JP6726029B2 - 電力供給システム - Google Patents

Description

本発明は、電力供給システムの技術に関する。

従来、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に記載の技術には、電気を扱う事業者と需要家が契約を結ぶことにより、需要家の設備で発電された電力を他の施設へと売却することができる電力供給システムが記載されている。

特開２０１０−２２０４２８号公報

ここで、将来的な電気及びガスの小売自由化の実施化においては、需要家が電気だけでなく、ガスを扱う事業者と契約を結ぶことが想定される。したがって、電気及びガスを扱う事業者と需要家とが契約を結ぶことにより、発電装置により発電された電力や、前記発電により生じた熱（排熱）の有効活用が望まれている。

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、電気及びガスを扱う事業者と需要家とが契約を結ぶことにより、発電装置により発電された電力や、前記発電により生じた熱（排熱）を有効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、電力供給システムは、ガス及び電気を扱う事業者からガス及び電気の供給を受け、且つ、少なくとも一の需要家を含んで構成される第一の需要家集合体と、前記第一の需要家集合体の前記少なくとも一の需要家に設置され、前記事業者から供給されたガスをエネルギー源とし、発電動作により熱が発生する第一の発電装置と、前記第一の発電装置による発電電力を前記第一の需要家集合体から享受可能な第二の需要家と、前記第一の発電装置から発生した熱を、前記第一の需要家集合体における前記少なくとも一の需要家に供給する供給手段と、を具備し、前記第一の需要家集合体には、共用部が設けられ、停電時には、前記発電電力が前記共用部に供給され、前記共用部には、供給された前記発電電力を蓄電する第一の蓄電装置が設置され、停電時において、前記第一の蓄電装置は、前記発電電力が前記共用部の電力負荷へと流通する場合に、当該発電電力を蓄電可能であるものである。
また、前記共用部には、停電時に自立運転可能な第二の蓄電装置が設置され、停電時において、前記第一の蓄電装置は、前記共用部の電力負荷へと流通する、前記共用部に供給された前記発電電力及び前記第二の蓄電装置の自立運転による放電電力に応じて放電可能である。
また、前記第一の発電装置は、系統電源と前記共用部の電力負荷とを結ぶ配電線の中途部に接続され、前記第一の蓄電装置は、前記配電線において前記中途部よりも前記電力負荷側に接続され、前記第二の蓄電装置は、前記配電線において前記中途部よりも系統電源側に接続される。

また電力供給システムにおいて、前記第一の需要家集合体には、前記第一の発電装置とは別のエネルギー源を用いて発電動作を行う第二の発電装置が設置されてもよい。
このような構成により、異なるエネルギー源を用いて発電が行われるため、発電電力を確保し易くすることができる。

また電力供給システムにおいて、前記第二の発電装置による前記発電電力を前記事業者が前記第一の需要家集合体から買い取る買取価格は、前記事業者から前記第二の需要家への売電価格よりも安く設定されてもよい。
このような構成により、事業者が利益を得易くすることができる。

電気及びガスを扱う事業者と需要家とが契約を結ぶことにより、発電装置により発電された電力や、前記発電により生じた熱（排熱）を有効活用することができる。

第一実施形態に係る電力供給システムの概要を示した模式図。 同じく、住宅街区から学校へと電力を供給する様子を示した模式図。 同じく、平日における住宅街区及び学校の時間帯ごとの電気使用量と、平日における住宅街区及び学校の給湯使用量と、をそれぞれ表した図。 同じく、停電時の住宅街区において住宅から共用部へと電力を供給する様子を示した模式図。 同じく、（ａ）電気的な構成のうち、学校の構成を示したブロック図。（ｂ）学校における電力供給システムの電力の供給態様を示したブロック図。 同じく、電気的な構成のうち、住宅街区の住宅の構成を示したブロック図。 同じく、（ａ）住宅街区の住宅において系統電源から買電された電力の供給態様を示したブロック図。（ｂ）住宅街区の住宅において燃料電池による発電電力の供給態様を示したブロック図。 同じく、住宅街区の住宅において系統電源へと逆潮流される余剰電力の供給態様を示したブロック図。 同じく、電気的な構成のうち、住宅街区の共用部の構成を示したブロック図。 同じく、（ａ）住宅街区の共用部において系統電源から買電された電力の供給態様を示したブロック図。（ｂ）住宅街区の共用部において第一共用蓄電装置から放電された電力の供給態様を示したブロック図。 同じく、（ａ）住宅街区の共用部において停電が発生した時の電力の供給態様を示したブロック図。（ｂ）住宅街区の共用部において停電時に第一共用蓄電装置が自立運転を開始した状態の電力の供給態様を示したブロック図。 同じく、（ａ）住宅街区の共用部において停電時に第二共用蓄電装置が擬似連系運転を開始した状態の電力の供給態様を示したブロック図。（ｂ）住宅街区の共用部において停電時に住宅から逆潮流された状態の電力の供給態様を示したブロック図。 第二実施形態に係る電力供給システムの概要を示した模式図。 同じく、電気的な構成のうち、住宅街区の住宅の構成を示したブロック図。 第三実施形態に係る電力供給システムの概要を示した模式図。 同じく、電気的な構成のうち、住宅街区の住宅の構成を示したブロック図。

まず、図１から図４を用いて、第一実施形態に係る電力供給システム１の概要について説明する。

図１に示す電力供給システム１は、複数の戸建住宅（住宅Ｈ）及び共用部Ｃからなる住宅街区Ｔ（住宅地）と、公共施設（本実施形態においては、「学校Ｓ」とする）と、を有する所定の地区に適用される。電力供給システム１は、電力及びガスの小売自由化の実施下において、住宅街区Ｔと学校Ｓとの間で電力を融通しつつ、後述する燃料電池１４の排熱を有効活用することを目的とするものである。

図１に示すように、住宅街区Ｔには、複数（本実施形態においては、６戸）の住宅Ｈ（住宅１Ｈ、住宅２Ｈ、・・、住宅６Ｈ）が設けられる。各住宅Ｈには、ガスを燃料（エネルギー源）として発電を行う燃料電池１４が設置される。なお、燃料電池１４は、発電と同時に当該発電による排熱を利用して湯を沸かすことができる。

また、住宅街区Ｔには、複数の住宅Ｈの共用部Ｃが設けられる。共用部Ｃには、電力を充放電可能な蓄電装置（より詳細には、第一共用蓄電装置２３及び第二共用蓄電装置２６）が設けられる。共用部Ｃは、切替盤２７（より詳細には、第一切替盤２７ａ及び第二切替盤２７ｂ）により、系統電源１００の送電線とは別の送電線となる（住宅街区Ｔ内だけで用いられる）送電線１００ａを介して各住宅Ｈと接続されている。

住宅街区Ｔ及び学校Ｓは、同一の系統電源１００に接続される。また、住宅街区Ｔ及び学校Ｓは、電気及びガスの小売を行うことが可能な小売事業者（事業者Ｐ）と、それぞれ電気及びガスに関する契約を結んでいる。事業者Ｐは、前記契約に基づいて、燃料電池１４を各住宅Ｈに例えば無償で提供（設置）している。このように、各住宅Ｈは、事業者Ｐが所有する燃料電池１４が設置され、当該事業者Ｐの発電場所となっている。

こうして、各住宅Ｈにおいては、事業者Ｐから供給されたガスを燃料として燃料電池１４の発電が行われる。各住宅Ｈにおいて発電された電力（発電電力）は、当該各住宅Ｈで使用される。すなわち、各住宅Ｈは、電力会社（系統電源１００）から電力を買電することなく、前記発電電力（すなわち、事業者Ｐから買電した電力）により当該各住宅Ｈの電力需要を賄うことができる。なお、各住宅Ｈは、前記発電電力だけで電力需要を賄うことができなければ、不足する電力（不足電力）を系統電源１００から買電する。

また、各住宅Ｈは、燃料電池１４の発電と同時に沸かされた湯を、無償又は有償で（事業者Ｐから購入することなく、又は事業者Ｐから購入して）使用することができる。

また、図２に示すように、学校Ｓへと各住宅Ｈの発電電力を供給することができる。具体的には、各住宅Ｈにおいて燃料電池１４による発電電力量が例えば最大とされると、当該各住宅Ｈの電力需要に対して余剰した電力（余剰電力）が生じる。こうして、各住宅Ｈにおいて生じた余剰電力は、系統電源１００へと逆潮流され、学校Ｓの電力需要に応じて当該学校Ｓへと供給することができる。すなわち、学校Ｓは、電力会社（系統電源１００）から電力を買電することなく、前記発電電力（すなわち、事業者Ｐから買電した電力）により当該学校Ｓの電力需要を賄うことができる。なお、学校Ｓは、前記発電電力だけで電力需要を賄うことができなければ、不足する電力（不足電力）を系統電源１００から買電する。

ここで、図３は、平日における住宅街区Ｔ及び学校Ｓの時間帯ごとの電気使用量と、平日における住宅街区Ｔ及び学校Ｓの給湯使用量と、をそれぞれ表したものである。

図３に示すように、住宅街区Ｔ及び学校Ｓは、平日における時間帯ごとの電気使用量に関して互いに異なる特徴を有する。

具体的には、住宅街区Ｔの昼間（例えば、１１時〜１８時）の電気使用量はその他の時間帯よりも小さいのに対して、学校Ｓの昼間の電気使用量はその他の時間帯よりも大きい。また、住宅街区Ｔの夜間（例えば、１８時〜２４時）の電気使用量はその他の時間帯よりも大きいのに対して、学校Ｓの夜間の電気使用量はその他の時間帯よりも小さい。このように、平日における昼間及び夜間の電気使用量は、その大小関係が住宅街区Ｔと学校Ｓとでは互いに逆転した関係となっている。すなわち、住宅街区Ｔと学校Ｓとでは、平日の昼間及び夜間において電気使用量のピークが互いにずれている。

また、図３に示すように、住宅街区Ｔ及び学校Ｓは、給湯使用量に関して互いに異なる特徴を有する。

具体的には、住宅街区Ｔ及び学校Ｓの互いの給湯使用量を比較すると、住宅街区Ｔの給湯使用量は多いのに対して、学校Ｓの給湯使用量は少ない。このように、学校Ｓは住宅街区Ｔに比較して給湯使用量が少ない傾向にある。

このような住宅街区Ｔ及び学校Ｓの関係において、各住宅Ｈに設置された燃料電池１４による発電電力を、昼間の時間帯において当該各住宅Ｈで使用すると共に余剰電力を学校Ｓへと供給し、夜間の時間帯において当該各住宅Ｈで使用すれば（すなわち、各住宅Ｈと学校Ｓとで適宜融通すれば）、時間帯ごとの系統電源１００からの買電量を平準化（ピークシフト）することができる。

また、燃料電池１４の発電と同時に沸かされた湯は、当該発電が行われた各住宅Ｈで使用することができるため、当該発電による排熱を有効に活用することができる。

また、図４に示すように、住宅街区Ｔにおいては、停電が発生した場合、各住宅Ｈから共用部Ｃに燃料電池１４による発電電力を供給することができる。具体的には、各住宅Ｈにおいて燃料電池１４による発電電力量が例えば最大とされると、当該各住宅Ｈの電力需要に対して余剰した電力（余剰電力）が生じる。こうして、各住宅Ｈにおいて生じた余剰電力は、系統電源１００へと逆潮流されるため、送電線１００ａを介して共用部Ｃの電力需要に応じて当該共用部Ｃへと供給することができる。これにより、停電が発生した場合に、共用部Ｃを住宅街区Ｔにおいて防災拠点（複数の住宅Ｈの避難場所等）とすることが可能となる。なお、この場合でも、必要に応じて、各住宅Ｈから学校Ｓに燃料電池１４による発電電力を供給することもできる。

以下では、図５から図１２を用いて、電力供給システム１の電気的な構成について説明する。

まず、図５（ａ）を用いて、電力供給システム１の電気的な構成のうち、学校Ｓの構成について説明する。

学校Ｓは、電力供給システム１の電気的な構成として、学校一般回路３１を具備する。

なお、以下の説明では、系統電源１００と学校Ｓの学校一般回路３１とを接続する配電線を基準として、各部の位置関係を説明する。当該配電線の一端は、電力会社の系統電源１００と接続される。図面において、前記配電線は、系統電源１００側から紙面右方へと直線状に延びる線で示している。以下の説明では、便宜上、前記配電線が延びる方向（紙面左右方向）において、左側（系統電源１００に近い側）を上流側、右側を下流側とそれぞれ称する。

学校一般回路３１は、学校Ｓに設けられる適宜の電気製品等（電力負荷）へと電力を供給するものである。学校一般回路３１は、上述の如く、前記配電線の最も下流側に接続される。

次に、図５（ｂ）を用いて、学校Ｓにおける電力供給システム１の電力の供給態様について説明する。

図５（ｂ）に示すように、学校一般回路３１に必要な電力が生じると（電力需要が生じると）、系統電源１００から買電された電力が配電線を介して当該学校一般回路３１に供給される。なお、非停電時における学校一般回路３１には、昼間の時間帯において住宅街区Ｔから逆潮流された電力が供給される（図２参照）。

次に、図６から図８を用いて、電力供給システム１の電気的な構成のうち、住宅街区Ｔの住宅Ｈの構成について説明する。

なお、本実施形態において、６戸の住宅Ｈの構成はそれぞれ略同一に形成される。したがって、以下の図面においては、６戸の住宅Ｈのうち、住宅１Ｈの構成について説明し、他の住宅Ｈの構成についての説明は省略する。

住宅街区Ｔの住宅１Ｈは、電力供給システム１の電気的な構成として、住宅用一般回路１１、第一センサ１２、発電ユニット１３（燃料電池１４）及び制御装置４０を具備する。

なお、以下の説明では、系統電源１００と住宅１Ｈの住宅用一般回路１１とを接続する配電線Ｌ１を基準として、各部の位置関係を説明する。配電線Ｌ１の一端は、電力会社の系統電源１００と接続される。図面において、配電線Ｌ１は、系統電源１００側から紙面右方へと直線状に延びる線で示している。以下の説明では、便宜上、配電線Ｌ１が延びる方向（紙面左右方向）において、左側（系統電源１００に近い側）を上流側、右側を下流側とそれぞれ称する。

住宅用一般回路１１は、住宅１Ｈに設けられる適宜の電気製品等（電力負荷）へと電力を供給するものである。住宅用一般回路１１は、上述の如く、配電線Ｌ１の最も下流側に接続される。

第一センサ１２は、配電線Ｌ１の中途部に配置される。第一センサ１２は、配置された箇所を流通する電力を検出する。第一センサ１２は、検出結果に関する信号を出力可能に構成される。

発電ユニット１３は、発電可能な発電部を具備するユニットである。具体的には、発電ユニット１３は、前記発電部として燃料電池１４を具備する。

燃料電池１４は、燃料（本実施形態においては、都市ガス）を使用して発電する固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ ： Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）である。燃料電池１４には、図示せぬ制御部や、貯湯ユニット１４ａ等が設けられる。燃料電池１４が発電すると、当該発電に伴って二酸化炭素や熱が発生する。燃料電池１４は、このように発電時に発生する熱（排熱）を利用して貯湯ユニット１４ａ内で湯を沸かし、当該沸かした湯を貯めることができる。

このような発電ユニット１３は、第一センサ１２と電気的に接続される。発電ユニット１３は、第一センサ１２から出力された信号を受信し、当該受信した信号に基づいて当該第一センサ１２の検出結果を取得可能に構成される。発電ユニット１３において、燃料電池１４は、第一センサ１２の検出結果に応じて発電する電力量を調整する負荷追従機能を有する。

制御装置４０は、住宅１Ｈ内の情報を管理すると共に、当該住宅１Ｈにおける電力の供給態様（例えば、燃料電池１４の発電等）等を制御するものである。なお、制御装置４０は、住宅１Ｈ内だけでなく、電力供給システム１内の全体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１４の発電等）の全体を制御するものである。制御装置４０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４０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。

制御装置４０は、発電ユニット１３（燃料電池１４）と電気的に接続される。制御装置４０は、燃料電池１４の動作状態に関する情報を取得することができる。また、制御装置４０は、燃料電池１４の動作を制御することができる。また、制御装置４０は、燃料電池１４のうち貯湯ユニット１４ａの動作を制御し、当該貯湯ユニット１４ａ内で貯められた湯を所定の機器（例えば、給湯器）等へと供給することができる。このように、燃料電池１４による発電で生じた排熱を有効活用することができる。

次に、図７及び図８を用いて、住宅街区Ｔの住宅１Ｈにおける電力供給システム１の電力の供給態様について説明する。

なお、本実施形態において、以下の説明における電力の流通方向の変更は、制御装置４０により制御される。しかしながら、図示せぬホームサーバ等の制御部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。

図７（ａ）に示すように、住宅用一般回路１１に必要な電力が生じると（電力需要が生じると）、系統電源１００から買電された電力が配電線Ｌ１を介して当該住宅用一般回路１１に供給される。この場合、燃料電池１４は、第一センサ１２の検出結果に基づいて負荷追従運転を行って、所定量の電力を発電する。こうして、図７（ｂ）に示すように、発電された電力は、住宅用一般回路１１に供給され、電力需要が賄われた場合には、系統電源１００からの電力の供給が停止される。

これに対して、図８に示すように、燃料電池１４による発電電力のうち、各住宅Ｈにおいて生じた余剰電力は、系統電源１００へと逆潮流される。こうして、逆潮流された電力は、学校Ｓの電力需要に応じて当該学校Ｓへと供給することができる（図２及び図５（ｂ）参照）。また、逆潮流された電力は、共用部Ｃの電力需要に応じて当該共用部Ｃへと供給することができる（図４参照）。

次に、図９を用いて、電力供給システム１の電気的な構成のうち、住宅街区Ｔの共用部Ｃの構成について説明する。

住宅街区Ｔの共用部Ｃは、電力供給システム１の電気的な構成として、共用部用一般回路２１、第二センサ２２、第一共用蓄電装置２３、トランス２４、第三センサ２５、第二共用蓄電装置２６、切替盤２７及び前記制御装置４０を具備する。

なお、以下の説明では、系統電源１００と共用部Ｃの共用部用一般回路２１とを接続する配電線Ｌ２を基準として、各部の位置関係を説明する。配電線Ｌ２の一端は、電力会社の系統電源１００と接続される。図面において、配電線Ｌ２は、系統電源１００側から紙面右方へと直線状に延びる線で示している。以下の説明では、便宜上、配電線Ｌ２が延びる方向（紙面左右方向）において、左側（系統電源１００に近い側）を上流側、右側を下流側とそれぞれ称する。

共用部用一般回路２１は、共用部Ｃに設けられる適宜の電気製品等（電力負荷）へと電力を供給するものである。共用部用一般回路２１は、上述の如く、配電線Ｌ２の最も下流側に接続される。

第二センサ２２は、配電線Ｌ２の中途部に配置される。第二センサ２２は、配置された箇所を流通する電力を検出する。第二センサ２２は、検出結果に関する信号を出力可能に構成される。第二センサ２２は、後述する第三センサ２５よりも上流側に配置される。

第一共用蓄電装置２３は、電力を充放電可能な装置である。第一共用蓄電装置２３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、前記電池の動作を制御するパワコン等により構成される。第一共用蓄電装置２３は、所定の時間帯（例えば比較的安価な深夜電力が供給される時間帯）に系統電源１００からの電力を充電する。

また、第一共用蓄電装置２３は、配電線Ｌ３及び配電線Ｌ４を介して、配電線Ｌ２の中途部（第一共用連結点５１及び第二共用連結点５２）に接続される。第一共用連結点５１及び第二共用連結点５２は、配電線Ｌ１の第二センサ２２と第三センサ２５との間に配置される。第一共用連結点５１は、第二共用連結点５２よりも上流側に配置される。なお、配電線Ｌ３は、連系運転時に使用される。一方、配電線Ｌ４は、自立運転時に使用される。

また、第一共用蓄電装置２３は、第二センサ２２と電気的に接続される。第一共用蓄電装置２３は、第二センサ２２から出力された信号を受信し、当該受信した信号に基づいて当該第二センサ２２の検出結果を取得可能に構成される。第一共用蓄電装置２３は、第二センサ２２の検出結果に応じて出力する電力量を調整する負荷追従機能を有する。

また、第一共用蓄電装置２３は、連系運転及び自立運転を行うことができる。

第一共用蓄電装置２３の連系運転とは、非停電時に系統電源１００と連系して運転を行うものである。こうして、第一共用蓄電装置２３は、非停電時に系統電源１００と連系した状態で、放電（出力）したり、系統電源１００からの電力を充電したりすることができる。

第一共用蓄電装置２３の自立運転とは、停電時に系統電源１００から独立して運転を行うものである。こうして、第一共用蓄電装置２３は、停電時に系統電源１００から独立した状態で、放電（出力）することができる。

トランス２４は、電力を昇圧するものである。トランス２４は、配電線Ｌ４の中途部に設けられる。トランス２４は、停電時に第一共用蓄電装置２３の自立運転によって出力された電力を例えば１００Ｖから２００Ｖに昇圧し、共用部用一般回路２１へと供給することができる。

第三センサ２５は、配電線Ｌ２の中途部に配置される。第三センサ２５は、配置された箇所を流通する電力を検出する。第三センサ２５は、検出結果に関する信号を出力可能に構成される。第三センサ２５は、第二センサ２２よりも下流側に配置される。

第二共用蓄電装置２６は、電力を充放電可能な装置である。第二共用蓄電装置２６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、前記電池の動作を制御するパワコン等により構成される。第二共用蓄電装置２６は、所定の時間帯（例えば比較的安価な深夜電力が供給される時間帯）に系統電源１００からの電力を充電する。

また、第二共用蓄電装置２６は、配電線Ｌ５を介して、配電線Ｌ２の中途部（第三共用連結点５３）に接続される。第三共用連結点５３は、配電線Ｌ１の第三センサ２５と共用部用一般回路２１との間に配置される。また、第二共用蓄電装置２６は、配電線Ｌ６を介して、共用部用一般回路２１に接続される。なお、配電線Ｌ５は、連系運転時及び擬似連系運転時に使用される。一方、配電線Ｌ４は、自立運転時に使用される。

また、第二共用蓄電装置２６は、第三センサ２５と電気的に接続される。第二共用蓄電装置２６は、第三センサ２５から出力された信号を受信し、当該受信した信号に基づいて当該第三センサ２５の検出結果を取得可能に構成される。第二共用蓄電装置２６は、第三センサ２５の検出結果に応じて出力する電力量を調整する負荷追従機能を有する。

また、第二共用蓄電装置２６は、連系運転、自立運転及び擬似連系運転を行うことができる。

第二共用蓄電装置２６の連系運転とは、非停電時に系統電源１００と連系して運転を行うものである。こうして、第二共用蓄電装置２６は、非停電時に系統電源１００と連系した状態で、放電（出力）したり、系統電源１００からの電力を充電したりすることができる。

第二共用蓄電装置２６の自立運転とは、停電時に系統電源１００から独立して運転を行うものである。こうして、第二共用蓄電装置２６は、停電時に系統電源１００から独立した状態で、放電（出力）することができる。

第二共用蓄電装置２６の擬似連系運転とは、停電時であっても、系統電源１００と連系していると見做し、連系運転に相当する運転を行うものである。具体的には、第二共用蓄電装置２６は、停電時に第一共用蓄電装置２３の自立運転によって出力された（トランス２４により昇圧された）電力を、系統電源１００から供給された電力として見做す。こうして、第二共用蓄電装置２６は、非停電時であっても第三センサ２５の検出結果に応じて、負荷追従機能により所定の電力需要に応じた電力を配電線Ｌ５を介して放電（出力）したり、配電線Ｌ２を介して供給されてきた電力を充電したりすることができる。

切替盤２７は、電力の流通経路を適宜切り替えるものである。切替盤２７は、第一切替盤２７ａ及び第二切替盤２７ｂを具備する。第一切替盤２７ａ及び第二切替盤２７ｂは、送電線１００ａの両端部にそれぞれ配置される。

第一切替盤２７ａは、送電線１００ａの一端部（上流側端部）と系統電源１００の送電線の中途部との接続部に配置される。第一切替盤２７ａは、停電時において各住宅Ｈから系統電源１００へと逆潮流した電力が送電線１００ａへと流通するように、電力の流通経路を切り替えることができる。

第二切替盤２７ｂは、送電線１００ａの他端部（下流側端部）と配電線Ｌ２の中途部（より詳細には、第二共用連結点５２と第三センサ２５との間）との接続部に配置される。第二切替盤２７ｂは、停電時において配電線Ｌ２の前記接続部よりも下流側を送電線１００ａと接続する。こうして、第二切替盤２７ｂは、停電時において送電線１００ａからの電力が共用部用一般回路２１へと流通するように、電力の流通経路を切り替えることができる。

制御装置４０は、住宅１Ｈの構成で説明したものと同一である。制御装置４０は、共用部Ｃ内の情報を管理すると共に、当該共用部Ｃにおける電力の供給態様（例えば、第二共用蓄電装置２６及び第二共用蓄電装置２６の充放電等）等を制御するものである。

制御装置４０は、第一共用蓄電装置２３及び第二共用蓄電装置２６と電気的に接続される。制御装置４０は、第一共用蓄電装置２３及び第二共用蓄電装置２６の状態に関する情報を取得することができる。また、制御装置４０は、第一共用蓄電装置２３及び第二共用蓄電装置２６の動作を制御することができる。

制御装置４０は、切替盤２７（第一切替盤２７ａ及び第二切替盤２７ｂ）と電気的に接続される（不図示）。制御装置４０は、第一切替盤２７ａ及び第二切替盤２７ｂの動作を制御することができる。具体的には、制御装置４０は、停電時において各住宅Ｈから系統電源１００へと逆潮流した電力が、送電線１００ａを介して共用部用一般回路２１へと流通するように、第一切替盤２７ａ及び第二切替盤２７ｂの動作を制御することができる。

次に、図１０から図１２を用いて、住宅街区Ｔの共用部Ｃにおける電力供給システム１の電力の供給態様について説明する。

図１０（ａ）に示すように、共用部用一般回路２１に必要な電力が生じると（電力需要が生じると）、系統電源１００から買電された電力が配電線Ｌ２を介して当該共用部用一般回路２１に供給される。この場合、図１０（ｂ）に示すように、第二共用蓄電装置２６は、第三センサ２５の検出結果に基づいて負荷追従運転を行って、電力需要を賄うための所定量の電力を放電する。

これに対して、停電が発生した場合、図１１（ａ）に示すように、系統電源１００からの電力の供給が停止される。この場合、第二共用蓄電装置２６は、第三センサ２５の検出結果に応じて停電を検知し、連系運転による放電（出力）を停止させる。また、第二共用蓄電装置２６と同様に、第一共用蓄電装置２３は、第二センサ２２の検出結果に応じて停電を検知する。

第一共用蓄電装置２３は、停電を検知すると、図１１（ｂ）に示すように、自立運転を開始する。すなわち、第一共用蓄電装置２３の自立運転によって出力された（トランス２４により昇圧された）電力が、配電線Ｌ２を介して共用部用一般回路２１へと供給される。こうして、第一共用蓄電装置２３の自立運転によって出力された電力が配電線Ｌ２を流通すると、図１２（ａ）に示すように、第三センサ２５の検出結果に応じて第二共用蓄電装置２６が擬似連系運転を開始する。

また、図１２（ｂ）に示すように、例えば制御装置４０の制御により、第二共用蓄電装置２６が擬似連系運転を行っている場合に、当該第二共用蓄電装置２６に各住宅Ｈから供給された電力を充電させることができる。なお、この場合、各住宅Ｈから供給された電力とは、系統電源１００へと逆潮流された各住宅Ｈにおいて生じた余剰電力となる。すなわち、共用部Ｃにおいては、停電時に各住宅Ｈから供給された電力を使用することができるため、当該共用部Ｃを住宅街区Ｔにおいて防災拠点（複数の住宅Ｈの避難場所等）とすることが可能となる。

以上の如く、第一実施形態に係る電力供給システム１は、
ガス及び電気を扱う事業者Ｐからガス及び電気の供給を受け、且つ、住宅Ｈ（少なくとも一の需要家）を含んで構成される住宅街区Ｔ（第一の需要家集合体）と、
前記住宅街区Ｔ（第一の需要家集合体）に設置され、前記事業者Ｐから供給されたガスをエネルギー源とし、発電動作により熱が発生する燃料電池１４（第一の発電装置）と、
前記燃料電池１４（第一の発電装置）による発電電力を前記住宅街区Ｔ（第一の需要家集合体）から享受可能な学校Ｓ（第二の需要家）と、
前記燃料電池１４（第一の発電装置）から発生した熱を、前記住宅街区Ｔ（第一の需要家集合体）における前記住宅Ｈ（少なくとも一の需要家）に供給する貯湯ユニット１４ａ（供給手段）と、
を具備するものである。

このような構成により、電気及びガスを扱う事業者Ｐと需要家とが契約を結ぶことにより、燃料電池１４により発電された電力や、前記発電により生じた熱（排熱）を有効活用することができる。

また、第一実施形態に係る電力供給システム１においては、
前記住宅街区Ｔ（第一の需要家集合体）には、共用部Ｃが設けられ、
停電時には、前記発電電力が前記共用部Ｃに供給されるものである。
このような構成により、停電時に共用部Ｃを活用することができる。

また、第一実施形態に係る電力供給システム１においては、
前記共用部Ｃには、供給された前記発電電力を蓄電する第一共用蓄電装置２３及び第二共用蓄電装置２６が設置されるものである。
このような構成により、停電時に共用部Ｃをより効果的に活用することができる。

以下では、図１３及び図１４を用いて、第二実施形態に係る電力供給システム２００について説明する。

第二実施形態に係る電力供給システム２００において、第一実施形態に係る電力供給システム１と異なる点は、住宅街区Ｔの各住宅Ｈの発電ユニット２１３において、燃料電池１４だけでなく、太陽光発電装置６０を具備する点である。

太陽光発電装置６０は、太陽光（ガスとは別のエネルギー源）を利用して発電する装置である。太陽光発電装置６０は、太陽電池パネル等を具備する。太陽光発電装置６０の前記太陽電池パネルは、各住宅Ｈの屋根に設置される。

このような構成により、発電ユニット２１３は、燃料電池１４だけでなく、太陽光発電装置６０による発電電力を出力することができる。

なお、第二実施形態に係る電力供給システム２００における電力の供給態様は、停電時及び非停電時共に、第一実施形態に係る電力供給システム１と同様である。

また、太陽光を利用して発電する太陽光発電装置６０は、ガスを利用して発電する燃料電池１４とは別のエネルギー源を利用するものである。したがって、一方のエネルギー源が利用できない場合であっても、他方のエネルギー源が利用できるため、発電ユニット２１３において発電電力を確保し易くすることができる。

また、例えば太陽光発電装置６０による発電電力のいわゆる固定買取制度がない場合、事業者Ｐは太陽光発電装置６０による発電電力を、学校Ｓへと電力を供給する価格よりも安い価格で買い取ることもできる。こうして、買い取った電力を学校Ｓへと売電すると、事業者Ｐはその差額により利益を得ることができる。

以上の如く、第二実施形態に係る電力供給システム２００は、
前記住宅街区Ｔ（第一の需要家集合体）には、前記燃料電池１４（第一の発電装置）とは別のエネルギー源を用いて発電動作を行う太陽光発電装置６０（第二の発電装置）が設置されるものである。
このような構成により、異なるエネルギー源を用いて発電が行われるため、発電電力を確保し易くすることができる。

また、第二実施形態に係る電力供給システム２００においては、
前記太陽光発電装置６０（第二の発電装置）による前記発電電力を前記事業者Ｐが前記住宅街区Ｔ（第一の需要家集合体）から買い取る買取価格は、前記事業者Ｐから前記学校Ｓ（第二の需要家）への売電価格よりも安く設定されるものである。
このような構成により、事業者Ｐが利益を得易くすることができる。

以下では、図１５及び図１６を用いて、第三実施形態に係る電力供給システム３００について説明する。

第三実施形態に係る電力供給システム３００において、第二実施形態に係る電力供給システム２００と異なる点は、住宅街区Ｔの各住宅Ｈの発電ユニット３１３において、燃料電池１４及び太陽光発電装置６０だけでなく、蓄電装置７０を具備する点である。

蓄電装置７０は、電力を充放電可能な装置である。蓄電装置７０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、前記電池の動作を制御するパワコン等により構成される。また、蓄電装置７０は、燃料電池１４及び太陽光発電装置６０による発電電力を充放電可能に構成される。

このような構成により、発電ユニット３１３は、燃料電池１４及び太陽光発電装置６０による発電電力を適宜充電させたり、放電させたりすることができる。

なお、第三実施形態に係る電力供給システム３００における電力の供給態様は、停電時及び非停電時共に、第一実施形態に係る電力供給システム１と同様である。

また、例えば太陽光発電装置６０による発電電力のいわゆる固定買取制度がない場合、事業者Ｐは太陽光発電装置６０による発電電力を、学校Ｓへと電力を供給する価格よりも安い価格で買い取ることもできる。こうして、買い取った電力を学校Ｓへと売電すると、事業者Ｐはその差額により利益を得ることができる。

また、燃料電池１４による発電電力量を例えば最大とすると、発電ユニット３１３から出力された電力による余剰電力が、系統電源１００へと逆潮流され、学校Ｓの電力需要に応じて当該学校Ｓへと供給される。すなわち、学校Ｓは、電力会社（系統電源１００）から電力を買電することなく、前記発電電力（すなわち、事業者Ｐから買電した電力）により当該学校Ｓの電力需要を賄うことができる。

また、太陽光発電装置６０による発電電力が余剰した場合であっても蓄電装置７０に充電させておくことができるため、当該余剰した電力が無駄となるのを防止することができる。また、住宅街区Ｔ（各住宅Ｈ）から学校Ｓへの電力の供給が過剰となる場合には、当該過剰となる電力を蓄電装置７０に充電させたり、燃料電池１４による発電量を低下させたりすることができる。

また、図３に示したように、学校Ｓの夜間の電気使用量はその他の時間帯よりも小さいため、蓄電装置７０は深夜時間帯（比較的安価な深夜電力が供給される時間帯）に系統電源１００からの電力を充電すると共に、昼間の時間帯に放電を行うこととしてもよい。こうして、昼間の時間帯に放電が行われて電力が逆潮流されると、ピークシフトや契約容量の削減を図ることができる。

また、停電時には、燃料電池１４による発電電力を共用部Ｃに対して供給し、共用部Ｃを住宅街区Ｔにおいて防災拠点（複数の住宅Ｈの避難場所等）とすることが可能となる。また、その場合、各住宅Ｈには、太陽光発電装置６０による発電電力や、蓄電装置７０から放電された電力を使用することができる。

なお、住宅Ｈは、需要家の実施の一形態である。
また、住宅街区Ｔは、需要家集合体の実施の一形態である。
また、燃料電池１４は、第一の発電装置の実施の一形態である。
また、学校Ｓは、第二の需要家の実施の一形態である。
また、太陽光発電装置６０は、第二の発電装置の実施の一形態である。
また、貯湯ユニット１４ａは、供給手段の実施の一形態である。

以上、一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、学校Ｓが蓄電装置や発電装置を具備する構成であってもよい。

また、燃料電池１４の所有者は、事業者Ｐに限定されるものではなく、例えば自治体や施設等であってもよい。

また、第二の需要家は、学校Ｓに限定されるものではなく、例えば公共施設や、商業施設、事務所、ビル等であってもよい。

また、事業者Ｐは、前記電気及びガスに関する契約に基づいて、燃料電池１４を各住宅Ｈに無償で設置するのでなく、通常よりも低廉な料金で設置する場合もある。

１ 電力供給システム
１４ 燃料電池
１４ａ 貯湯ユニット
Ｈ 住宅
Ｐ 事業者
Ｓ 学校
Ｔ 住宅街区

Claims (5)

1. ガス及び電気を扱う事業者からガス及び電気の供給を受け、且つ、少なくとも一の需要家を含んで構成される第一の需要家集合体と、
   前記第一の需要家集合体の前記少なくとも一の需要家に設置され、前記事業者から供給されたガスをエネルギー源とし、発電動作により熱が発生する第一の発電装置と、
   前記第一の発電装置による発電電力を前記第一の需要家集合体から享受可能な第二の需要家と、
   前記第一の発電装置から発生した熱を、前記第一の需要家集合体における前記少なくとも一の需要家に供給する供給手段と、
   を具備し、
   前記第一の需要家集合体には、共用部が設けられ、
   停電時には、前記発電電力が前記共用部に供給され、
   前記共用部には、供給された前記発電電力を蓄電する第一の蓄電装置が設置され、
   停電時において、前記第一の蓄電装置は、
   前記発電電力が前記共用部の電力負荷へと流通する場合に、当該発電電力を蓄電可能である、
   ことを特徴とする電力供給システム。
2. 前記共用部には、停電時に自立運転可能な第二の蓄電装置が設置され、
   停電時において、前記第一の蓄電装置は、
   前記共用部の電力負荷へと流通する、前記共用部に供給された前記発電電力及び前記第二の蓄電装置の自立運転による放電電力に応じて放電可能である、
   請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記第一の発電装置は、
   系統電源と前記共用部の電力負荷とを結ぶ配電線の中途部に接続され、
   前記第一の蓄電装置は、
   前記配電線において前記中途部よりも前記電力負荷側に接続され、
   前記第二の蓄電装置は、
   前記配電線において前記中途部よりも系統電源側に接続される、
   請求項２に記載の電力供給システム。
4. 前記第一の需要家集合体の前記少なくとも一の需要家には、前記第一の発電装置とは別のエネルギー源を用いて発電動作を行う第二の発電装置が設置される、
   請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の電力供給システム。
5. 前記第二の発電装置による前記発電電力を前記事業者が前記第一の需要家集合体から買い取る買取価格は、前記事業者から前記第二の需要家への売電価格よりも安く設定される、
   請求項４に記載の電力供給システム。

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