だけ変化させるのに要する時間よりも長い。したがって、燃料電池６で発電される電力が増えるように蓄電装置４が電力を充電した場合であっても、燃料電池６が発電される電力を増やすのに時間がかかると、蓄電装置４が充電する電力の分だけ商用電源３０からの電力の買電が増えてしまうという問題がある。

そこで、本実施形態においては、第一電力経路３を介して分電盤２に供給される電力（住宅内に入る電力）が、第一及び第二定格電力や所定の設定電力となるように蓄電装置４の充電を行う場合に、制御装置１１は、第二センサ２５から出力された情報だけでなく、第一センサ２４から出力された情報に基づいて蓄電装置４の充電を制御することができる。

このような構成により、蓄電装置４が電力を充電する場合に、充電する電力を比較的短時間で所望の量だけ変化させるのではなく、商用電源３０からの電力の買電の変化量に基づいて燃料電池６で発電される電力の変化量に追従するように、比較的ゆっくりと変化させることができる。こうして、蓄電装置４が電力を充電する場合に、商用電源３０からの電力の買電をできるだけ抑制することができるため、省エネ効果を得ることができる。

１ 電力供給システム
４ 蓄電装置
６ 燃料電池
８ 太陽光発電部
１１ 制御装置
３０ 商用電源

Claims (4)

1. 自然エネルギーを利用して発電可能な発電部と、
   発電可能であって、必要に応じて電力を発電する負荷追従機能を有する燃料電池と、
   前記発電部及び前記燃料電池からの電力を充放電可能な蓄電装置と、
   前記発電部及び前記燃料電池の発電と前記蓄電装置の充放電とを制御する制御装置と、
   を具備すると共に、商用電源に接続され、
   前記商用電源、前記発電部、前記燃料電池及び前記蓄電装置からの電力を負荷へと供給する電力供給システムであって、
   前記発電部が発電している場合であって、
   且つ、前記燃料電池が発電している場合であって、
   且つ、電力が前記商用電源に逆潮流している場合に、
   電力が前記商用電源に逆潮流しないように、前記蓄電装置が電力を充電し、
   前記負荷追従機能により前記燃料電池で発電された電力が所定の定格電力よりも小さい場合には、前記制御装置の制御により前記蓄電装置が充電する電力を増やすことによって、前記燃料電池で発電される電力を増やして、前記所定の定格電力とする、
   ことを特徴とする電力供給システム。
2. 前記定格電力は、段階的に複数設定され、
   前記複数の定格電力には、前記燃料電池の最大発電電力と同一に設定される最大定格電力が含まれる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記商用電源、前記発電部及び前記燃料電池と第一の電力経路を介して接続されると共に、前記蓄電装置と第二の電力経路を介して接続され、前記第一及び前記第二の電力経路を介して供給された電力を前記負荷に分配可能な分電盤をさらに具備し、
   前記発電部が発電している場合であって、
   且つ、前記燃料電池が発電している場合であって、
   且つ、電力が前記商用電源に逆潮流していない場合に、
   前記第一の電力経路を介して前記分電盤に供給される電力が前記燃料電池の最大発電電力よりも大きい所定の目標電力となるように、前記蓄電装置が電力を放電する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力供給システム。
4. 前記発電部が発電している場合であって、
   且つ、前記燃料電池が発電していない場合であって、
   且つ、電力が前記商用電源に逆潮流している場合に、
   電力が前記商用電源に逆潮流しないように、前記蓄電装置が電力を充電する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電力供給システム。

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