JP7386028B2 - power supply system - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池を有する電力供給システムの技術に関する。 The present invention relates to a technology for a power supply system having a fuel cell.
従来、燃料電池を有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。 2. Description of the Related Art Conventionally, the technology of a power supply system having a fuel cell is well known. For example, as described in Patent Document 1.
特許文献１には、太陽光を利用して発電する太陽電池と、水素等の燃料を用いて発電可能であるとともに発電時に発生する排熱を用いて湯を沸かすことができる燃料電池と、電力を充放電可能な蓄電池を具備する電力供給システムが記載されている。当該電力供給システムにおいては、これら燃料電池等からの電力が電力負荷に供給される。 Patent Document 1 describes a solar cell that uses sunlight to generate electricity, a fuel cell that can generate electricity using fuel such as hydrogen and can boil water using waste heat generated during power generation, and A power supply system is described that includes a storage battery that can be charged and discharged. In the power supply system, power from these fuel cells and the like is supplied to the power load.
このような燃料電池を有する電力供給システムにおいて、蓄電池の充放電を制御することにより、燃料電池の発電量を間接的に制御する電力供給システムが知られているが、燃料電池を直接的に制御することによって、電力需要及び給湯需要に応じて燃料電池をより適切に制御することが望まれている。 In power supply systems having such fuel cells, there are known power supply systems that indirectly control the amount of power generated by the fuel cell by controlling the charging and discharging of the storage battery, but there are power supply systems that indirectly control the amount of power generated by the fuel cell by controlling the charging and discharging of the storage battery. By doing so, it is desired to more appropriately control fuel cells according to electric power demand and hot water demand.
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、電力需要及び給湯需要に応じて燃料電池を適切に制御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。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide an electric power supply system that can appropriately control fuel cells according to electric power demand and hot water demand. be.
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。 The problem to be solved by the present invention is as described above, and next, means for solving this problem will be explained.
即ち、請求項１においては、燃料を用いて発電可能であるとともに、発電時に発生する熱を蓄える燃料電池と、前記燃料電池の動作を制御する制御部と、自然エネルギーを利用して発電可能な発電部と、を具備し、前記制御部は、電力負荷の電力需要及び熱負荷の熱需要を予測し、前記熱需要に応じた必要熱量の生成に伴う前記燃料電池の発電量である第一の発電量と、前記電力需要に応じた前記燃料電池の必要発電量である第二の発電量とを算出し、前記第一の発電量と前記第二の発電量とを比較し、その比較結果に基づいて前記燃料電池の動作を制御し、前記燃料電池の発電コストが前記発電部で発電された電力の売電価格よりも高い場合、前記発電部で発電される発電時間帯において前記燃料電池を発電不可な状態とする第一制御を実行可能であるものである。 That is, in claim 1, there is provided a fuel cell capable of generating electricity using fuel and storing heat generated during electricity generation, a control section controlling the operation of the fuel cell, and a fuel cell capable of generating electricity using natural energy. a power generation unit, the control unit predicts the electric power demand of the electric power load and the heat demand of the thermal load, and generates a first electric power generated by the fuel cell in accordance with the generation of the necessary amount of heat according to the heat demand. and a second power generation amount that is the required power generation amount of the fuel cell according to the electric power demand, and compare the first power generation amount and the second power generation amount, and compare the power generation amount. The operation of the fuel cell is controlled based on the result, and if the power generation cost of the fuel cell is higher than the selling price of the power generated by the power generation section, the fuel cell is It is possible to execute the first control that puts the battery in a state where it cannot generate electricity .
請求項２においては、前記制御部は、前記第一の発電量が前記第二の発電量よりも多い場合、前記発電部で発電されない非発電時間帯において前記第一の発電量と前記第二の発電量との差分だけ発電するように前記燃料電池を運転させる第二制御を実行可能であるものである。 In claim 2 , when the first amount of power generation is larger than the second amount of power generation, the control section is configured to adjust the first amount of power generation and the second amount of power generation during a non-power generation time period when the power generation section does not generate power. It is possible to execute a second control for operating the fuel cell so as to generate electricity by the difference from the amount of electricity generated.
請求項３においては、電力を充放電可能な蓄電池を具備し、前記制御部は、前記第二制御によって前記燃料電池で発電された電力を前記蓄電池に充電させる第三制御を実行可能であるものである。 In claim 3 , the fuel cell includes a storage battery capable of charging and discharging electric power, and the control unit is capable of executing a third control to charge the storage battery with the electric power generated by the fuel cell by the second control. It is.
請求項４においては、前記制御部は、前記第二の発電量が前記第一の発電量よりも多い場合、前記発電時間帯において、前記第一の発電量に対する前記第二の発電量の超過分だけ前記燃料電池を発電不可な状態とする第四制御を実行可能であるものである。 In claim 4 , when the second amount of power generation is greater than the first amount of power generation, the control unit controls whether the second amount of power generation exceeds the first amount of power generation during the power generation time period. It is possible to execute a fourth control for disabling the fuel cell to generate electricity by the amount of time.
請求項５においては、前記制御部は、前記発電部で発電された電力の売電価格が、前記燃料電池が発電時に発生する熱を蓄えながら発電を行う場合の発電コストよりも高く、前記燃料電池が発電時に発生する熱を蓄えることなく発電を行う場合の発電コストよりも低い場合に前記第四制御を実行するものである。 In claim 5 , the control unit is configured such that the selling price of the power generated by the power generation unit is higher than the power generation cost when the fuel cell generates power while storing heat generated during power generation, and The fourth control is executed when the power generation cost is lower than the power generation cost when the battery generates power without storing the heat generated during power generation.
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 The present invention has the following effects.
請求項１においては、電力需要及び熱需要に応じて燃料電池を適切に制御することができる。また発電部で発電された電力の自家消費の拡大を図ることができ、ひいては、光熱費の低減を図ることができる。 In the first aspect, the fuel cell can be appropriately controlled according to the electric power demand and the heat demand. Furthermore, it is possible to increase the in-house consumption of the electric power generated by the power generation section, and as a result, it is possible to reduce utility costs.
請求項２においては、熱需要に対する熱の不足分を賄うことができる。 In claim 2 , it is possible to cover the shortage of heat with respect to the heat demand.
請求項３においては、燃料電池で発電された電力の有効活用を図ることができる。また、燃料電池の発電コストが系統電源からの買電単価よりも低い場合、蓄電池に充電した電力を電力需要に充てることにより、光熱費の低減を図ることができる。 In claim 3 , it is possible to effectively utilize the electric power generated by the fuel cell. Further, when the power generation cost of the fuel cell is lower than the unit price of electricity purchased from the grid power source, it is possible to reduce utility costs by allocating the electricity charged in the storage battery to the electricity demand.
請求項４においては、燃料電池が発電のみを行う（発電時に発生する熱を蓄えることなく運転する）のを防止することができる。また、燃料電池の停止により減少した電力は発電部で発電される電力で補うことができる。 In claim 4 , it is possible to prevent the fuel cell from only generating electricity (operating without storing the heat generated during electricity generation). Furthermore, the power decreased due to the stoppage of the fuel cell can be compensated for by the power generated by the power generation section.
請求項５においては、光熱費の低減を図ることができる。 In claim 5 , it is possible to reduce utility costs.
以下では、図１を用いて、本発明の一実施形態に係る電力供給システム１について説明する。なお、本明細書においては、「上流側」及び「下流側」とは、系統電源Ｋからの電力供給方向を基準とするものとする。 Hereinafter, a power supply system 1 according to an embodiment of the present invention will be described using FIG. 1. Note that in this specification, "upstream side" and "downstream side" are based on the direction of power supply from system power supply K.
図１に示す電力供給システム１は、系統電源Ｋからの電力や、発電された電力を電力負荷Ｈへと供給するものである。電力供給システム１は、住宅に設けられ、当該住宅の電力負荷Ｈ（例えば、住宅の機器等）へと電力を供給する。電力供給システム１は、主として蓄電システム１０、分電盤２０、燃料電池３０、第一センサ４０、第二センサ５０及びＥＭＳ６０を具備する。
The power supply system 1 shown in FIG. 1 supplies power from a system power supply K and generated power to a power load H. The power supply system 1 is installed in a residence and supplies power to a power load H (for example, appliances in the residence) of the residence. The power supply system 1 mainly includes a
蓄電システム１０は、電力を蓄電したり、電力負荷Ｈへと供給するものである。蓄電システム１０は、系統電源Ｋと電力負荷Ｈとの間に設けられる。蓄電システム１０は、太陽光発電部１１、蓄電池１２及びハイブリッドパワコン１３を具備する。
The
太陽光発電部１１は、太陽光を利用して発電する装置である。太陽光発電部１１は、太陽電池パネル等により構成される。太陽光発電部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。
The solar
蓄電池１２は、電力を充電可能に構成されるものである。蓄電池１２は、例えば、リチウムイオン電池により構成される。蓄電池１２は、後述するハイブリッドパワコン１３を介して太陽光発電部１１と接続される。
The
ハイブリッドパワコン１３は、電力を適宜変換するもの（ハイブリッドパワーコンディショナ）である。ハイブリッドパワコン１３は、太陽光発電部１１で発電された電力及び蓄電池１２から放電された電力を配電線Ｌ（電力負荷Ｈ）に出力可能であると共に、配電線Ｌを流れる電力（系統電源Ｋからの電力及び後述する燃料電池３０で発電された電力）を蓄電池１２に出力可能に構成される。また、ハイブリッドパワコン１３は、太陽光発電部１１及び蓄電池１２の性能や運転状態に関する情報を取得可能に構成される。ハイブリッドパワコン１３は、系統電源Ｋと電力負荷Ｈ（分電盤２０）とを繋ぐ配電線Ｌの中途部（接続点Ｐ）に対して、電路Ａ１を介して接続される。蓄電システム１０のハイブリッドパワコン１３は、後述する第一センサ４０の検出結果等に基づいて、放電（出力）する電力を調整する負荷追従運転を行うことができる。
The
分電盤２０は、電力負荷Ｈへと電力を分配するものである。分電盤２０は、蓄電システム１０（接続点Ｐ）よりも下流側に設けられ、電力負荷Ｈと接続される。なお、図１においては１つの電力負荷Ｈしか示していないが、分電盤２０は複数の負荷に接続され、各負荷に電力を分配する。分電盤２０は、系統電源Ｋからの電力、蓄電池１２から放電された電力及び後述する燃料電池３０からの電力を電力負荷Ｈへと供給する。
The distribution board 20 distributes power to the power loads H. Distribution board 20 is provided downstream of power storage system 10 (connection point P) and is connected to power load H. Although only one power load H is shown in FIG. 1, the distribution board 20 is connected to a plurality of loads and distributes power to each load. The distribution board 20 supplies power from the system power supply K, power discharged from the
燃料電池３０は、水素等のガス燃料を用いて発電する装置である。燃料電池３０は、発電ユニット３１及び貯湯タンク３２を具備する。
The
発電ユニット３１は、燃料電池３０の発電部である。発電ユニット３１は、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）や制御部等により構成される。発電ユニット３１は、後述する第二センサ５０によって計測された電力量（住宅の電力負荷Ｈの消費電力の合計）に応じて負荷追従運転を行う。
The
貯湯タンク３２は、発電ユニット３１の発電時に発生する熱（排熱）を、温水として蓄熱するものである。貯湯タンク３２は、発電ユニット３１の発電時に発生する熱（排熱）によって加熱された上水（温水）を貯湯する。
The hot
このように構成された燃料電池３０は、貯湯タンク３２の貯湯量が最大容量に達すると（貯湯タンク３２がこれ以上蓄熱ができない状態となると）、発電ユニット３１による発電を停止させる場合がある。また、燃料電池３０は、給湯需要の発生時間帯までに貯湯タンク３２の貯湯量が最大容量になるように、発電を開始させる。
In the
燃料電池３０は、定格出力（最大発電電力）までの電力を発電可能である。また、燃料電池３０は、最低出力（最低発電電力）以上の電力を発電可能である。本実施形態においては、燃料電池３０の定格出力を７００Ｗとし、最低出力を５０Ｗとする。
The
第一センサ４０は、配電線Ｌの中途部に設けられる。より詳細には、第一センサ４０は、蓄電システム１０（接続点Ｐ）よりも上流側（接続点Ｐの直ぐ上流側）に設けられる。第一センサ４０は、当該第一センサ４０が設けられた箇所を流れる電力（上流側へと流れる電力及び下流側へと流れる電力）の電圧（供給電圧）及び電流（供給電流）を検出する。
The
第二センサ５０は、配電線Ｌの中途部に設けられる。より詳細には、第二センサ５０は、蓄電システム１０（接続点Ｐ）と分電盤２０との間に設けられる。第二センサ５０は、当該第二センサ５０が設けられた箇所を流れる電力（上流側へと流れる電力及び下流側へと流れる電力）の電圧（供給電圧）及び電流（供給電流）を検出する。
The
ＥＭＳ６０は、電力供給システム１の動作を管理するエネルギーマネジメントシステム（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）である。ＥＭＳ６０は、ＣＰＵ等の演算処理部、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶部や、タッチパネル等の入出力部等を具備する。ＥＭＳ６０の記憶部には、電力供給システム１の動作を制御する際に用いられる種々の情報やプログラム等が予め記憶される。ＥＭＳ６０の演算処理部は、前記プログラムを実行して前記種々の情報を用いた所定の演算処理等を行うことで、電力供給システム１を動作させることができる。
The
ＥＭＳ６０は、ハイブリッドパワコン１３と電気的に接続される。ＥＭＳ６０は、所定の信号をハイブリッドパワコン１３に送信し、蓄電池１２の運転（例えば、蓄電池１２の充放電等）を制御することができる。また、ＥＭＳ６０は、ハイブリッドパワコン１３から所定の信号が入力可能に構成され、各種の情報（蓄電池１２の蓄電残量等）を取得することができる。
また、ＥＭＳ６０は、燃料電池３０に電気的に接続され、当該燃料電池３０の動作を制御することができる。
Further, the
上述の如く構成された電力供給システム１において、系統電源Ｋから購入された電力や、太陽光発電部１１及び燃料電池３０で発電された電力を、蓄電池１２に充電することができる。また、当該電力供給システム１において、系統電源Ｋから購入された電力、太陽光発電部１１及び燃料電池３０で発電された電力、及び蓄電池１２に充電された電力を、住宅の電力負荷Ｈへと供給することができる。また、当該電力供給システム１において、太陽光発電部１１で発電された電力の余剰分（余剰電力）は、系統電源Ｋへと逆潮流させて売却することもできる。
In the power supply system 1 configured as described above, the
上述の如く構成された電力供給システム１において、まず、第二センサ５０の検出結果に応じて、燃料電池３０からの電力が電力負荷Ｈに供給される。それでも電力需要に対して電力が不足する場合、太陽光発電部１１からの電力が電力負荷Ｈに供給される。それでも電力需要に対して電力が不足する場合、第一センサ４０の検出結果に応じて、蓄電池１２からの電力が電力負荷Ｈに供給される。それでも電力需要に対して電力が不足する場合、系統電源Ｋからの電力が電力負荷Ｈに供給される。
In the power supply system 1 configured as described above, first, power from the
以下、燃料電池３０の運転の態様（運転モード）について説明する。
The operation mode (operation mode) of the
燃料電池３０の運転モードには、主として電主運転及び熱主運転が含まれる。
The operation modes of the
電主運転は、燃料電池３０が電力負荷Ｈの電力需要に応じて運転を行うモードである。燃料電池３０は、当該運転により発電された電力を電力負荷Ｈに供給する。また、燃料電池３０は、当該運転により生成された熱（湯）を貯湯タンク３２に蓄え、必要に応じて給湯負荷（浴室など）に供給する。
The power-main operation is a mode in which the
熱主運転は、燃料電池３０が給湯負荷の給湯需要に応じて運転を行うモードである。燃料電池３０は、当該運転により発電された熱（湯）を貯湯タンク３２に蓄え、給湯負荷（浴室など）に供給する。また、燃料電池３０は、当該運転により発電された電力を、必要に応じて電力負荷Ｈに供給する。
The thermal main operation is a mode in which the
以下、図２及び図３を用いて、運転モード決定制御について説明する。運転モード決定制御は、燃料電池３０（及び蓄電池１２）の運転モードを決定するものである。 The operation mode determination control will be described below with reference to FIGS. 2 and 3. The operation mode determination control is for determining the operation mode of the fuel cell 30 (and storage battery 12).
なお、運転モード決定制御は、定期的に行われる。本実施形態においては、当該運転モード決定制御は毎日午前０時に行われ、午前０時から２４時間の稼働スケジュールが決定されるものとする。 Note that the operation mode determination control is performed periodically. In this embodiment, it is assumed that the operation mode determination control is performed every day at midnight, and a 24-hour operating schedule is determined from midnight.
図２のステップＳ１０１において、ＥＭＳ６０は、「ＦＣ発電コスト１＞買電単価」であるか否かを判定する。ここで、「ＦＣ発電コスト１」とは、燃料電池３０の発電に要するコストであって、燃料電池３０の排熱利用（発電ユニット３１の発電時に発生する熱（排熱）によって加熱された上水（温水）を貯湯タンク３２に貯湯すること）を考慮しないものである。ＦＣ発電コスト１は、以下の式（１）によって算出される。
In step S101 of FIG. 2, the
ＦＣ発電コスト１［円／ｋＷｈ］＝ガス単価［円／ｍ３］÷発電効率［％］÷発熱量［ＭＪ／ｍ３］×３．６［ＭＪ／ｋＷｈ］・・・式（１）
なお、「３．６［ＭＪ／ｋＷｈ］」とは、単位を変換するためのものである。
ＦＣ発電コスト１は、例えば２０［円／ｋＷｈ］と算出される。
FC power generation cost 1 [yen/kWh] = gas unit price [yen/m 3 ]÷ power generation efficiency [%] ÷ calorific value [MJ/m 3 ]×3.6 [MJ/kWh]...Formula (1)
Note that "3.6 [MJ/kWh]" is for converting units.
The FC power generation cost 1 is calculated as, for example, 20 [yen/kWh].
ＥＭＳ６０は、「ＦＣ発電コスト１＞買電単価」であると判定した場合（ステップＳ１０１で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１０２に移行する。一方、ＥＭＳ６０は、「ＦＣ発電コスト１＞買電単価」でないと判定した場合（ステップＳ１０１で「ＮＯ」）、ステップＳ１０４に移行する。
When the
なお、ステップＳ１０１で「ＹＥＳ」の場合とは、燃料電池３０が排熱利用しない場合は、系統電源Ｋから電力を購入した方が燃料電池３０を運転するよりも光熱費メリットがある（光熱費の低減を図ることができる）ことを示している。一方、ステップＳ１０１で「ＮＯ」の場合とは、燃料電池３０が排熱利用しない場合であっても、燃料電池３０を運転する方が系統電源Ｋから電力を購入するよりも光熱費メリットがあることを示している。
Note that if "YES" in step S101 means that if the
ステップＳ１０２において、ＥＭＳ６０は、「買電単価＞ＦＣ発電コスト２」であるか否かを判定する。ここで、「ＦＣ発電コスト２」とは、燃料電池３０の発電に要するコストであって、燃料電池３０の排熱利用を考慮したものである。ＦＣ発電コスト２は、以下の式（２）によって算出される。
In step S102, the
ＦＣ発電コスト２［円／ｋＷｈ］＝ＦＣ発電コスト１［円／ｋＷｈ］－ガス単価［円／ｍ３］÷排熱効率［％］÷発電効率［％］÷発熱量［ＭＪ／ｍ３］×３．６［ＭＪ／ｋＷｈ］・・・式（２）
つまり、ＦＣ発電コスト２は、燃料電池３０の発電のみに要するコスト（ＦＣ発電コスト１）から、燃料電池３０によって製造される湯が生み出すコストメリットを差し引いたものである。
ＦＣ発電コスト２は、例えば１０［円／ｋＷｈ］と算出される。
FC power generation cost 2 [yen/kWh] = FC power generation cost 1 [yen/kWh] - gas unit price [yen/m 3 ] ÷ exhaust heat efficiency [%] ÷ power generation efficiency [%] ÷ calorific value [MJ/m 3 ] x 3.6 [MJ/kWh]...Formula (2)
In other words, the FC power generation cost 2 is the cost required only for power generation by the fuel cell 30 (FC power generation cost 1) minus the cost benefit produced by the hot water produced by the
The FC power generation cost 2 is calculated as, for example, 10 [yen/kWh].
ＥＭＳ６０は、「買電単価＞ＦＣ発電コスト２」であると判定した場合（ステップＳ１０２で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１０３に移行する。一方、ＥＭＳ６０は、「買電単価＞ＦＣ発電コスト２」でないと判定した場合（ステップＳ１０２で「ＮＯ」）、ステップＳ１０５に移行する。
If the
なお、ステップＳ１０２で「ＹＥＳ」の場合とは、燃料電池３０が排熱利用する場合は、燃料電池３０を運転する方が系統電源Ｋから電力を購入するよりも光熱費メリットがあることを示している。一方、ステップＳ１０２で「ＮＯ」の場合とは、燃料電池３０が排熱利用する場合であっても、系統電源Ｋから電力を購入した方が燃料電池３０を運転するよりも光熱費メリットがあることを示している。
In addition, the case of "YES" in step S102 indicates that when the
ステップＳ１０３において、ＥＭＳ６０は、「買電単価＞ＰＶ売電単価」であるか否かを判定する。ここで、「ＰＶ売電単価」とは、太陽光発電部１１で発電された電力を系統電源Ｋへ逆潮流させて売却したときの売電単価を示すものである。
In step S103, the
ＥＭＳ６０は、「買電単価＞ＰＶ売電単価」であると判定した場合（ステップＳ１０３で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１１０に移行する。一方、ＥＭＳ６０は、「買電単価＞ＰＶ売電単価」でないと判定した場合（ステップＳ１０３で「ＮＯ」）、ステップＳ１０７に移行する。
When the
なお、ステップＳ１０３で「ＹＥＳ」の場合とは、太陽光発電部１１で発電された電力を自家消費（電力負荷Ｈで消費）した方が、当該電力を系統電源Ｋへと逆潮流させて売却し系統電源Ｋから電力を購入するよりも光熱費メリットがあることを示している。一方、ステップＳ１０３で「ＮＯ」の場合とは、太陽光発電部１１で発電された電力を系統電源Ｋへと逆潮流させて売却し系統電源Ｋから電力を購入する方が、太陽光発電部１１で発電された電力を自家消費（電力負荷Ｈで消費）するよりも光熱費メリットがあることを示している。
Note that in the case of "YES" in step S103, it is better to self-consume the power generated by the solar power generation unit 11 (consumed by the power load H), or to reversely flow the power to the grid power source K and sell it. This shows that there are advantages in utility costs compared to purchasing electricity from grid power supply K. On the other hand, if "NO" in step S103, it means that it is better for the solar power generation unit to reversely flow the power generated by the solar
すなわち、ステップＳ１１０に移行する場合とは、燃料電池３０が排熱利用する場合に燃料電池３０を運転する方が系統電源Ｋから電力を購入するよりも光熱費メリットがあり、かつ、太陽光発電部１１で発電された電力を自家消費（電力負荷Ｈで消費）した方が系統電源Ｋへと逆潮流させて売却させるよりも光熱費メリットがある場合である。
In other words, the case where the process moves to step S110 means that when the
ステップＳ１０４において、ＥＭＳ６０は、燃料電池３０を電主運転させる。すると、燃料電池３０は、電力負荷Ｈの電力需要に応じて運転を行う。これにより、買電単価よりも発電コストが低い燃料電池３０で発電された電力を優先して、電力負荷Ｈの消費に充てることができる。よって、光熱費の低減を図ることができる。
In step S104, the
図４は、燃料電池３０が電主運転される場合の各種電力量（発電量）の一例である。図４に示すように、燃料電池３０が電主運転される場合、燃料電池３０は電力需要に応じて運転し、当該運転により発電された電力（ＦＣ発電量）が電力需要に充てられる。燃料電池３０が定格運転（定格出力による運転）を行っても電力需要に対して電力が不足する場合、太陽光発電部１１で発電された電力（ＰＶ発電量）が電力需要に充てられる。それでも電力需要に対して電力が不足する場合、蓄電池１２から放電された電力（蓄電池放電量）が電力需要に充てられる。
FIG. 4 is an example of various amounts of electric power (amount of power generation) when the
ステップＳ１０５において、ＥＭＳ６０は、燃料電池３０を停止させる。これにより、買電単価よりも発電コストが高い燃料電池３０の電力を発電しないようにすることができる。
In step S105, the
ＥＭＳ６０は、ステップＳ１０４又はステップＳ１０５の処理を行った後、ステップＳ１０６に移行する。
After performing the process of step S104 or step S105, the
ステップＳ１０６において、ＥＭＳ６０は、「買電単価＞ＰＶ売電単価」であるか否かを判定する。
In step S106, the
ＥＭＳ６０は、「買電単価＞ＰＶ売電単価」であると判定した場合（ステップＳ１０６で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１０８に移行する。一方、ＥＭＳ６０は、「買電単価＞ＰＶ売電単価」でないと判定した場合（ステップＳ１０６で「ＮＯ」）、ステップＳ１０９に移行する。
When the
なお、ステップＳ１０６で「ＹＥＳ」の場合とは、太陽光発電部１１で発電された電力を自家消費（電力負荷Ｈで消費）した方が、当該電力を系統電源Ｋへと逆潮流させて売却し系統電源Ｋから電力を購入するよりも光熱費メリットがあることを示している。一方、ステップＳ１０６で「ＮＯ」の場合とは、太陽光発電部１１で発電された電力を系統電源Ｋへと逆潮流させて売却し系統電源Ｋから電力を購入する方が、太陽光発電部１１で発電された電力を自家消費（電力負荷Ｈで消費）するよりも光熱費メリットがあることを示している。
In addition, if "YES" in step S106, it is better to consume the power generated by the solar
一方、ステップＳ１０７において、ＥＭＳ６０は、燃料電池３０を熱主運転させる。これにより、燃料電池３０は、給湯負荷の給湯需要に応じて運転を行う。これにより、給湯負荷を賄うことができる。
On the other hand, in step S107, the
図５は、燃料電池３０が熱主運転される場合の各種電力量（発電量）の一例である。図５に示すように、燃料電池３０が熱主運転される場合、燃料電池３０は給湯需要に応じて運転し、当該運転により発電された電力（ＦＣ発電量）が電力需要に充てられる。それでも電力需要に対して電力が不足する場合、太陽光発電部１１で発電された電力（ＰＶ発電量）が電力需要に充てられる。それでも電力需要に対して電力が不足する場合、蓄電池１２から放電された電力（蓄電池放電量）が電力需要に充てられる。
FIG. 5 is an example of various amounts of electric power (amount of power generation) when the
図４に示す電主運転においては、午前５時から８時頃において、電力需要に応じて燃料電池３０が運転し、当該運転によって発電された電力が電力需要に充てられる。そして、不足分が蓄電池１２からの電力によって賄われる。一方、図５に示す熱主運転においては、給湯需要の発生時間帯までに貯湯タンク３２の貯湯量が最大容量となるように燃料電池３０の運転の開始時刻が調整されるのであるが、例えば給湯需要の発生時間帯が夕方である場合、午前５時から８時頃においては未だ燃料電池３０の運転を開始する必要はない。このため、午前５時から８時頃において燃料電池３０による発電は行われず、太陽光発電部１１で発電された電力及び蓄電池１２からの電力によって電力需要が賄われる。
In the electricity-main operation shown in FIG. 4, the
ＥＭＳ６０は、ステップＳ１０６又はステップＳ１０７の処理を行った後、ステップＳ１０８に移行する。
After performing the process of step S106 or step S107, the
ステップＳ１０８において、ＥＭＳ６０は、蓄電池１２の運転モードを第一モードに設定する。第一モードは、太陽光発電部１１で発電した電力の電力負荷Ｈでの消費（電力負荷Ｈ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。第一モードが設定された場合、ハイブリッドパワコン１３は、第一センサ４０等の検出結果に基づいて、上流側へ電力が流れているか（太陽光発電部１１で発電した電力を売電しているか）どうかを確認する。ハイブリッドパワコン１３は、上流側へ電力が流れていると判断した場合、蓄電池１２に太陽光発電部１１からの電力を充電する。また、ハイブリッドパワコン１３は、太陽光発電部１１が発電していない深夜の時間帯に、必要に応じて蓄電池１２を放電する。これにより、太陽光発電部１１からの電力によって充電した電力を住宅内で消費する。
In step S108, the
一方、ステップＳ１０９において、ＥＭＳ６０は、蓄電池１２を第二モード又は第三モードに設定する。第二モードは、太陽光発電部１１で発電した電力の売却（系統電源Ｋへと逆潮流させて売却することで利益を得ること）を目的としたモードである。第二モードが設定された場合、ハイブリッドパワコン１３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）に系統電源Ｋからの電力によって蓄電池１２を充電する。第二モードにおいて、ハイブリッドパワコン１３は、太陽光発電部１１が発電する昼間の時間帯に、必要に応じて蓄電池１２を放電する。これにより、太陽光発電部１１の余剰電力量を増やし、より多くの電力を売電する。また、第三モードは、蓄電池１２の性能維持等を目的としたモードである。第三モードが設定された場合、ハイブリッドパワコン１３は、蓄電池１２の蓄電残量が所定値以下まで減少した場合、蓄電池１２に充電を行う。
On the other hand, in step S109, the
ＥＭＳ６０は、ステップＳ１０８又はステップＳ１０９の処理を行った後、運転モード決定制御を終了する。
After performing the process of step S108 or step S109, the
ステップＳ１１０において、ＥＭＳ６０は、電力需要、太陽光発電量及び給湯需要の予測を行う。この処理において、ＥＭＳ６０は、所定の時間帯ごとの電力需要、太陽光発電量及び給湯需要を予測する。本実施形態においては、ＥＭＳ６０は、各時刻（１時間ごと）の電力需要等を予測するものとする。
In step S110, the
ここで、電力需要とは、電力負荷Ｈで消費される電力量［Ｗｈ］である。また、太陽光発電量とは、太陽光発電部１１で発電される電力量［Ｗｈ］である。また、給湯需要とは、住宅の給湯負荷（例えば、浴室など）で消費されるエネルギー［Ｗｈ］である。
Here, the power demand is the amount of power [Wh] consumed by the power load H. Moreover, the amount of solar power generation is the amount of electric power [Wh] generated by the solar
なお、電力需要等の予測は、種々の手法により行うことが可能である。例えば、ＥＭＳ６０により住宅の過去の電力需要等を学習（機械学習）し、当該学習結果から予測する方法や、一般的な住宅の電力需要等に関する統計情報に基づいて予測する方法が考えられる。
Note that power demand and the like can be predicted using various methods. For example, there may be a method in which the
ＥＭＳ６０は、ステップＳ１１０の処理を行った後、ステップＳ１１１に移行する。
After performing the process of step S110, the
ステップＳ１１１において、ＥＭＳ６０は、「給湯需要＞蓄熱可能量」であるか否かを判定する。ここで、「蓄熱可能量」とは、燃料電池３０が貯湯タンク３２に蓄えることが可能な最大熱量［Ｗｈ］である。蓄熱可能量は、以下の式（３）によって算出される。
In step S111, the
蓄熱可能量［ｋＷｈ］＝タンク容量［Ｌ］×比熱［ｋＪ／Ｌ／Ｋ］÷３６００［ｋＪ／ｋＷｈ］×（排熱温度［℃］－水温［℃］）・・・式（３）
なお、タンク容量［Ｌ］は、燃料電池３０の貯湯タンク３２の容量である。
蓄熱可能量は、例えば６．４４［ｋＷｈ］と算出される。
Possible heat storage amount [kWh] = tank capacity [L] x specific heat [kJ/L/K] ÷ 3600 [kJ/kWh] x (exhaust heat temperature [°C] - water temperature [°C])...Equation (3)
Note that the tank capacity [L] is the capacity of the hot
The heat storage capacity is calculated as, for example, 6.44 [kWh].
ＥＭＳ６０は、「給湯需要＞蓄熱可能量」であると判定した場合（ステップＳ１１１で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１１２に移行する。一方、ＥＭＳ６０は、「給湯需要＞蓄熱可能量」でないと判定した場合（ステップＳ１１１で「ＮＯ」）、ステップＳ１１３に移行する。
If the
ステップＳ１１２において、ＥＭＳ６０は、燃料電池３０によって生成することが必要な１日単位の熱量（以下、「必要熱量」という）を蓄熱可能量とする。
In step S112, the
一方、ステップＳ１１３において、ＥＭＳ６０は、必要熱量を給湯需要とする。
On the other hand, in step S113, the
ＥＭＳ６０は、ステップＳ１１２又はステップＳ１１３の処理を行った後、ステップＳ１１４に移行する。
After performing the process of step S112 or step S113, the
図３に示すステップＳ１１４において、ＥＭＳ６０は、必要発電量を算出する。ここで、「必要発電量」とは、燃料電池３０が必要熱量（ステップＳ１１２及びステップＳ１１３参照）を生成するのに必要な発電量（必要熱量を生成するのに伴って生成される発電量）［Ｗｈ］である。必要発電量は、以下の式（４）によって算出される。
In step S114 shown in FIG. 3, the
必要発電量［ｋＷｈ］＝必要熱量［ｋＷｈ］÷排熱効率［％］×発電効率［％］
なお上述の如く、必要熱量［ｋＷｈ］は、ステップＳ１１２又はステップＳ１１３で算出されたものである。
必要発電量は、例えば５．１５［ｋＷｈ］と算出される。
Required power generation amount [kWh] = Required heat amount [kWh] ÷ Exhaust heat efficiency [%] x Power generation efficiency [%]
Note that, as described above, the required amount of heat [kWh] is calculated in step S112 or step S113.
The required power generation amount is calculated as 5.15 [kWh], for example.
ＥＭＳ６０は、ステップＳ１１４の処理を行った後、ステップＳ１１５に移行する。
After performing the process in step S114, the
ステップＳ１１５において、ＥＭＳ６０は、発電予定量を算出する。ここで、「発電予定量」とは、電力需要に応じた燃料電池３０の発電量［Ｗｈ］である。発電予定量は、各時刻の電力需要を合計することによって算出される。但し、当該発電予定量には、各時刻の電力需要が燃料電池３０の最低出力（５０Ｗ）未満となる時間帯の電力需要や、各時刻の電力需要のうち燃料電池３０の定格出力（７００Ｗ）を超えた分は含まれない。
In step S115, the
ＥＭＳ６０は、ステップＳ１１５の処理を行った後、ステップＳ１１６に移行する。
After performing the process in step S115, the
ステップＳ１１６において、ＥＭＳ６０は、「ＦＣ発電コスト２＞ＰＶ売電単価」であるか否かを判定する。
In step S116, the
ＥＭＳ６０は、「ＦＣ発電コスト２＞ＰＶ売電単価」であると判定した場合（ステップＳ１１６で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１１７に移行する。一方、ＥＭＳ６０は、「ＦＣ発電コスト２＞ＰＶ売電単価」でないと判定した場合（ステップＳ１１６で「ＮＯ」）、ステップＳ１２１に移行する。
If the
なお、ステップＳ１１６で「ＹＥＳ」の場合とは、太陽光発電部１１で発電された電力を自家消費（電力負荷Ｈで消費）した方が燃料電池３０を排熱利用のうえ運転するよりも光熱費メリットがあることを示している。一方、ステップＳ１１６で「ＮＯ」の場合とは、燃料電池３０を排熱利用のうえ運転した方が太陽光発電部１１で発電された電力を自家消費（電力負荷Ｈで消費）するよりも光熱費メリットがあることを示している。
Note that the case of "YES" in step S116 means that it is better to self-consume the electric power generated by the solar power generation unit 11 (consumed by the electric power load H) than to operate the
ステップＳ１１７において、ＥＭＳ６０は、ＰＶ発電時間帯（太陽光発電部１１が発電すると予測される時間帯）に燃料電池３０を停止させる。この処理において、ＥＭＳ６０は、ＰＶ発電時間帯の全体に亘って、燃料電池３０が発電不可となるように当該燃料電池３０を停止させる。そして、ＥＭＳ６０は、ステップＳ１１５で算出した発電予定量から、燃料電池３０の停止により減少した発電量を減算する。
In step S117, the
このようにＰＶ発電時間帯に燃料電池３０を停止させることにより、ＰＶ発電時間帯において、系統電源Ｋへと逆潮流させて売却していた電力を、電力負荷Ｈで消費される電力に回すことができる。すなわち、太陽光発電部１１で発電された電力の自家消費の拡大を図ることができる。このステップＳ１１７の処理が行われるのは、ＰＶ売電単価がＦＣ発電コスト２よりも安い場合（ステップＳ１１６でＹＥＳ）であるので、燃料電池３０で発電された電力に代えて、太陽光発電部１１で発電された電力を電力負荷Ｈで消費させることで、光熱費の低減を図ることができる。
By stopping the
ＥＭＳ６０は、ステップＳ１１７の処理を行った後、ステップＳ１１８に移行する。
After performing the process in step S117, the
ステップＳ１１８において、ＥＭＳ６０は、「必要発電量＞発電予定量」であるか否かを判定する。この処理において、ＥＭＳ６０は、ステップＳ１１４で算出した必要発電量が、ステップＳ１１５で算出した発電予定量より多いか否かを判定する。
In step S118, the
ＥＭＳ６０は、「必要発電量＞発電予定量」であると判定した場合（ステップＳ１１８で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１１９に移行する。一方、ＥＭＳ６０は、「必要発電量＞発電予定量」でないと判定した場合（ステップＳ１１８で「ＮＯ」）、ステップＳ１２０に移行する。
When the
なお、ステップＳ１１８で「ＹＥＳ」の場合とは、電力需要に合わせて燃料電池３０の運転を行った場合、当該運転によって生成される熱量で給湯需要又は蓄熱可能量を賄えないことを示している。一方、ステップＳ１１８で「ＮＯ」の場合とは、電力需要に合わせて燃料電池３０の運転を行った場合、当該運転によって生成される熱量で給湯需要又は蓄熱可能量を賄えることを示している。
Note that the case of "YES" in step S118 indicates that when the
ステップＳ１１９において、ＥＭＳ６０は、ＰＶ発電時間帯以外の時間帯に熱の不足分だけ燃料電池３０を運転させる。この処理において、ＥＭＳ６０は、電力需要に合わせて燃料電池３０の運転を行った場合に、給湯需要に対して不足する熱量を算出する。そして、ＥＭＳ６０は、ＰＶ発電時間帯以外の時間帯、すなわち太陽光発電部１１が発電しないと予測される時間帯（例えば、夜間）、かつ、電力需要が燃料電池３０の定格出力（７００Ｗ）未満の時間帯において、当該不足する熱量を生成可能な時間だけ、燃料電池３０を定格運転（定格出力によって運転）させる。これにより、給湯需要を賄うことができる。
In step S119, the
このように熱の不足分を賄うために燃料電池３０をさらに運転させると、燃料電池３０で発電される電力が電力需要に対して余剰することとなる。ＥＭＳ６０は、余剰する当該電力（余剰電力）を蓄電池１２に充電させる。
If the
排熱利用を考慮した当該余剰電力の発電コスト（ＦＣ発電コスト２）は系統電源Ｋからの買電単価よりも安いため（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、当該余剰電力を蓄電池１２に充電することにより、光熱費メリットを得ることができる。
Since the power generation cost (FC power generation cost 2) of the surplus power considering exhaust heat utilization is lower than the unit price of electricity purchased from the grid power source K (YES in step S102), by charging the
また仮に、熱の不足分以上に燃料電池３０をさらに運転させて余剰した電力を蓄電池１２に充電したとしても、排熱利用を考慮しない燃料電池３０の発電コスト（ＦＣ発電コスト１）は系統電源Ｋからの買電単価よりも高いため（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、光熱費メリットは得られない。したがって、ステップＳ１１９では、熱の不足分だけ燃料電池３０を運転させる。
Furthermore, even if the
このように、ステップＳ１１９の処理を行うことにより、給湯需要を賄いつつ、光熱費の低減を図ることができる。 In this way, by performing the process in step S119, it is possible to reduce utility costs while meeting the demand for hot water supply.
図６は、ステップＳ１１７の処理によりＰＶ発電時間帯全体に亘って燃料電池３０を停止させたうえで、ステップＳ１１９の処理を行った場合の各種電力量（発電量）の一例である。図６に示すように、ＰＶ発電時間帯全体に亘って燃料電池３０を停止させると、当該ＰＶ発電時間帯において、太陽光発電部１１で発電された電力が電力需要に充てられる。このように、太陽光発電部１１で発電された電力の自家消費量が増加する。また、夜間（２２時から２３時頃）に熱の不足分だけ燃料電池３０を運転させることで、給湯需要を賄うとともに、当該運転に伴う発電電力が蓄電池１２に充電される。
FIG. 6 is an example of various amounts of electric power (power generation amount) when the process of step S119 is performed after the
ＥＭＳ６０は、ステップＳ１１９の処理を行った後、ステップＳ１２０に移行する。
After performing the process in step S119, the
ステップＳ１２０において、ＥＭＳ６０は、蓄電池１２を第一モードに設定する。ＥＭＳ６０は、ステップＳ１２０の処理を行った後、運転モード決定制御を終了する。
In step S120, the
一方、ステップＳ１２１において、ＥＭＳ６０は、ＥＭＳ６０は、「発電予定量＞必要発電量」であるか否かを判定する。この処理において、ＥＭＳ６０は、ステップＳ１１５で算出した発電予定量が、ステップＳ１１４で算出した必要発電量より多いか否かを判定する。
On the other hand, in step S121, the
ＥＭＳ６０は、「発電予定量＞必要発電量」であると判定した場合（ステップＳ１２１で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１２２に移行する。一方、ＥＭＳ６０は、「発電予定量＞必要発電量」でないと判定した場合（ステップＳ１２１で「ＮＯ」）、ステップＳ１２３に移行する。
When the
なお、ステップＳ１２１で「ＹＥＳ」の場合とは、電力需要に合わせて燃料電池３０の運転を行った場合、当該運転によって生成される熱量で給湯需要又は蓄熱可能量を賄えることを示している。すなわち、電力需要に合わせて燃料電池３０の運転を行った場合、給湯需要又は蓄熱可能量に対して当該運転によって生成される熱量が余剰（超過）することを示している。一方、ステップＳ１２１で「ＮＯ」の場合とは、電力需要に合わせて燃料電池３０の運転を行った場合、当該運転によって生成される熱量で給湯需要又は蓄熱可能量を賄えないことを示している。
Note that the case of "YES" in step S121 indicates that when the
ステップＳ１２２において、ＥＭＳ６０は、ＰＶ発電時間帯に超過分だけ燃料電池３０を停止させる。この処理において、ＥＭＳ６０は、ステップＳ１１４で算出された必要発電量に対して、ステップＳ１１５で算出された発電予定量がどれだけ超過しているかを算出する。そして、ＥＭＳ６０は、ＰＶ発電時間帯においてその超過分に相当する時間だけ燃料電池３０を停止させ、当該超過分だけ燃料電池３０の発電量を減少させる。
In step S122, the
このようにＰＶ発電時間帯に超過分だけ燃料電池３０を停止させることにより、燃料電池３０が排熱利用することなく発電するのを防止することができる。すなわち、貯湯タンク３２の貯湯量が最大容量に達した状態（貯湯タンク３２がこれ以上蓄熱ができない状態）、又は、燃料電池３０が給湯需要を超えて蓄熱する状態で発電するのを防止することができる。なお、燃料電池３０の停止により代わりに電力負荷Ｈに供給する電力が必要となるが、燃料電池３０の停止はＰＶ発電時間帯に行われるので、太陽光発電部１１で発電された電力を電力負荷Ｈへの供給に充てることができる。
In this way, by stopping the
ステップＳ１２２には「ＦＣ発電コスト１＞ＰＶ売電単価」である場合（ステップＳ１０１で「ＹＥＳ」、かつ、ステップＳ１０３で「ＹＥＳ」）に移行する。すなわち、ステップＳ１２２には、太陽光発電部１１で発電された電力を自家消費した方が燃料電池３０を排熱利用なしで運転するよりも光熱費メリットがある場合に移行する。よって、ＰＶ発電時間帯に超過分だけ燃料電池３０を停止させることにより、給湯需要を賄えるだけの熱量を確保しつつ、光熱費の低減を図ることができる。
If "FC power generation cost 1>PV power selling unit price" is satisfied ("YES" in step S101 and "YES" in step S103), the process moves to step S122. In other words, the process moves to step S122 if self-consuming the power generated by the solar
図７は、ステップＳ１２２の処理により、ＰＶ発電時間帯に前記超過分だけ燃料電池３０を停止させた場合の各種電力量（発電量）の一例である。図７に示すように、ＰＶ発電時間帯（９～１７時）に前記超過分だけ燃料電池３０を停止させると、当該ＰＶ発電時間帯のうち燃料電池３０を停止させた時間帯において、太陽光発電部１１で発電された電力が電力需要に充てられる。
FIG. 7 is an example of various electric power amounts (power generation amounts) when the
一方、ステップＳ１２３において、ＥＭＳ６０は、ＰＶ発電時間帯以外の時間帯に熱の不足分だけ燃料電池３０を運転させる。この処理において、ＥＭＳ６０は、電力需要に合わせて燃料電池３０の運転を行った場合に、給湯需要に対して不足する熱量を算出する。そして、ＥＭＳ６０は、ＰＶ発電時間帯以外の時間帯（例えば、夜間）、かつ、電力需要が燃料電池３０の定格出力（例えば、７００Ｗ）未満の時間帯において、当該不足する熱量を生成可能な時間だけ、燃料電池を定格運転させる。これにより、給湯需要を賄うことができる。
On the other hand, in step S123, the
このように熱の不足分だけ燃料電池３０を運転させると、燃料電池３０で発電される電力が電力需要に対して余剰することとなる。ＥＭＳ６０は、余剰する当該電力（余剰電力）を蓄電池１２に充電させる。
If the
排熱利用を考慮した当該余剰電力の発電コスト（ＦＣ発電コスト２）は系統電源Ｋからの買電単価よりも安いため（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、当該余剰電力を蓄電池１２に充電することにより、光熱費メリットを得ることができる。
Since the power generation cost (FC power generation cost 2) of the surplus power considering exhaust heat utilization is lower than the unit price of electricity purchased from the grid power source K (YES in step S102), by charging the
ＥＭＳ６０は、ステップＳ１２２又はステップＳ１２３の処理を行った後、ステップＳ１２４に移行する。
After performing the process of step S122 or step S123, the
ステップＳ１２４において、ＥＭＳ６０は、蓄電池１２を第一モードに設定する。ＥＭＳ６０は、ステップＳ１２４の処理を行った後、運転モード決定制御を終了する。
In step S124, the
以上の如く、本実施形態に係る電力供給システム１においては、給湯需要に応じた発電量（必要発電量）や電力需要に応じた発電量（発電予定量）、電力単価等に応じて、直接的に燃料電池３０の発電量を制御することにより、光熱費の低減を図ることができる。また、エネルギー消費量の削減を図ることができる。
As described above, in the power supply system 1 according to the present embodiment, the amount of power generated according to the demand for hot water supply (required amount of power generation), the amount of power generated according to the power demand (scheduled amount of power generation), the power unit price, etc. By controlling the amount of power generated by the
以上の如く、本実施形態に係る電力供給システム１は、燃料を用いて発電可能であるとともに、発電時に発生する熱を蓄える燃料電池３０と、前記燃料電池３０の動作を制御するＥＭＳ６０（制御部）と、を具備し、前記ＥＭＳ６０は、電力負荷Ｈの電力需要及び熱負荷の熱需要を予測し（図２に示すステップＳ１１０）、前記熱需要に応じた必要熱量の生成に伴う前記燃料電池の発電量である必要発電量（第一の発電量）と、前記電力需要に応じた前記燃料電池３０の必要発電量である発電予定量（第二の発電量）とを算出し（図３に示すステップＳ１１４及びＳ１１５）、前記必要発電量（第一の発電量）と前記発電予定量（第二の発電量）とを比較し（図３に示すステップＳ１１８又はＳ１２１）、その比較結果に基づいて前記燃料電池３０の動作を制御するものである。
このように構成されることにより、電力需要及び給湯需要に応じて燃料電池３０を適切に制御することができる。
As described above, the power supply system 1 according to the present embodiment is capable of generating power using fuel, and includes a
With this configuration, the
また、自然エネルギーを利用して発電可能な太陽光発電部１１（発電部）を具備し、前記ＥＭＳ６０は、前記燃料電池３０の発電コストが前記太陽光発電部１１で発電された電力の売電価格よりも高い場合（図３に示すステップＳ１１６で「ＹＥＳ」）、前記太陽光発電部１１で発電される発電時間帯において前記燃料電池３０を発電不可な状態とする第一制御（図３に示すステップＳ１１７）を実行可能であるものである。
このように構成されることにより、太陽光発電部１１で発電された電力の自家消費の拡大を図ることができ、ひいては、光熱費の低減を図ることができる。
The
With this configuration, it is possible to increase the self-consumption of the electric power generated by the solar
また、前記ＥＭＳ６０は、前記必要発電量（第一の発電量）が前記発電予定量（第二の発電量）よりも多い場合（図３に示すステップＳ１１８で「ＹＥＳ」）、前記太陽光発電部１１で発電されない非発電時間帯において前記必要発電量（第一の発電量）と前記発電予定量（第二の発電量）との差分だけ発電するように前記燃料電池３０を運転させる第二制御（図３に示すステップＳ１１９）を実行可能であるものである。
このように構成されることにより、熱需要に対する熱の不足分を賄うことができる。
Further, when the required power generation amount (first power generation amount) is larger than the scheduled power generation amount (second power generation amount) (“YES” in step S118 shown in FIG. 3), the
With this configuration, it is possible to compensate for the lack of heat relative to the heat demand.
また、本実施形態に係る電力供給システム１は、電力を充放電可能な蓄電池１２を具備し、前記ＥＭＳ６０は、前記第二制御によって前記燃料電池３０で発電された電力を前記蓄電池１２に充電させる第三制御（図３に示すステップＳ１１９）を実行可能であるものである。
このように構成されることにより、燃料電池３０で発電された電力の有効活用を図ることができる。また、燃料電池３０の発電コストが系統電源Ｋからの買電単価よりも低い場合、蓄電池１２に充電した電力を電力需要に充てることにより、光熱費の低減を図ることができる。
Further, the power supply system 1 according to the present embodiment includes a
With this configuration, it is possible to effectively utilize the electric power generated by the
また、前記ＥＭＳ６０は、前記発電予定量（第二の発電量）が前記必要発電量（第一の発電量）よりも多い場合（図３に示すステップＳ１２１で「ＹＥＳ」）、前記発電時間帯において、前記必要発電量（第一の発電量）に対する前記発電予定量（第二の発電量）の超過分だけ前記燃料電池３０を発電不可な状態とする第四制御（図３に示すステップＳ１２２）を実行可能であるものである。
このように構成されることにより、燃料電池３０が発電のみを行う（発電時に発生する熱を蓄えることなく運転する）のを防止することができる。また、燃料電池３０の停止により減少した電力は太陽光発電部１１で発電される電力で補うことができる。
Further, if the scheduled power generation amount (second power generation amount) is greater than the required power generation amount (first power generation amount) ("YES" in step S121 shown in FIG. 3), the
With this configuration, it is possible to prevent the
また、前記ＥＭＳ６０は、前記太陽光発電部１１で発電された電力の売電価格が、前記燃料電池３０が発電時に発生する熱を蓄えながら発電を行う場合の発電コスト（ＦＣ発電コスト２）よりも高く（図３に示すステップＳ１１６で「ＮＯ」）、前記燃料電池３０が発電時に発生する熱を蓄えることなく発電を行う場合の発電コスト（ＦＣ発電コスト１）よりも低い場合（図２に示すステップＳ１０１で「ＹＥＳ」、かつ、ステップＳ１０２で「ＹＥＳ」、かつ、ステップＳ１０３で「ＹＥＳ」）に前記第四制御（図３に示すステップＳ１２２）を実行するものである。
このように構成されることにより、光熱費の低減を図ることができる。
The
With this configuration, it is possible to reduce utility costs.
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。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above configuration, and various changes can be made within the scope of the invention described in the claims.
例えば、本実施形態においては、電力供給システム１は住宅に設けられるものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、オフィス等に設けられるものであってもよい。 For example, in the present embodiment, the power supply system 1 is installed in a house, but the power supply system 1 is not limited to this, and may be installed in an office or the like.
また、本実施形態において発電部は、太陽光を利用して発電する太陽光発電部１１であるものとしたが、他の自然エネルギー（例えば、水力や風力）を利用して発電するものであってもよい。
Further, in this embodiment, the power generation unit is the solar
また、本実施形態においては、燃料電池３０の発電ユニット３１は固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）等により構成されるものとしたが、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）等により構成されるものであってもよい。
Furthermore, in the present embodiment, the
また、本実施形態においては、ステップＳ１１７及びステップＳ１２２において燃料電池３０を停止させるものとしたが、発電不可な状態とすればよく、待機状態とするものであってもよい。
Further, in this embodiment, the
１ 電力供給システム
１１ 太陽光発電部
１２ 蓄電池
３０ 燃料電池
６０ ＥＭＳ
1
Claims (5)
前記燃料電池の動作を制御する制御部と、
自然エネルギーを利用して発電可能な発電部と、
を具備し、
前記制御部は、
電力負荷の電力需要及び熱負荷の熱需要を予測し、
前記熱需要に応じた必要熱量の生成に伴う前記燃料電池の発電量である第一の発電量と、前記電力需要に応じた前記燃料電池の必要発電量である第二の発電量とを算出し、
前記第一の発電量と前記第二の発電量とを比較し、その比較結果に基づいて前記燃料電池の動作を制御し、
前記燃料電池の発電コストが前記発電部で発電された電力の売電価格よりも高い場合、前記発電部で発電される発電時間帯において前記燃料電池を発電不可な状態とする第一制御を実行可能である、
電力供給システム。 A fuel cell that can generate electricity using fuel and stores the heat generated during electricity generation,
a control unit that controls the operation of the fuel cell;
A power generation section that can generate electricity using natural energy,
Equipped with
The control unit includes:
Predict the power demand of the power load and the heat demand of the heat load,
Calculate a first power generation amount that is the power generation amount of the fuel cell in response to the generation of the required amount of heat according to the heat demand, and a second power generation amount that is the required power generation amount of the fuel cell according to the power demand. death,
Comparing the first power generation amount and the second power generation amount, and controlling the operation of the fuel cell based on the comparison result ,
If the power generation cost of the fuel cell is higher than the selling price of the electricity generated by the power generation unit, a first control is executed to disable the fuel cell from generating power during the power generation time period during which the power generation unit generates power. It is possible,
Power supply system.
前記第一の発電量が前記第二の発電量よりも多い場合、前記発電部で発電されない非発電時間帯において前記第一の発電量と前記第二の発電量との差分だけ発電するように前記燃料電池を運転させる第二制御を実行可能である、
請求項１に記載の電力供給システム。 The control unit includes:
When the first amount of power generation is larger than the second amount of power generation, power is generated by the difference between the first amount of power generation and the second amount of power generation during a non-power generation time period when the power generation section does not generate power. being able to execute a second control for operating the fuel cell;
The power supply system according to claim 1.
前記制御部は、
前記第二制御によって前記燃料電池で発電された電力を前記蓄電池に充電させる第三制御を実行可能である、
請求項２に記載の電力供給システム。 Equipped with a storage battery that can charge and discharge electricity,
The control unit includes:
A third control that causes the storage battery to be charged with the power generated by the fuel cell by the second control is executable;
The power supply system according to claim 2.
前記第二の発電量が前記第一の発電量よりも多い場合、前記発電時間帯において、前記第一の発電量に対する前記第二の発電量の超過分だけ前記燃料電池を発電不可な状態とする第四制御を実行可能である、
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。 The control unit includes:
If the second amount of power generation is greater than the first amount of power generation, the fuel cell is placed in a state in which power generation is not possible by an amount in excess of the second amount of power generation over the first amount of power generation during the power generation time period. is capable of executing a fourth control to
The power supply system according to any one of claims 1 to 3 .
前記発電部で発電された電力の売電価格が、前記燃料電池が発電時に発生する熱を蓄えながら発電を行う場合の発電コストよりも高く、前記燃料電池が発電時に発生する熱を蓄えることなく発電を行う場合の発電コストよりも低い場合に前記第四制御を実行する、
請求項４に記載の電力供給システム。 The control unit includes:
The selling price of the electric power generated by the power generation section is higher than the power generation cost when the fuel cell generates power while storing the heat generated during power generation, and the fuel cell does not store the heat generated during power generation. Executing the fourth control when the power generation cost is lower than the power generation cost when generating power;
The power supply system according to claim 4 .
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