JPWO2016208201A1 - 燃料電池装置、燃料電池システム及び制御方法 - Google Patents

燃料電池装置、燃料電池システム及び制御方法 Download PDF

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Abstract

複数の燃料電池装置それぞれに自装置の積算稼働時間および定格出力値の少なくとも一方を判別情報として他の燃料電池装置に送信させ、複数の燃料電池それぞれに他の燃料電池装置から送信された判別情報を受信させ、自装置の判別情報および他の燃料電池装置から受信した判別情報に基づいて複数の燃料電池装置のいずれかをマスター装置として選定する。

Description

関連出願へのクロスリファレンス
本出願は、日本国特許出願２０１５−１２７８２３号（２０１５年６月２５日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
本発明は、燃料電池装置、燃料電池システム、及び複数の燃料電池装置を制御する制御方法に関する。
需要家施設内の負荷に電力を供給する手段として、例えば、燃料電池装置などの出力を調整可能な発電装置が用いられている。発電装置は出力の向上が求められている。１つ方法としては、複数の発電装置を並列運転させる場合がある。
発電装置はそれぞれ対応する制御装置を備えていることが一般的であり、それぞれの制御装置が独自に各発電装置の制御を行なうことが考えられる。そして、複数の発電装置を稼動する場合において、複数の発電装置全体の稼働率の向上および各発電装置の寿命の長期化のために、単一の運転制御装置により複数の発電装置の出力を調整することが提案されている（特許文献１参照）。
特開２００２−２４７７６５号公報
本発明の第１の観点による燃料電池装置は、計時部と、記憶部と、送信部と、受信部と、制御部とを有する。前記計時部は、燃料電池装置の積算稼働時間を計時する。前記記憶部は、当該燃料電池装置の定格出力値を記憶する。前記送信部は、当該燃料装置とともに、一の需要家施設の負荷に電力を供給する複数の燃料電池装置のうちの他の燃料電池装置に、前記計時部に計時された積算稼働時間および前記記憶部に記憶された定格出力値の少なくとも一方を判別情報として、送信する。前記受信部は、前記他の燃料電池装置から当該他の燃料電池装置の判別情報としての当該他の燃料電池装置の積算稼働時間および定格出力値の少なくとも一方を受信する。前記制御部は、当該一の燃料電池装置の判別情報および前記他の燃料電池装置から受信した判別情報に基づいて、前記複数の燃料電池装置のいずれかを前記負荷の消費電力に応じて当該一の燃料電池装置および他の燃料電池装置を制御するマスター装置として選定する。
本発明の一実施形態に係る制御方法を実行する電力供給システムの概略的な構成を示す機能ブロック図である。 燃料電池装置の概略的な構成を示す機能ブロック図である。 燃料電池装置の制御部が実行する稼動制御を説明するフローチャートである。 燃料電池装置の制御部が実行する停止判別制御を説明するフローチャートである。 燃料電池装置の制御部が実行する選定制御を説明するフローチャートである。 燃料電池システムの全燃料電池装置の制御部が実行する選定制御を説明するフローチャートである。 燃料電池システムの全燃料電池装置の制御部が実行する選定制御を説明するフローチャートである。
以下、本発明を適用した制御方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１において、各機能ブロックを結ぶ実線は、電力の流れを表す。また、各機能ブロックを結ぶ破線は、制御信号または通信される情報の流れを表し、当該破線は有線としてもよいし、無線としてもよい。制御信号または情報の通信には、例えば赤外線通信、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの近距離通信方式および電力線搬送通信（ＰＬＣ；Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）などの種々の方式を用いることができる。
電力供給システム１０は、分電盤１１および燃料電池システム１２等を含む。
分電盤１１は、燃料電池システム１２および商用系統１３から供給される電力を複数の支幹に分岐させて負荷１４に分配する。負荷１４は、電力を消費する電力負荷であり、例えば、同一の需要家施設内で使用される空調機器、照明器具、冷蔵機器などの電力を消費する設備である。負荷１４は電力センサを有し、自身の消費電力を示す情報を燃料電池システム１２に送信する。
燃料電池システム１２は、複数の燃料電池装置、例えば、第１の燃料電池装置１５ａ、第２の燃料電池装置１５ｂ、および第３の燃料電池装置１５ｃの３つの燃料電池装置を含む。各燃料電池装置は、本開示における「一の燃料電池装置」に対応し得る。第１の燃料電池装置１５ａ、第２の燃料電池装置１５ｂ、および第３の燃料電池装置１５ｃは、並列して分電盤１１に電力を出力する。第１の燃料電池装置１５ａ、第２の燃料電池装置１５ｂ、および第３の燃料電池装置１５ｃは互いに通信可能であり、また、負荷１４との通信およびインターネットなどのネットワーク１６を介した制御装置１７との通信も可能である。制御装置１７は燃料電池システム１２を制御する機器であり、例えば、特定の燃料電池装置の停止指示などを燃料電池システム１２に送信する。
第１の燃料電池装置１５ａの構成について、図２を用いて説明する。第２の燃料電池装置１５ｂおよび第３の燃料電池装置１５ｃの構成は、第１の燃料電池装置１５ａと同じであるため、説明を省略する。第１の燃料電池装置１５ａは、例えば、固体酸化物形燃料電池装置であるが、常時運転を可能な他の種類の燃料電池装置であってもよい。第１の燃料電池装置１５ａは、停止状態、待機状態、および発電状態のいずれかに切替え可能である。
第１の燃料電池装置１５ａは、発電部１８、通信部１９（送信部、受信部）、計時部２０、記憶部２１、および制御部２２などを含む。
発電部１８は、例えば、リフォーマ、セルスタック、インバータを含む。リフォーマは燃料ガスを改質して水素を生成する。セルスタックは水素を用いて直流電力を発電する。インバータは直流電力を交流電力に変換する。発電部１８は、インバータにおいて変換した交流電力を分電盤１１に出力する。
通信部１９は、第１の燃料電池装置１５ａと外部機器との間で多様な情報の通信、すなわち送信及び受信を行う。例えば、通信部１９は、第１の燃料電池装置１５ａの判別情報を、他の燃料電池装置、第１の実施形態においては、第２の燃料電池装置１５ｂおよび第３の燃料電池装置１５ｃに送信する。判別情報とは、複数の燃料電池装置それぞれがマスター装置およびスレーブ装置の何れであるかを決定するための情報である。例えば、第１の実施形態においては自装置である第１の燃料電池装置１５ａの積算稼働時間である。また、通信部１９は、他の燃料電池装置、第１の実施形態においては、第２の燃料電池装置１５ｂおよび第３の燃料電池装置１５ｃの判別情報を、当該他の燃料電池装置から受信する。
さらに、通信部１９は、自装置がマスター装置であるときには、他の燃料電池装置を制御する制御情報を、当該他の燃料電池装置に送信する。また、通信部１９は、自装置がスレーブ装置であるときには、マスター装置である燃料電池装置から、自装置の制御情報を受信する。
さらに、通信部１９は、負荷１４の消費電力を負荷１４から受信する。さらに、通信部１９は、自装置がマスター装置およびスレーブ装置の何れであるかを示す情報を制御装置１７に送信する。また、通信部１９は、自装置および他の燃料電池装置の制御情報を、制御装置１７から受信する。
計時部２０は、例えば、タイマであり、後述する制御部２２の制御のもと、後述するリセット時期以降の発電状態にある時間を積算した積算稼働時間を計時する。
記憶部２１は、フラッシュメモリ等の任意の記憶資源を用いて構成される。記憶部２１は、自装置の定格出力値などの自装置の特性、判別情報と比較する閾値などの制御部２２の処理に必要な種々の情報、および制御部２２で実行させるプログラムなどを記憶する。
制御部２２は、専用のマイクロプロセッサ、または特定の機能を実行させるプログラムを読み込んだ汎用のＣＰＵによって構成され、自装置を構成する各部位、および他の燃料電池装置を制御する。
例えば、制御部２２は、燃料電池システム１２内の複数の燃料電池装置の中の１つの燃料電池装置をマスター装置に選定する。また、制御部２２は、マスター装置以外の燃料電池装置をスレーブ装置として認定する。マスター装置は、燃料電池システム１２内の複数の燃料電池装置を一括して制御する。スレーブ装置は、マスター装置の制御に基づいて、稼働する。
制御部２２は、マスター装置の選定のために、自装置の積算稼働時間を判別情報として計時部２０から取得し、通信部１９に当該判別情報を他の燃料電池装置に向けて送信させる。また、制御部２２は、他の燃料電池装置それぞれの判別情報を通信部１９に受信させる。
制御部２２は、他の燃料電池装置から判別情報を受信する。すると、制御部２２は、燃料電池システム１２内の稼働可能な複数の燃料電池装置の積算稼働時間を比較する。そして、制御部２２は、最も積算稼働時間の短い燃料電池装置をマスター装置に選定する。また、制御部２２は、自装置がマスター装置に選定されないときは、自装置をスレーブ装置と認定する。制御部２２は、自装置をマスター装置に選定するときに、マスター装置であること示す情報を、通信部１９を介して、他の燃料電池装置および制御装置１７に送信する。
さらに、制御部２２は、自装置をマスター装置に選定するときには、周期的に、自装置の判別情報である積算稼働時間と、記憶部２１に記憶した閾値とを比較する。制御部２２は、積算稼働時間が閾値を超えるとき、自装置を停止状態に切替えることを決定する。
制御部２２は、自装置を停止状態に切替えることを決定する。このとき、制御部２２は、他の燃料電池装置にマスター装置の選定を行わせる制御情報を、通信部１９を介して、送信する。他の燃料電池装置の制御部２２は、当該制御情報を受信する。そして、他の燃料電池装置の制御部２２は、判別情報の送受信および判別情報に基づく新規なマスター装置の選定を行なう。現在のマスター装置である燃料電池装置の制御部２２は、新規なマスター装置に選定された燃料電池装置が発電状態に切替わるとき、自装置の計時部２０の積算稼働時間をゼロにリセットする。または、現在のマスター装置である燃料電池装置の制御部２２は、発電状態である場合にはマスター装置に選定されたことを示す情報を受信する。このとき、現在のマスター装置である燃料電池装置の制御部２２は自装置の計時部２０の積算稼働時間をゼロにリセットする。
さらに、制御部２２は、自装置をマスター装置に選定するときには、自装置の停止状態への切替えを行なわせる制御情報を取得する。かかる制御情報は、制御装置１７または通信部１９などを介して接続される入力装置から得られる。制御部２２は、自装置を停止状態に切替える制御情報を受信するとき、他の燃料電池装置にマスター装置の選定を行わせる制御情報を、通信部１９を介して、送信させる。他の燃料電池装置の制御部２２は、当該制御情報を受信すると、判別情報の送受信および判別情報に基づく新規なマスター装置の選定を行なう。現在のマスター装置である燃料電池装置の制御部２２は、新規なマスター装置に選定された燃料電池装置が発電状態に切替わるとき、自装置の計時部２０の積算稼働時間をゼロにリセットする。または、現在のマスター装置である燃料電池装置の制御部２２は、発電状態である場合にはマスター装置に選定されたことを示す情報を受信する。このとき、現在のマスター装置である燃料電池装置の制御部２２は、自装置の計時部２０の積算稼働時間をゼロにリセットする。
さらに、制御部２２は、自装置をマスター装置に選定するときには、他の燃料電池装置の停止状態、待機状態、および発電状態間の切替えを行なわせる制御情報を生成する。かかる制御情報は、制御装置１７または第１の燃料電池装置１５ａに接続される入力装置から受信する制御情報に基づいて、生成される。制御部２２は、生成した制御情報を、通信部１９を介して、各燃料電池装置に送信する。
さらに、制御部２２は、自装置をマスター装置に選定するときには、周期的に、負荷１４の消費電力を受信する。そして、制御部２２は、自装置の発電状態または待機状態を優先的に維持しながら、燃料電池システム１２として負荷追従運転を行わせる方法などの所定の方法に応じて、各燃料電池装置の発電量、ならびに停止状態、待機状態、および発電状態の切替えを決定する。そして、制御部２２は、当該決定した状態での運転を実行させる制御情報を生成する。制御部２２は、生成した制御情報を、通信部１９を介して、各燃料電池装置に送信する。
次に、自装置をマスター装置に選定した燃料電池装置の制御部２２が実行する燃料電池システム１２の稼働制御について図３のフローチャートを用いて説明する。制御部２２は、所定の周期、例えば１分毎に、燃料電池システム１２の稼働制御を開始する。
ステップＳ１００において、制御部２２は、制御装置１７または入力装置から、他の燃料電池装置の停止状態、待機状態、および発電状態間の切替えを行なわせる制御情報を受信しているか否かを判別する。当該制御情報を受信しているときには、プロセスはステップＳ１０１をスキップして、ステップＳ１０２に進む。当該制御情報を受信していないときには、プロセスはステップＳ１０１に進む。
ステップＳ１０１では、制御部２２は、負荷１４から消費電力を示す情報を受信するまで待機する。消費電力を示す情報を受信すると、プロセスはステップＳ１０２に進む。
ステップＳ１０２では、制御部２２は、他の燃料電池装置それぞれの発電量および状態の切替えの少なくとも一方を行なわせる制御情報を生成する。かかる制御情報は、他の燃料電池装置の停止状態、待機状態、および発電状態間の切替えを行なわせる制御情報、または消費電力を示す情報に基づいて、生成される。制御情報が生成されると、プロセスはステップＳ１０３に進む。
ステップＳ１０３では、制御部２２は、ステップＳ１０２において生成した制御情報を、通信部１９から各燃料電池装置に向けて送信させる。制御情報を送信させると、燃料電池システム１２の稼働処理を終了する。
次に、自装置をマスター装置に選定した燃料電池装置の制御部２２が実行する自装置の停止判別制御について図４のフローチャートを用いて説明する。制御部２２は、所定の周期、例えば１０分毎に、停止判別制御を開始する。
ステップＳ２００において、制御部２２は、計時部２０から積算稼働時間を取得し、記憶部２１から閾値を読出す。積算稼働時間の取得および閾値を読出すと、プロセスはステップＳ２０１に進む。
ステップＳ２０１では、制御部２２は、積算稼働時間が閾値を超えるか否かを判別する。積算稼働時間が閾値を超えるとき、プロセスはステップＳ２０２をスキップして、ステップＳ２０３に進む。積算稼働時間が閾値以下出るとき、プロセスはステップＳ２０２に進む。
ステップＳ２０２では、制御部２２は、制御装置１７などからマスター装置である自装置を停止状態に切替えを行わせる制御情報を取得しているか否かを判別する。当該制御情報を取得していないときには、停止判別制御を終了する。当該制御情報を取得しているときには、プロセスはステップＳ２０３に進む。
ステップＳ２０３では、制御部２２は、スレーブ装置である他の燃料電池装置に、マスター装置の選定を行わせる制御情報を生成し、通信部１９に送信させる。当該制御情報を送信すると、プロセスはステップＳ２０４に進む。
ステップＳ２０４では、制御部２２は、新規にマスター装置に選定された燃料電池装置が発電状態となるまで待機する。新規にマスター装置に選定された燃料電池装置から発電状態であることを示す情報を受信すると、プロセスはステップＳ２０５に進む。
ステップＳ２０５では、制御部２２は、自装置の計時部２０の積算稼働時間をゼロにリセットする。積算稼働時間のリセット後、プロセスはステップＳ２０６に進む。
ステップＳ２０６では、制御部２２は、自装置を停止状態に切替える。停止状態に切替えると、停止判別制御を終了する。
次に、自装置をスレーブ装置であると認定した燃料電池装置の制御部２２が実行する新規なマスター装置の選定制御について図５のフローチャートを用いて説明する。制御部２２は、マスター装置である燃料電池装置からマスター装置の選定を行わせる制御情報を受信するときに、選定制御を開始する。
ステップＳ３００において、制御部２２は、計時部２０から積算稼働時間を取得する。積算稼働時間を取得すると、プロセスはステップＳ３０１に進む。
ステップＳ３０１では、制御部２２は、ステップＳ３００で取得した積算稼働時間を判別情報として、他の燃料電池装置に送信する。判別情報を送信すると、プロセスはステップＳ３０２に進む。
ステップＳ３０２では、制御部２２は、他の燃料電池装置それぞれからの判別情報を待機する。他の燃料電池装置それぞれから判別情報を受信すると、プロセスはステップＳ３０３に進む。
ステップＳ３０３では、制御部２２は、ステップＳ３００において取得した自装置の積算稼働時間と、ステップＳ３０２において受信した判別情報に相当する他の燃料電池装置それぞれの積算稼働時間とに基づいて、マスター装置の選定を行う。選定を行うと、プロセスはステップＳ３０４に進む。
ステップＳ３０４では、制御部２２は、ステップＳ３０３において選定したマスター装置が自装置であるか否かを判別する。自装置がマスター装置でないときには、選定制御を終了する。自装置がマスター装置であるときには、プロセスはステップＳ３０５に進む。
ステップＳ３０５では、制御部２２は、自装置が発電状態となったときに、他の燃料電池装置および制御装置１７に、マスター装置であることを示す情報を送信し、通知する。自装置が発電状態となったときには、例えば、停止状態および待機状態である場合には発電状態への切替わりが完了したとき、元々発電状態であるときはマスター装置であると選定したときなどが含まれる。当該情報の送信後、選定制御が終了する。
第１の実施形態の燃料電池装置によれば、複数の燃料電池装置の中で積算稼働時間に基づいてマスター装置の選定が行われる。よって、特定の燃料電池装置のみがマスター装置となりにくい。したがって、特定の燃料電池装置のみがマスター装置として用いられている場合に、マスター装置のメンテナンスのために制御部２２も含めて停止するときに、他の燃料電池装置も停止しにくくなる。その結果、複数の燃料電池装置全体の稼働率が向上する。また、特定の燃料電池装置のみがマスター装置として用いられている場合には、当該マスター装置のみがメンテナンス時を除いて常時稼働となる。このような場合には、マスター装置の寿命が縮小するが、第１の実施形態においては、当該寿命の縮小が低減される。
さらに、第１の実施形態の燃料電池装置の制御方法によれば、積算稼働時間の最も短い燃料電池装置がマスター装置に選定される。すると、複数の燃料電池装置それぞれが平均的にマスター装置に選定されることになるの。よって、さらなる稼働率の向上、および寿命縮小の抑制が達成され得る。
さらに、第１の実施形態の燃料電池装置の制御方法によれば、マスター装置に選定された燃料電池装置の積算稼働時間が閾値を超えるときに、新規なマスター装置の選定を行うので、マスター装置の交替時期が適切化され得る。したがって、マスター装置の急停止などによる稼働率の低下および当該マスター装置の寿命縮小を低減可能である。
さらに、第１の実施形態の燃料電池装置の制御方法によれば、マスター装置に設定された燃料電池装置の停止状態への切替えを行わせる制御情報を燃料電池装置の制御部が受信するときに、新規なマスター装置の選定が行われる。よって、メンテナンスなどにより燃料電池装置を停止する場合においても稼働率の低下を低減可能である。
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態では判別情報の種類が第１の実施形態と異なっている。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成を有する部位には同じ符号を付す。
第２の実施形態において、電力供給システム１０、燃料電池システム１２および第１の燃料電池装置１５ａの構成は、第１の実施形態と同様である。第２の実施形態において、第１の燃料電池装置１５ａ、第２の燃料電池装置１５ｂ、および第３の燃料電池装置１５ｃを構成する発電部１８、計時部２０、および記憶部２１の構成は第１の実施形態と同様である。
第２の実施形態において、通信部１９は、自装置の定格出力値を判別情報として、第２の燃料電池装置１５ｂおよび第３の燃料電池装置１５ｃに送信する。また、通信部１９は、第２の燃料電池装置１５ｂおよび第３の燃料電池装置１５ｃの定格出力値を判別情報として、受信する。また、第２の実施形態において、通信部１９は、判別情報以外に、第１の実施形態と同様の情報を送受信する。
第２の実施形態において、制御部２２は、燃料電池システム１２内の複数の燃料電池装置の中の１つの燃料電池装置をマスター装置に選定し、マスター装置以外の燃料電池装置をスレーブ装置として認定する。
第２の実施形態において、制御部２２は、マスター装置の選定のために、自装置の定格出力値を判別情報として記憶部２１から読出し、通信部１９に当該判別情報を他の燃料電池装置に向けて送信させる。また、制御部２２は、他の燃料電池装置それぞれの定格出力値を判別情報として通信部１９に受信させる。
第２の実施形態において、制御部２２は、他の燃料電池装置から判別情報を受信すると、燃料電池システム１２内の稼働可能な複数の燃料電池装置の定格出力値を比較する。そして、制御部２２は、当該比較に基づいて単一の燃料電池装置をマスター装置に選定する。また、第２の実施形態において制御部２２は、自装置をマスター装置に選定するときに、マスター装置であること示す情報を、通信部１９を介して他の燃料電池装置および制御装置１７に送信する。または、制御部２２は、自装置がマスター装置に選定されないときは自装置をスレーブ装置と認定する。
第２の実施形態において、制御部２２は、燃料電池システム１２の起動時には、定格出力値が最大である燃料電池装置をマスター装置に選定する。
さらに、第２の実施形態において、制御部２２は、通信部１９を介して取得した負荷１４の消費電力に基づいて、周期的に、判別情報の送受信を通信部１９に実行させる。そして、制御部２２は、当該消費電力に対して最適な定格出力値である燃料電池装置を、マスター装置に選定する。消費電力に対して最適な定格出力値は、複数の燃料電池装置の定格出力値の中で、少なくとも当該消費電力よりも大きく、かつ当該消費電力に最も近い定格出力値である。または、消費電力に対して最適な定格出力値は、当該消費電力に所定値を付加した合計値よりも大きく、且つ当該合計値に最も近い定格出力値である。
さらに、第２の実施形態において、制御部２２は自装置をマスター装置に選定する場合に、制御装置１７または入力装置から自装置を停止状態に切替える制御情報を受信するとき、他の燃料電池装置にマスター装置の選定を行わせる制御情報を、通信部１９に、送信させる。第２の実施形態において、他の燃料電池装置の制御部２２は、当該制御情報を受信すると、判別情報の送受信および判別情報に基づき、新規なマスター装置の選定を行なう。
さらに、第２の実施形態において、制御部２２は、自装置をマスター装置に選定するときには、制御装置１７または入力装置から受信する制御情報に基づいて、他の燃料電池装置への制御情報を、通信部１９を介して、各燃料電池装置に送信する。他の燃料電池装置への制御情報は、他の燃料電池装置の停止状態、待機状態、および発電状態間の切替えを行なわせる制御情報である。
さらに、第２の実施形態において、制御部２２は、周期的に、負荷１４の消費電力を受信する。そして、制御部２２は、自装置の発電状態または待機状態を優先的に維持する。そのとき、制御部２２は、所定の方法に応じて、各燃料電池装置の発電量、ならびに停止状態、待機状態、および発電状態の切替えを決定する。ここで、所定の方法は、燃料電池システム１２として負荷追従運転を行わせる方法などである。そして、制御部２２は、当該決定した状態での運転を実行させる制御情報を生成する。所定の方法によれば、定格電力値が大きい程、発電量の最大化および発電状態への切替えの優先順位が高くなるように、制御情報が生成される。
次に、燃料電池システム１２の起動時に、全燃料電池装置の制御部２２が実行するマスター装置の選定制御について図６のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ４００において、制御部２２は、記憶部２１から定格出力値を読出す。定格出力値を読出すと、プロセスはステップＳ４０１に進む。
ステップＳ４０１では、制御部２２は、ステップＳ４００で読出した定格出力値を判別情報として、他の燃料電池装置に送信する。判別情報を送信すると、プロセスはステップＳ４０２に進む。
ステップＳ４０２では、制御部２２は、他の燃料電池装置それぞれからの判別情報を待機する。他の燃料電池装置それぞれから判別情報を受信すると、プロセスはステップＳ４０３に進む。
ステップＳ４０３では、制御部２２は、ステップＳ４００において読出した自装置の定格出力値が、ステップＳ４０２において受信した判別情報に相当する他の燃料電池装置それぞれの定格出力値との比較で最大であるか否かを判別する。最大でないときには、選定制御を終了する。最大であるときには、プロセスはステップＳ４０４に進む。
ステップＳ４０４では、制御部２２は、自装置をマスター装置に選定する。自装置をマスター装置に選定するときに、制御部２２は、さらに、他の燃料電池装置の発電量の最大化および発電状態への切替えの優先順位を定めてもよい。マスター装置に選定すると、プロセスはステップＳ４０５に進む。
ステップＳ４０５では、制御部２２は、他の燃料電池装置および制御装置１７に、マスター装置であることを示す情報を送信し、通知する。当該情報の送信後、選定制御を終了する。
次に、燃料電池システム１２の起動中に、全燃料電池装置の制御部２２が実行するマスター装置の選定制御について図７のフローチャートを用いて説明する。制御部２２は、所定の周期、例えば１時間毎に、または現在のマスター装置を停止状態に切替えさせる制御情報を現在のマスター装置が受信するときに、燃料電池システム１２の起動中の選定制御を開始する。
ステップＳ５００からＳ５０２では、制御部２２は、燃料電池システム１２の起動時の選定制御におけるステップＳ４００からＳ４０２と同様の処理を行う。他の燃料電池装置それぞれから判別情報を受信すると、プロセスはステップＳ５０３に進む。
ステップＳ５０３では、制御部２２は、通信部１９を介して取得した最新の負荷１４の消費電力に基づいて、最適な定格出力値である燃料電池装置をマスター装置に選定する。マスター装置の選定後、プロセスはステップＳ５０４に進む
ステップＳ５０４では、制御部２２は、ステップＳ５０３において選定したマスター装置が自装置であるか否かを判別する。自装置がマスター装置でないときには、選定制御を終了する。自装置がマスター装置であるときには、プロセスはステップＳ５０５に進む。
ステップＳ５０５では、制御部２２は、自装置が発電状態となったときに、他の燃料電池装置および制御装置１７に、マスター装置であることを示す情報を送信し、通知する。自装置が発電状態となったときには、例えば、停止状態および待機状態である場合には発電状態への切替わりが完了したとき、または元々発電状態であるときはマスター装置であると選定したときが含まれる。さらに、制御部２２は、他の燃料電池装置の発電量の最大化および発電状態への切替えの優先順位を定めてもよい。制御部２２は、当該情報の送信後、選定制御を終了する。
以上のような構成の第２の実施形態の燃料電池装置の制御方法によれば、複数の燃料電池装置の中で定格出力値に基づいてマスター装置の選定が行われる。よって、特定の燃料電池装置のみがマスター装置となることが防がれる。したがって、複数の燃料電池装置全体の稼働率が向上する。また、第２の実施形態の燃料電池装置の制御方法によれば、マスター装置の寿命の縮小が抑制される。また、第２の実施形態の燃料電池装置の制御方法によれば、マスター装置に設定された燃料電池装置の停止状態への切替えを行わせる制御情報を受信するときに、制御部にて新規なマスター装置の選定を行う。よって、メンテナンスなどにより燃料電池装置を停止する場合においても稼働率の低下を抑制可能である。
さらに、第２の実施形態の燃料電池装置の制御方法によれば、燃料電池システム１２の起動時に、定格出力値が最大である燃料電池装置がマスター装置に選定される。燃料電池システム１２の起動時においては、消費電力が不明な負荷１４に対して電力を最大に供給可能となるように、定格出力値が大きな燃料電池装置の起動などが優先されることが一般的である。それゆえ、負荷１４の消費電力が不明であっても、発電状態に切替えられると考えられる燃料電池装置が、マスター装置に選定され得る。
さらに、第２の実施形態の燃料電池の制御方法によれば、負荷１４の消費電力に対して最適な定格出力値を有する燃料電池装置がマスター装置に選定される。よって、負荷１４の消費電力に対して効率の良い燃料電池装置を優先的に発電させながら、発電状態にある燃料電池装置をマスター装置に選定可能である。
本発明を諸図面や実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
例えば、第１の実施形態において積算稼働時間が判別情報として用いられ、第２の実施形態において定格出力値が判別情報として用いられるが、両者の組合せを判別情報として用いて、マスター装置を選定することも可能である。
また、第１の実施形態および第２の実施形態において、負荷１４が電力センサを有し、自身の消費電力を燃料電池システム１２に送信するが、本開示の技術的範囲はこのような構成に限定されない。例えば、分電盤１１の主幹などに電力センサを設け、負荷１４全体の消費電力を検出して燃料電池システム１２に送信する構成も可能である。
１０ 電力供給システム
１１ 分電盤
１２ 燃料電池システム
１３ 商用系統
１４ 負荷
１５ａ 第１の燃料電池装置
１５ｂ 第２の燃料電池装置
１５ｃ 第３の燃料電池装置
１６ ネットワーク
１７ 制御装置
１８ 発電部
１９ 通信部
２０ 計時部
２１ 記憶部
２２ 制御部

Claims (15)

  1. 一の需要家施設の負荷に電力を供給する複数の燃料電池装置の中の一の燃料電池装置であって、
    当該一の燃料電池装置の積算稼働時間を計時する計時部と、
    当該一の燃料電池装置の定格出力値を記憶する記憶部と、
    当該一の燃料電池装置とともに、一の需要家施設の負荷に電力を供給する複数の燃料電池装置のうちの他の燃料電池装置に、前記計時部に計時された積算稼働時間および前記記憶部に記憶された定格出力値の少なくとも一方を判別情報として、送信する送信部と、
    前記他の燃料電池装置から当該他の燃料電池装置の判別情報としての当該他の燃料電池装置の積算稼働時間および定格出力値の少なくとも一方を受信する受信部と、
    当該一の燃料電池装置の判別情報および前記他の燃料電池装置から受信した判別情報に基づいて、前記複数の燃料電池装置のいずれかを前記負荷の消費電力に応じて当該一の装置および他の燃料電池装置を制御するマスター装置として選定する制御部とを備える、
    燃料電池装置。
  2. 請求項１において、
    前記制御部は、前記積算稼働時間が最も短い燃料電池装置を、前記マスター装置に選定し、前記一の燃料電池装置が前記マスター装置として選定された場合に、積算稼働時間が閾値を超えるとき、当該一の燃料電池装置を停止状態に切り替え、他の燃料電池装置に当該一の燃料電池装置以外のマスター装置を選定させる制御情報を前記送信部に送信させる、
    燃料電池装置。
  3. 請求項１または２において、
    前記制御部は、前記複数の燃料電池装置を有する燃料電池システムの起動時における前記定格出力値が最大である燃料電池装置を、前記マスター装置に選定する、
    燃料電池装置。
  4. 請求項１または２において、
    前記制御部は、前記負荷の消費電力を取得するときに、該消費電力よりも大きく、かつ該消費電力に最も近い定格出力値である燃料電池装置を、前記マスター装置に選定する、燃料電池装置。
  5. 燃料電池システムであって、
    一の需要家施設の負荷に電力を供給する複数の燃料電池装置を備え、
    前記複数の燃料電池装置は、それぞれ、当該燃料電池装置の積算稼働時間を計時する計時部と、当該燃料電池装置の定格出力値を記憶する記憶部と、前記複数の燃料電池装置から当該燃料電池装置以外の他の燃料電池装置に前記計時部に計時された積算稼働時間および前記記憶部に記憶された定格出力値の少なくとも一方を判別情報として送信する送信部と、前記他の燃料電池装置から前記他の燃料電池装置の判別情報を受信する受信部と、当該燃料電池装置の判別情報および前記他の燃料電池装置から受信した判別情報に基づいて前記複数の燃料電池装置のいずれかをマスター装置として選定する制御部とを有する、
    燃料電池システム。
  6. 請求項５において、
    前記燃料電池装置は、前記制御部にて前記積算稼働時間が最も短い燃料電池装置が前記マスター装置に選定され、当該燃料電池装置が前記マスター装置として選定された場合に、積算稼働時間が閾値を超えるとき、当該燃料電池装置を停止状態に切り替え、他の燃料電池装置に自装置以外のマスター装置を選定させる制御情報を送信する、
    燃料電池システム。
  7. 請求項５または６において、
    前記燃料電池装置は、前記制御部にて、前記複数の燃料電池装置を有する燃料電池システムの起動時における前記定格出力値が最大である燃料電池装置を、前記マスター装置に選定する制御を実行する、
    燃料電池システム。
  8. 請求項５または６において、
    前記燃料電池装置は、前記制御部にて、前記負荷の消費電力を取得するときに、該消費電力よりも大きく、かつ該消費電力に最も近い定格出力値である燃料電池装置を、前記マスター装置に選定する制御を実行する、
    燃料電池システム。
  9. 一の需要家施設の負荷に電力を供給可能な複数の燃料電池装置それぞれに、当該燃料電池装置の積算稼働時間および定格出力値の少なくとも一方を判別情報として、他の前記燃料電池装置に向けて送信させる送信ステップと、
    前記複数の燃料電池装置それぞれに、他の前記燃料電池装置から送信された判別情報を受信させる受信ステップと、
    前記複数の燃料電池装置それぞれに、当該燃料電池装置の判別情報および前記他の燃料電池装置から受信した判別情報に基づいて、前記複数の燃料電池装置のいずれかをマスター装置として選定させる選定ステップとを有する、
    燃料電池装置の制御方法。
  10. 請求項９において、
    前記マスター装置は、前記負荷の消費電力に応じて、前記燃料電池装置および他の燃料電池装置を制御する、
    燃料電池装置の制御方法。
  11. 請求項９または１０において、
    前記選定ステップにおいて、前記複数の燃料電池装置それぞれに、前記積算稼働時間が最も短い燃料電池装置を、前記マスター装置に選定させる、
    燃料電池装置の制御方法。
  12. 請求項１１において、
    前記マスター装置に選定された前記燃料電池装置の積算稼働時間が閾値を超えるとき、前記送信ステップ、前記受信ステップ、および前記選定ステップを実行する、
    燃料電池装置の制御方法。
  13. 請求項１１または１２において、
    前記マスター装置に選定された前記燃料電池装置の停止状態への切替えを行わせる制御情報を受信するとき、前記送信ステップ、前記受信ステップ、および前記選定ステップを実行する、
    燃料電池装置の制御方法。
  14. 請求項９または１０において、
    前記複数の燃料電池装置を有する燃料電池システムの起動時に、前記選定ステップで、前記複数の燃料電池装置それぞれに、前記定格出力値が最大である燃料電池装置を、前記マスター装置に選定させる、
    燃料電池装置の制御方法。
  15. 請求項１４において、
    前記負荷の消費電力を取得する取得ステップを、さらに有し、
    前記負荷の消費電力を取得するときに、前記選定ステップで、前記複数の燃料電池装置それぞれに、該消費電力よりも大きく、かつ該消費電力に最も近い定格出力値である燃料電池装置を、前記マスター装置に選定させる、
    燃料電池装置の制御方法。
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