WO2006006224A1 - 電力消費量のピークを最大発電電力以下に抑える燃料電池システム、燃料電池システム制御方法および建造物 - Google Patents

電力消費量のピークを最大発電電力以下に抑える燃料電池システム、燃料電池システム制御方法および建造物 Download PDF

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Hisashi Fukuda
Ryoichi Tanikawa
Masami Nomori
Shin-Ichi Nishio
Tetsushi Tanaka
Yoshimichi Okuno
Makoto Inoue
Gen Arao
Motohiko Yabutani
Toshiyuki Hino
Katsuya Takahashi
Hiroshi Takahashi
Yutaka Komine
Hiroshi Fukuda
Naoki Mori
Keiji Okagaki
Original Assignee
Crc Solutions Corporation
Sumitomo Mitsui Construction Co., Ltd.
Meidensha Corporation
The Japan Research Institute, Limited
Aisin Seiki Co., Ltd.
Kajima Corporation
Yokogawa Electric Corporation
Cosmo Petroleum Gas Co., Ltd.
Taisei Corporation
Marubeni Corporation
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • Fuel cell system Fuel cell system, fuel cell system control method, and building that suppresses peak power consumption to less than maximum generated power
  • the present invention relates to a fuel cell system, a fuel cell system control method, and a building that can appropriately prevent the peak of power consumption from exceeding the maximum power generation amount by a fuel cell.
  • the present invention relates to a fuel cell system, a fuel cell system control method, and a building that reduce power consumption when a load control unit receives an instruction to reduce power consumption from the fuel cell control unit.
  • a load device that operates using electric power supplied from an electric power system may fluctuate power consumption in a time of about 10 milliseconds.
  • a time of about 10 milliseconds In order to fluctuate the amount of power generated by the fuel cell, generally several hundred milliseconds are required.
  • Patent Document 1 JP 2003-199254 A
  • a fuel cell consumes power consumed by a load device before the load device consumes power.
  • the power could not be generated in advance.
  • the load equipment may stop operating or may malfunction.
  • it is not preferable to generate sufficient power with respect to the demand power in advance by the fuel cell because it is wasteful.
  • the load device may stop operating or may malfunction.
  • the fuel cell system increases the power consumption of the fuel cell, the power load operated by the power generated by the fuel cell, and the power consumption of the power load.
  • the power control unit transmits power request information in advance, and when the request information is received from the request control unit, the fuel cell can supply more power to the power load.
  • the power consumption of the power load on condition that the permission notification indicating that the power consumption may be increased is received from the fuel cell control unit and the fuel cell control unit that transmit the permission notification indicating that the power consumption may be increased.
  • the fuel cell control unit is equipped with a load control unit that increases power consumption when the power consumption of the power load needs to be reduced in order to keep the total power consumption smaller than the maximum power generation amount of the fuel cell. It performs an instruction to reduce the power consumption to the load control unit. When the load control unit receives an instruction to reduce power consumption from the fuel cell control unit, the load control unit reduces power consumption.
  • the request control unit transmits power request information in advance when it is necessary to increase the power consumption of the power load, the power generation amount of the fuel cell should be increased in advance before the power consumption is increased. Can do.
  • the load control unit increases the power consumption of the power load on the condition that the fuel cell control unit has received a permission notice indicating that the power consumption can be increased. Become.
  • the load controller reduces power consumption. When an instruction to turn off is received from the fuel cell control unit, power consumption is reduced, so it is possible to appropriately prevent the peak of the total value of power consumption from exceeding the maximum power generation by the fuel cell. .
  • the load control unit reduces the power consumption by the amount of requested power.
  • the fuel cell system according to the present embodiment further includes an operation mode table indicating the power consumption of the power load according to the operation mode of the power load, and the load control unit makes a transition to reduce the power consumption by the required power.
  • the necessary operation mode is determined by referring to the operation mode table, and the operation mode is changed. For this reason, even when power is insufficient, power consumption can be reduced without stopping completely.
  • a plurality of fuel cells are provided.
  • the fuel cell control unit When the power consumption of the power load increases faster than the predetermined speed, the fuel cell control unit once instructs the load control units of other power loads to reduce the power consumption, and then Permitted to increase power consumption again for some power loads. For this reason, even when the power consumption of the entire fuel cell system suddenly increases, the power consumption can be reduced in a short time.
  • the fuel cell control unit stores the priorities of each of the plurality of power loads in advance, and when the request information is received from the request control unit of the power load having a high priority, the priority is lower. Instructs the load control unit of the power load to reduce power consumption.
  • the fuel cell control unit receives each power load based on the required power increase amount and period information received from each request control unit and the time when each power load starts to increase power consumption.
  • the power consumption of one of the lower priority orders is consumed. Determine whether it is possible to supply power according to new request information by reducing power.
  • the request control unit transmits period information indicating a period for requesting power to the fuel cell control unit.
  • the request control unit transmits period information indicating a period for requesting power to the fuel cell control unit, the fuel cell control unit knows in advance the time when the power consumption of the power load decreases. Can do. For this reason, it is possible to appropriately determine whether or not the power generation amount of the fuel cell should be increased or decreased.
  • the request control unit determines the amount of power consumption that needs to be increased compared to the current power consumption when attempting to change the operation mode with reference to the operation mode table, and needs to be increased. The amount is transmitted to the fuel cell control unit. For this reason, the amount of power generated by the fuel cell can be increased in advance by the amount of power consumed by the power load.
  • the load control unit determines, using the operation mode table, an operation mode in which the transition can be made within the allowable power consumption range, and transitions to the operation mode. Therefore, the most preferable operation mode can be selected within the allowable power range.
  • a fuel cell system control method includes a request control step of transmitting power request information in advance when it is necessary to increase the power consumption of a power load operated by the power generated by the fuel cell.
  • the fuel cell transmits a permission notice indicating that the power consumption may be increased on condition that the fuel cell can further supply power to the power load.
  • the load control step comprises: a control step; and a load control step for increasing the power consumption of the power load on the condition that the permission notification that the power consumption may be increased is received from the fuel cell control unit.
  • a building includes a fuel cell, a power load that operates on the power generated by the fuel cell, and a power request information in advance when the power consumption of the power load needs to be increased.
  • a request control unit that sends a request, and a permission that indicates that the power consumption may be increased on condition that the fuel cell can further supply power to the power load when request information is received from the request control unit
  • a fuel cell control unit that transmits the notification and a load control unit that increases the power consumption of the power load on the condition that a permission notification indicating that the power consumption may be increased is received from the fuel cell control unit.
  • the control unit reduces the power consumption when receiving an instruction to reduce the power consumption from the fuel cell control unit.
  • the building according to the present embodiment further includes an operation mode table indicating the power consumption of the power load according to the operation mode of the power load, so that the load control unit reduces the power consumption by the required power.
  • the operation mode that needs to be changed is determined by referring to the operation mode table, and the operation mode is changed.
  • the building in this form is An operation mode table indicating the power consumption of the power load according to the operation mode of the power load is further provided, and the load control unit determines the operation mode that needs to be changed to reduce the power consumption by the required power. Judge by referring to the table and make a transition to the operation mode.
  • the request control unit when the request control unit needs to increase the power consumption of the power load, transmits the power request information in advance, so that the power generation amount of the fuel cell is increased in advance before the power consumption is increased. Can be increased.
  • the load control unit increases the power consumption of the power load on the condition that the fuel cell control unit has received a permission notice indicating that the power consumption can be increased. .
  • the load control unit receives an instruction to reduce power consumption from the fuel cell control unit, the power consumption is reduced, so that the peak value of the total power consumption exceeds the maximum power generation by the fuel cell. Can be prevented appropriately.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a fuel cell system 30 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a heating device 48a.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a power load 44a.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between generated power and power generation efficiency in a plurality of fuel cells 40.
  • FIG. 5 is a sequence diagram showing a communication sequence in which the power load 44 requests power.
  • FIG. 6 is a flowchart showing details of the operation of the fuel cell control unit 50 when power request information is received.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a management table managed by the fuel cell control unit 50.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of time development of generated power generated by the fuel cell 40.
  • FIG. 10 shows details of the operation of the fuel cell control unit 50 when a reduction in power consumption is requested. It is a flowchart.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of the time evolution of the generated power generated by the fuel cell 40.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of the configuration of a power path.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a configuration of a computer 500 included in each of the fuel cell control unit 50, the request control unit 66, and the load control unit 58.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
  • An object of the present embodiment is to provide a fuel cell system that can appropriately prevent the peak of power consumption from exceeding the maximum power generation amount by the fuel cell.
  • the fuel cell system 30 is collectively referred to as a plurality of residences (110a to 110c, hereinafter 110), for example.
  • the apartment house may be one in which a plurality of houses 110 are provided in one building and each of a plurality of buildings provided in different areas is used as the house 110.
  • Residence 110b and residence 110c have the same components as residence 110a. By identifying the constituents of the dwelling 110b and dwelling 110c with the symbols b and c at the end, the dwelling 110 is identified. That is, the fuel cell system 30 includes a plurality of fuel cells (40a-40c, hereinafter collectively referred to as 40), a plurality of electric power.
  • the fuel cell system 30 includes a plurality of fuel cells (40a-40c, hereinafter collectively referred to as 40), a plurality of electric power.
  • the fuel cell 40a is provided in the residence 110a and supplies power to the heating device 48a. Further, the fuel cell 40a is provided so as to be able to supply power to any power load 44. Therefore, when the fuel cell 40a generates power consumed by one power load 44, the fuel cell 40a also supplies power to the other plurality of power loads 44 even when the fuel cell 40a is in partial load operation. By generating power from 40a, it is possible to drive the fuel cell 40a with higher operating efficiency.
  • the fuel cell 40a is, for example, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC).
  • PEFC polymer electrolyte fuel cell
  • the fuel cell 40a for example, reforms city gas, propane gas, etc. supplied to each residence to generate hydrogen gas as fuel, and also uses hydrogen gas supplied from the outside as fuel It can be a thing.
  • the fuel cell 40a includes a battery.
  • the fuel cell 40a can be used as a power source for causing the fuel cell system 30 to function in an emergency, and can also be used as a power source for starting up the fuel cell system 30. May be.
  • the main hot water storage tank 42a stores hot water heated by heat generated in the fuel cell 40a and hot water heated by the heating device 48a.
  • the main hot water tank 42a supplies heat to the heat load 54a.
  • the sub hot water tank 52 stores hot water heated by the heating device 48d, Hot water is supplied to a hot water facility different from the hot water facility in which the hot water tank 42a supplies hot water.
  • the home determination unit 62a may include an infrared sensor and determine whether or not the user is at home by detecting infrared energy emitted from the human body.
  • the infrared sensor may be a pyroelectric infrared sensor, for example.
  • the hot water supply history management unit 60a manages the consumption of hot water and the history of the amount of hot water produced by the fuel cell 40a.
  • the hot water supply history management unit 60a detects the amount of hot water supplied from the main hot water tank 42a as the consumption amount of hot water. Further, the hot water supply history management unit 60a detects the amount of hot water supplied to the main hot water tank 42a as the amount of hot water produced by the fuel cell 40a and the heating device 48a.
  • the day is divided into hourly time zones, and the consumption of hot water and the history of the amount of hot water produced in each time zone are managed.
  • the hot water supply history management unit 60a may manage the amount and temperature of hot water as the consumption of hot water and the production of hot water by the fuel cell 40a and the heating device 48a. That is, the hot water consumption is detected by multiplying the hot water temperature of the main hot water tank 42a by the supply water temperature and the volume of the hot water supplied from the main hot water tank 42a.
  • the temperature of the hot water supplied from the fuel cell 40a to the main hot water tank 42a is subtracted from the temperature before the fuel cell 40a is cooled by the cooling water supplied to the fuel cell 40a.
  • the product of the volume of hot water supplied to the main hot water tank 42a may be detected as the amount of hot water produced by the fuel cell 40a.
  • the temperature of the hot water supplied from the heating device 48a to the main hot water tank 42a is subtracted from the temperature of the hot water supplied to the heating device 48a before being heated.
  • the product of the volume of hot water supplied to can be detected as the amount of hot water produced by the heating device 48a.
  • the hot water supply history management unit 60a uses hot water consumption and production when it is determined that the home determination unit 62a is home, and hot water consumption when it is determined that it is not home. And the production volume history are managed respectively.
  • the power load 44a is operated by the power generated by the fuel cell 40.
  • the power load 44a requests power from the fuel cell control unit 50 in advance before consuming power.
  • the fuel cell control unit 50 increases the generated power of the fuel cell 40 in advance when power is requested from the power load 44a.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the heating device 48a.
  • the heating device 48a warms water using surplus power generated by the fuel cell 4 Oa.
  • the heating device 48a is a heat pump 46a that heats water by transferring external heat to water. Since the heat pump 46a warms the water by transferring the external heat quantity to the water, it can supply a large amount of heat with a small amount of electric power.
  • the ratio of heat demand to electric power demand is larger than the ratio of the amount of heat produced by the fuel cell 40a to the power generated by the fuel cell 40a, the heat pump 46a is driven by using surplus power to efficiently generate heat. Can supply. For this reason, it is possible to appropriately balance the demand for electricity and the demand for heat.
  • the heating device 48b of the residence 110b and the heating device 48c of the residence 110c have the same components as the heating device 48a. That is, the heating device 48b and the heating device 48c have a heat pump 46b and a heat pump 46c, respectively. In addition, the operation of the heat pump 46b and the heat pump 46c is the same as that of the heat pump 46a, and a description thereof will be omitted.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the power load 44a.
  • the power load 44a includes a load unit 64a, an operation mode table 56a, a load control unit 58a, and a request control unit 66a.
  • the power load 44b of the residence 110b and the power load 44c of the residence 110c have the same components as the power load 44a.
  • the operation of each component of the power load 44a will be described below.
  • the load unit 64a consumes power supplied from the fuel cell 40.
  • the operation mode table 56a indicates the power consumption of the power load 44a according to the operation mode of the power load 44a.
  • the operation mode table 56a stores the power consumption information in association with the operation mode information. For example, when the power load 44a is a cooling device and has operation modes of rapid cooling and normal cooling, the power consumption required to operate in each operation mode corresponding to each operation mode of rapid cooling and normal cooling Is stored in the operation mode table 56a.
  • the request control unit 66a transmits power request information to the fuel cell control unit 50 in advance when it is necessary to increase the power consumption of the power load 44a. At this time, the power consumption that needs to be increased is determined with reference to the operation mode table 56a, and the required increase amount is transmitted to the fuel cell control unit 50 as power request information. Further, the request control unit 66a transmits period information indicating a period for requesting power and time limit information indicating a time limit for starting power consumption to the fuel cell control unit 50 as power request information. At this time, the request control unit 66a may determine the period information and the time limit information based on an instruction or the like by a user who uses the power load 44a.
  • the request control unit 66a determines the power consumption to be increased, the time limit for starting power consumption, and the period for power consumption based on the target temperature, the target time, and the current temperature instructed by the user. Each is calculated and transmitted to the fuel cell control unit 50 as power consumption, time limit information, and period information of the power request information.
  • the load control unit 58a When the load control unit 58a receives the permission notification from the fuel cell control unit 50, the load control unit 58a increases the power consumption of the power load 44a within the allowable range. At this time, the load control unit 58a uses the operation mode tape 56a to determine an operation mode that can be changed within the allowable power consumption range, and controls the load unit 64a to enter the operation mode. Transition.
  • the load control unit 58a, the request control unit 66a, and the fuel cell control unit 50 are connected by a communication network such as an Ethernet (registered trademark).
  • a data communication signal between the load control unit 58a, the request control unit 66a, and the fuel cell control unit 50 may be It may be modulated to a high frequency sufficiently higher than the frequency of the source and superimposed on the power supply line.
  • the fuel cell control unit 50 when the fuel cell control unit 50 receives the request control unit 66 force request information, if the power can be supplied, the allowable power consumption can be increased. The increase amount is notified to the load control unit 58 as a permission notification. Further, the fuel cell control unit 50 transmits a permission notice to the load control unit 58 when the power generation efficiency of the fuel cell 40 can be made higher than a predetermined power generation efficiency.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the generated power and the power generation efficiency in the plurality of fuel cells 40.
  • the power generation efficiency of the fuel cell 40 depends on the power generated by the fuel cell 40. For this reason, even in a system in which a plurality of fuel cells 40 are connected, the overall power generation efficiency depends on the generated power as shown in FIG. In a system in which a plurality of fuel cells 40 are connected, when the reference efficiency that is the lower limit of the overall power generation efficiency is determined, the range of the total amount of power that the fuel cell 40 should generate is determined.
  • the total power generated by the fuel cell 40 is between the first lower limit power (P1) and the first upper limit power (P2), between the second lower limit power (P3) and the second upper limit power (P4), Or, if the difference is between the third lower limit power (P5) and the third upper limit power (P6), the power generation efficiency is equal to or higher than the reference efficiency.
  • the fuel cell control unit 50 controls the power generation amount of the plurality of fuel cells 40 so that the total power generated by the plurality of fuel cells 40 falls within a predetermined power range.
  • the overall power generation efficiency can be made to be equal to or higher than a predetermined power generation efficiency.
  • the fuel cell control unit 50 is the case where the required power is below the maximum generated power that can be generated by the fuel cell 40, and the power generated by the fuel cell 40 when the required power is generated.
  • the fuel cell control unit 50 transmits a permission notice to the load control unit 58 when the total amount is within a range of power that is equal to or higher than a predetermined power generation efficiency.
  • FIG. 5 is a sequence diagram showing a communication sequence in which the power load 44 requests power.
  • the request control unit 66b transmits the power request information to the fuel cell control unit 50 when it is necessary to increase the power consumption of the power load 44b (S200).
  • the fuel cell control unit 50 makes a request determination based on the power request information from the request control unit 66b (S202). If it is determined in S202 that the output of the fuel cell 40b needs to be increased, the output of the fuel cell 40b is increased (S204). When the output of the fuel cell 40b increases and the preparation for supplying the requested power is completed (S206), a permission notification indicating that the power consumption may be increased is transmitted to the load control unit 58b (S208). When the load control unit 58b receives the permission notification, the load control unit 58b controls the load unit 64b to consume the power amount within the permitted range, so that the power load 44a starts power consumption (S209).
  • the request control unit 66a transmits the power request information to the fuel cell control unit 50 (S210).
  • the fuel cell control unit 50 makes a request determination based on the power request information from the request control unit 66a (S212). If it is determined in S212 that the fuel cell 40a needs to be activated, the fuel cell 40a is activated (S214). When the fuel cell 40a is activated and ready to supply the requested power (S216), a permission notice indicating that the power consumption may be increased is transmitted to the load control unit 58a (S218).
  • the load control unit 58a receives the permission notification, the load control unit 58a controls the load unit 64a to consume the power amount within the allowable range, so that the power load 44a starts power consumption (S219).
  • the fuel cell control unit 50 determines whether the power load 44 can be tolerated even if the power is less than the requested power. For example, the request control unit 66 transmits information indicating whether or not the power load 44 can operate with lower power than the requested power to the fuel cell control unit 50 together with the requested power as power request information. Further, the request control unit 66 may refer to the operation mode table 56 and transmit the lower limit power at which the power load 44 can operate to the fuel cell control unit 50 as power request information together with the requested power. . Accordingly, the fuel cell control unit 50 determines whether or not the power load 44 can be tolerated even if the power is less than the requested power.
  • S240 if the power load 44 cannot tolerate less power than the requested power, the processing of S236 is performed.
  • a permission notification indicating a conditional determination result, or a conditional permission notification. Is transmitted to the load control unit 58, and the process is terminated.
  • the permission notice indicating the conditional judgment result transmitted in S238 may include information indicating the time when the fuel cell 40 can supply power and the amount of power.
  • a permission notice indicating a conditional judgment result can start the supply of power when the fuel cell 40 supplies the requested power while generating with generated power that is higher than a predetermined power generation efficiency. It may also include the amount of power that can be supplied at the present time or before the deadline.
  • conditional permission notice transmitted in S238 may include information indicating the amount of power when the fuel cell 40 can supply power.
  • the conditional permission notice when the fuel cell 40 is started in S236 includes the time when the requested power can be supplied, and also includes the amount of power that can be supplied at the present time or before the deadline. It may be a thing.
  • the permission notification indicating the determination result may include information indicating the time when the fuel cell 40 can supply power and the amount of power.
  • the permission notice indicating the conditional determination result indicates that the time when the fuel cell 40 can start supplying power when supplying the requested power while generating power with the generated power that is higher than the predetermined power generation efficiency.
  • the fuel cell 40 may include an amount of power that can be supplied by the present time or before the deadline while generating power with generated power that is higher than a predetermined power generation efficiency.
  • the conditional permission notice transmitted in S242 may include information indicating the amount of power that can be supplied by the fuel cell 40.
  • the conditional permission notice may include the amount of power that can be supplied by the fuel cell 40 with a power generation power that is higher than a predetermined power generation efficiency and can be supplied by the present time or by the deadline.
  • the load control unit 58 When the load control unit 58 receives a permission notification indicating a conditional determination result or a conditional permission notification from the fuel cell control unit 50, the load control unit 58 is permitted to be notified by the permission notification.
  • the operation mode that can be changed within the power range may be judged from the operation mode table 56 and may be changed to the operation mode. Further, the load control unit 58 may control the load unit 64 to start power consumption at a designated time based on the time when the power can be received, which is notified by the permission notification.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a management table managed by the fuel cell control unit 50.
  • state information state information, time information, time limit information, period information, and power information related to the power load 44 are stored in association with the power load 44.
  • state information either the request or consumption state indicating the power consumption state of the power load 44 is stored.
  • the time information stores the time when power supply to the power load 44 is started or the time when power is requested from the power load 44.
  • a time limit for starting power consumption when power is requested from the power load 44 is stored.
  • the period information stores the period during which the power load 44 consumes power.
  • the power information stores the power consumed by the power load 44.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the time evolution of the generated power generated by the fuel cell 40.
  • the horizontal axis shows the time, and the vertical axis shows the total power generated by the fuel cell 40.
  • the demand control unit 66 of the power load 44 increases the power consumption when it is necessary to increase the power consumption.
  • Request information indicating that power is consumed is transmitted to the fuel cell control unit 50 at a time (tO) earlier than the time.
  • the request control unit 66 of the power load 44 uses the time limit for starting power consumption (time tl), the period during which power is consumed (a period obtained by subtracting the time t2 and time tl), and the power to be increased as fuel information as request information. It is transmitted to the battery control unit 50.
  • the fuel cell control unit 50 is designated for the designated period (time 2 minus the time tl) by the designated time limit (time tl).
  • the power generated by the fuel cell 40 is increased so that power can be supplied.
  • the request control unit 66 when the request control unit 66 needs to increase the power consumption of the power load 44, power request information is transmitted in advance. Before the power consumption is increased, the power generation amount of the fuel cell 40 can be increased in advance. Further, the request control unit 66 determines the amount of power consumption that needs to be increased compared to the current power consumption when attempting to change the operation mode with reference to the operation mode table 56, and increases the power consumption. Since the required amount is transmitted to the fuel cell control unit 50, the power generation amount of the fuel cell 40 can be increased in advance by the amount of power consumption required by the power load 44.
  • the request control unit 66 transmits period information indicating a period for requesting power to the fuel cell control unit 50, the time when the power consumption of the power load 44 decreases after the power consumption of the power load 44 increases is determined. Can know in advance. For this reason, it is possible to appropriately determine whether or not the power generation amount of the fuel cell 40 should be increased or decreased.
  • the load control unit 58 increases the power consumption of the power load 44 on condition that the fuel cell control unit 50 has received a permission notice indicating that the power consumption may be increased. The fluctuation of power consumption becomes smaller. For this reason, even a relatively small fuel cell 40 can stably supply electric power. In addition, since the load control unit 58 increases the power consumption within the allowable range received from the fuel cell control unit 50, even if the amount of power generation that the fuel cell 40 can increase is small, Such power generation can be used effectively. Further, the load control unit 58 uses the operation mode table 56 to determine an operation mode that can be changed within the allowable power consumption range, and at this time, the operation mode is changed to an operable operation mode.
  • the most preferred operating mode can be selected within the range of power to be used.
  • the fuel cell control unit 50 should increase the power consumption of the other power load 44 at the timing when the power consumption of one power load 44 decreases. A permission notice is transmitted to the load control unit 58 of the power load 44 of the system. At this time, the fuel cell control unit 50 may receive a notification that the power consumption will decrease from the request control unit 66 in advance, and may increase the power consumption of the other power load 44 when the power consumption of the power load 44 decreases. Yo! As another method, the fuel cell control unit 50 detects that the power consumption of the power load 44 has decreased by decreasing the output voltage or output current, and in that case A permission notice may be sent.
  • the power consumption may change in a time of about 10 milliseconds, but generally a time of about several hundred milliseconds is required to change the amount of power generated by the fuel cell 40. Therefore, if the generated power of the fuel cell 40 is varied, the power generated until the generated power value of the fuel cell 40 reaches the demand power value is wasted. In other words, when the power generated by the fuel cell 40 is increased in order to cope with the increase in power consumption of the power load 44, the power generated by the fuel cell 40 does not reach the power required by the power load 44. Since the power load 44 cannot effectively consume the power, the power generated by the fuel cell 40 during that time is wasted.
  • the power generated by the fuel cell 40 is reduced to cope with the reduction in the power consumption of the power load 44, the power generated by the fuel cell 40 is generated until the reduced power consumption is reached. The power consumed is wasted without being consumed.
  • the temperature of the reformer is increased before the fuel cell 40 having the reformer is started from a stopped state. Energy is needed. Therefore, if the fluctuation in the amount of power generated by the fuel cell 40 is large, energy is wasted.
  • the fuel cell control unit 50 is based on the period information received from the request control unit 66. Then, the time when the power consumption of the power load 44 decreases is calculated in advance, and a permission notice indicating that the power consumption can be increased at this time is transmitted to the load control unit 58 of the other power load 44. Further, when the fuel cell control unit 50 receives the power request information and the period information from the plurality of request control units 66, the power load 44 increases the power consumption so that the fluctuation of the output power is reduced. The timing is scheduled, and a permission notice is transmitted to the load control unit 58 so that each power load 44 increases the power consumption at the scheduled timing. At this time, the fuel cell control unit 50 notifies the load control unit 58 of information indicating a time when power can be supplied to the power load 44.
  • the fuel cell control unit 50 determines the amount of power consumed by the power load 44, the start time of power consumption, and the power consumption period based on the power request information received from the request control unit 66. Manage in association with 44. As a result, the time when the power consumption of the power load 44 decreases can be calculated in advance, so that the fuel cell control unit 50 can increase the power consumption of the power load 44 so as to reduce the fluctuation of the output power. Can be scheduled. Information indicating the time to start the power consumption is transmitted to the load control unit 58 together with the permission notification so that each power load 44 increases the power consumption at the scheduled timing.
  • the fuel cell control unit 50 can control the load S to consume power continuously. For this reason, fluctuations in power consumption of the entire fuel cell system 30 are reduced. In addition, since the load whose power consumption approximates can be operated continuously, the fluctuation of the power consumption of the entire fuel cell system 30 is further reduced.
  • the fuel cell control unit 50 consumes power using the heating device 48 and transmits water until the power consumption of the power load 44 increases after the permission notification is transmitted to the load control unit 58. Warm up the heat.
  • the fuel cell control unit 50 uses the heating device 48 to heat the water by heating the fuel cell 40 until it can actually supply power to the power load 44. Do it. As a result, even when the response of the power load 44 is slow, it is possible to prevent fluctuations in the power consumption of the entire fuel cell system 30 during that time.
  • the fuel cell control unit 50 when it is determined in advance based on the request information from the power load 44 that the power consumption exceeds the maximum power generation amount, the fuel cell control unit 50 has the maximum power consumption. By requiring the power load 44 to reduce power consumption so as not to exceed the amount of power generation, the power supply system is kept stable.
  • the load control unit 58 When the load control unit 58 receives an instruction to reduce power consumption from the fuel cell control unit 50, the load control unit 58 reduces power consumption. At this time, the load control unit 58 reduces the power consumption by the required power. In addition, the load control unit 58 determines an operation mode that needs to be changed in order to reduce the power consumption by the requested power with reference to the operation mode table 56, and makes a transition to the operation mode. As a result, even when power is insufficient, power consumption can be reduced without stopping completely. In this way, it is possible to appropriately prevent the peak value of the total power consumption from exceeding the maximum amount of power generated by the fuel cell 40.
  • FIG. 9 is a sequence diagram illustrating an example of a communication sequence when a reduction in power consumption is requested.
  • the request control unit 66b transmits power request information for increasing the power consumption of the power load 44b to the fuel cell control unit 50 (S250).
  • the fuel cell control unit 50 makes a request determination based on the power request information from the request control unit 66b. (S252). If it is determined in S252 that the power consumption of the power load 44a needs to be reduced, the load control unit 58a is instructed to reduce the power consumption of the power load 44a (S254). At this time, the fuel cell control unit 50 transmits information indicating the amount of power to be reduced to the load control unit 58a. When the load control unit 58a receives an instruction to reduce the power consumption from the fuel cell control unit 50, the load control unit 58a controls the load unit 64a to reduce the specified power consumption, thereby reducing the power consumption of the power load 44a. (S255).
  • the load control unit 58a may refer to the operation mode table 56a, select an operation mode that can operate even when power consumption is reduced, and control the power load 44a to transition to the operation mode.
  • the fuel cell control unit 50 performs load control to indicate that the power consumption may be increased.
  • the data is transmitted to the unit 58b (S256).
  • the load control unit 58b controls the load unit 64b, so that the power load 44b starts power consumption (S258).
  • FIG. 10 is a flowchart showing details of the operation of the fuel cell control unit 50 when a reduction in power consumption is requested.
  • the fuel cell control unit 50 determines whether or not the maximum power generation amount is exceeded when the power requested by the request control unit 66b is supplied (S260). If the maximum power generation amount is exceeded, the load control unit 58a is instructed to reduce the power consumption of the power load 44a so as not to exceed the maximum power generation amount that should reduce the power consumption of the currently supplied power load 44a (S264). ). When the power consumption of the power load 44a decreases and the preparation for supplying the power required by the power load 44b is completed, a permission notice indicating that the power consumption may be increased is transmitted (S266).
  • the maximum power generation amount is not exceeded when the power requested by the request control unit 66b is supplied in S260, it is determined whether the fuel cell 40 can be operated at an efficiency higher than a predetermined power generation efficiency. (S262). If the fuel cell 40 can be operated at an efficiency higher than the predetermined power generation efficiency, it is determined whether the fuel cell 40 is ready to supply power (S268). If the fuel cell 40 is ready to supply power, the process proceeds to S266. If the fuel cell 40 is not ready to supply power in S268, the process of S268 is executed until the preparation is completed. If the fuel cell 40 cannot be operated at a higher efficiency than the predetermined power generation efficiency in S262, the process proceeds to S264.
  • the priority order of power load 44a and power load 44b is determined, and control is performed to instruct load control unit 58a to reduce power consumption when power load 44a has a low priority. Moyore. When the priority of the power load 44b is lower than that of the power load 44a, a non-permission notice may be transmitted to the power load 44b.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of the time evolution of the generated power generated by the fuel cell 40.
  • the fuel cell control unit 50 reduces the power requested from the power load 44b to the power load 44a when power is requested from the power load 44b when the fuel cell 40 is operating at the maximum power generation amount.
  • the power load 44b is controlled so that the reduced power is consumed.
  • the fuel cell control unit 50 instructs to reduce the power consumption of the power load 44a having a low priority, and the reduced power is Control is performed so that the power load 44b having a higher priority is consumed.
  • the power consumption may change in a time of about 10 milliseconds, whereas the load responsiveness of the fuel cell 40 is generally several hundred milliseconds, so it cannot immediately respond to the power demand.
  • the load control units 58 of the plurality of other power loads 44 to reduce the power consumption, the power consumption fluctuation speed is kept below a predetermined speed.
  • the increase in power consumption is permitted again for the power load 44 instructed to reduce the power consumption.
  • the fuel cell control unit 50 stores the priority of each of the plurality of power loads 44 in advance, and when the request information is received from the request control unit 66 of the power load 44 having a high priority, Instructs the load control unit 58 of the lower-priority power load 44 to reduce power consumption. Further, the fuel cell control unit 50 determines each power consumption based on the required amount and period information of the power consumption received from each request control unit 66 and the time when each power load 44 starts to increase the power consumption. The power load 44 determines the amount of power that is currently consumed, and receives new request information from the request control unit 66 of the power load 44 with higher priority. If it is determined that the power corresponding to the new request information can be supplied by reducing the power consumption of one of the power loads 44 having a lower priority, it is determined.
  • the fuel cell control unit 50 manages the time when the increase in power consumption is started, the period during which power is consumed, and the amount of power consumption for a plurality of power loads 44 that are permitted to consume power. By doing so, it is possible to determine the amount of power consumed by the plurality of power loads 44 at an arbitrary time. Therefore, when new request information is received from the power load 44 with a higher priority, the power corresponding to the new request information is reduced by reducing the power consumption of any power load 44 with a lower priority. It can be determined whether it can be supplied.
  • the fuel cell 40 in the above embodiment is a device that simultaneously generates power and supplies heat using fossil fuel or hydrogen gas as fuel.
  • Such equipment is, for example, a gas engine or a gas turbine. Even in this modification, it is apparent that the same effects as those described in the above embodiment can be obtained.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a consumption pattern of power consumed by the power load 44.
  • the power load 44 consumes w2 power during the period from time uO to time ul with uO as the reference time. Furthermore, the power consumption is changed at time ul and w4 power is consumed for the period up to time u2. Further, in the consumption pattern 2, the power load 44 consumes power of w3 during a period from time u3 to time u4 with u3 as a reference time. Furthermore, the power consumption is changed at time u4, and wl power is consumed until time u5. Further, the power load 44 may store the power consumption pattern in each operation mode in the operation mode table 56.
  • a plurality of consumption patterns for performing may be stored. For example, as shown in Fig. 9, when some operations and other operations consume the power shown by consumption pattern 1 and consumption pattern 2, respectively, in order to perform the intended operation, If other operations can be performed at intervals, consumption pattern 1 and consumption pattern 2 may be stored.
  • the request control unit 66 selects a consumption pattern necessary for the target operation, and requests fuel cell control in advance for request information indicating the power consumption pattern. Send to part 50. In addition, the request control unit 66 transmits to the fuel cell control unit 50 a time limit until the start of power consumption indicated by the consumption pattern.
  • the fuel cell control unit 50 receives request information from a plurality of request control units 66, the fuel cell control unit 50 follows the power consumption pattern indicated by the request information based on the power consumption for each period indicated by the request information.
  • the total amount of power consumed by the power load 44 exceeds the maximum amount of power that can be supplied by the fuel cell 40 at any time indicated by the request information.
  • the fuel cell control unit 50 determines whether or not. The total amount of power consumed by the power load 44 When the maximum amount of power that can be supplied by the fuel cell 40 is not exceeded at any time, the fuel cell control unit 50 starts the power consumption indicated by the consumption pattern Determine. Further, the fuel cell control unit 50 transmits a permission notification indicating the time to start power consumption to the load control unit 58. The total value of the power consumed by the power load 44 When the maximum amount of power that can be supplied by the fuel cell 40 is exceeded at any time, the fuel cell control unit 50 does not send a permission notice to the load control unit 58 .
  • the request control unit 66 performs some operations.
  • Request information indicating a power consumption pattern necessary for performing the operation and request information indicating a power consumption pattern necessary for performing another operation are transmitted to the fuel cell control unit 50.
  • the request control unit 66 Transmits to the fuel cell control unit 50 the time limit until the start of power consumption indicated by each consumption pattern.
  • the fuel cell control unit 50 determines the period indicated by the request information based on the request information already received from the request control unit 66. Calculate the power consumption for each.
  • the fuel cell control unit 50 when the fuel cell control unit 50 starts supplying power in accordance with a plurality of consumption patterns indicated by the new request information by the time limit for starting power consumption, the fuel cell control unit 50 consumes the power at any time.
  • the time for starting the power consumption indicated by each consumption pattern is determined so that the total value of the generated power does not exceed the maximum amount of power that the fuel cell 40 can supply. Further, the fuel cell control unit 50 transmits a permission notice indicating the time when the power consumption indicated by each consumption pattern can be started to the load control unit 58.
  • the fuel cell system 30 further includes a storage battery that accumulates electric power generated by the fuel cell 40 and supplies electric power to the electric power load 44.
  • An apartment house can be equipped with a single storage battery.
  • Each of the houses 110 can be equipped with a storage battery.
  • Each fuel cell 40 may include a storage battery.
  • the fuel cell control unit 50 supplies the electric power required by the power load 44 by the storage battery and the fuel cell 40 when the request control unit 66 power cannot be supplied by the requested time limit. Control is performed to supply power from the storage battery until the fuel cell 40 can supply power, provided that the amount of power until it can be supplied within the time limit. Furthermore, the fuel cell control unit 50 loads a permission notice indicating that the power can be consumed. It is transmitted to the control unit 58.
  • the storage battery includes a request control unit 66 and a load control unit 58, and when the storage amount stored in the storage battery is lower than a predetermined storage amount, request information indicating that power is requested is sent to the fuel cell control unit. Send to 50. At this time, the amount of power required for charging the storage battery is transmitted to the fuel cell control unit 50.
  • the fuel cell control unit 50 receives the request information from the request control unit 66 of the storage battery, the fuel cell control unit 50 is based on the amount of power consumed by the power load 44 and the period of power consumption received from the request control unit 66 of the power load 44. Thus, the time when the power consumption of the power load 44 decreases is determined, and at which time the power for charging the storage battery is supplied.
  • the fuel cell control unit 50 transmits a permission notice for charging the storage battery at the time when the power consumption of the power load 44 decreases.
  • the fuel cell control unit 50 receives the request information from the storage battery request control unit 66
  • the fuel cell control unit 50 consumes the amount of power consumed by the power load 44 and the power received from the request control unit 66 of the power load 44.
  • the power generation efficiency of the fuel cell 40 is preliminarily determined by determining the time when the power consumed by the power load 44 decreases based on the period spent, and charging the storage battery at the time when the power consumed by the power load 44 decreases.
  • a permission notice to supply power to the storage battery is transmitted to the load control unit 58 of the storage battery.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the time evolution of the power consumed by the power load 44 and the storage battery.
  • the power load 44c consumes power P7 at time u6.
  • the total amount P8 of the amount of power consumed by the power load 44b and the power load 44c at the time u6 is the maximum amount of power that can be generated by the fuel cell 40.
  • the power load 44b temporarily stops power consumption at time iju7 after time u6, and then consumes the same amount of power from time u9 as that consumed at time u7. Scheduled to resume. Further, the power load 44a requests the same amount of power as the power consumed by the power load 44b at time lju6 with the time u6 as the deadline.
  • the fuel cell 40 cannot supply power to the power load 44a during the period from time u6 to time u7.
  • the fuel cell control unit 50 controls to supply power from the storage battery to the power load 44a.
  • the fuel cell control unit 50 sets the time to start discharging at time u6 so that the amount of power discharged from the storage battery is minimized, and gives a permission notice indicating that power consumption starts from time u6. Sent to the load controller 58a.
  • the fuel cell control unit 50 is scheduled in advance so that the power load 44a terminates power consumption at time u8 prior to time u9. Therefore, from time u8 to time u9, a permission notice indicating that power can be consumed is transmitted to the load control unit 58 of the storage battery so as to charge the storage battery. In this way, the amount of power generated by the fuel cell 40 is kept substantially constant at the power P8.
  • the fuel cell control unit 50 stores in advance position information on the power path of the fuel cell 40 and the power relay device 76. In other words, the fuel cell control unit 50 applies to each fuel cell 40. Information for identifying the connected power line 74 is stored in association with the fuel cell 40. In addition, the fuel cell control unit 50 associates information identifying all the power lines 74 connected to the power relay device 76 and the power loss rate in the power relay device 76 with the power relay device 76. Remember. The fuel cell control unit 50 further stores the power loss rate in all the power lines 74 in association with the power lines 74.
  • the fuel cell control unit 50 stores the positional information on the power path of the fuel cell 40 and the power relay device 76 in advance, so that the power line 74 connected to the power load 44 is given.
  • the power path from the fuel cell 40 to the power load 44 can be known. For example, in a route search of a car navigation system, as is well known, from a start point to a destination based on node information indicating a road-to-road connection point and link information indicating a road connecting each node. Get directions for.
  • the fuel cell control unit 50 calls the power relay device 76 (node) and the power line 74 (link) that store in advance the power path from the fuel cell 40 (starting place) to the power load 44 (destination). Can be searched.
  • the fuel cell control unit 50 can calculate the amount of power transmission loss from the power loss rate in the power line 74 and the power relay device 76 on the retrieved power path and the amount of power to be transmitted.
  • the power load 44 stores information for identifying the power line 74 to which the power load 44 is connected as position information on its power path.
  • the request control unit 66 provides the fuel cell control unit 50 with position information on the power path of the power load 44 along with request information indicating the amount of power consumed. Send.
  • the fuel cell control unit 50 receives the request information and the position information of the power load 44 from the request control unit 66, the fuel cell control unit 50 searches the power path for supplying power to the power load 44 from each fuel cell 40.
  • the power loss rate in the power path is calculated by determining the power line 74 and the power relay device 76 that form the power path.
  • the fuel cell control unit 50 calculates the amount of transmission loss in the power path based on the power loss rate in the power path and the amount of increase in power received from the request control unit 66.
  • the fuel cell control unit 50 increases the amount of power generated by the plurality of fuel cells 40 so that the total amount of power transmission loss on the power path is minimized.
  • the fuel cell control unit 50 is requested from the request control unit 66 when the request information and the position information indicating the position of the power load 44 on the power path are received from the request control unit 66.
  • the amount of power generated by the fuel cell 40 is increased by the total amount of the generated power and the transmission loss on the power path.
  • the power transmission loss from the fuel cell 40 to the power load 44 can be reduced.
  • the amount of power received by the power load 44 can be prevented from being insufficient due to transmission loss.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of the configuration of the computer 500 included in each of the fuel cell control unit 50, the request control unit 66, and the load control unit 58.
  • the computer 500 stores a program that causes the fuel cell system to function as the fuel cell system 30 described with reference to FIGS.
  • the computer 500 includes a CPU 700, a ROM 702, a RAM 704, a communication interface 706, a hard disk drive 710, a flexible disk drive 712, and a CD-R OM drive 714.
  • the CPU 700 operates based on a program stored in the ROM 702, RAM 704, hard disk drive 710, flexible disk 720, and / or CD-ROM 722.
  • a program for causing the fuel cell system 30 to function causes the computer 500 to function as the fuel cell control unit 50, the request control unit 66, and the load control unit 58 described with reference to FIG. Make the fuel cell system work.
  • the computer 500 included in each of the fuel cell control unit 50, the request control unit 66, and the load control unit 58 causes the corresponding fuel cell control unit 50, request control unit 66, and load control unit 58 to function.
  • a program may be stored.
  • the program may be read from the recording medium directly into the RAM and executed, or after being installed in the hard disk drive 710 and read out to the RAM 704 and executed. Furthermore, the above program may be stored on a single recording medium or a plurality of recording media. The program stored in the recording medium may provide each function in cooperation with the operating system. For example, the program may ask the operating system to perform some or all of the functions and provide the functions based on a response from the operating system.
  • a recording medium for storing the program in addition to a flexible disk and a CD-ROM, an optical recording medium such as DVD and PD, a magneto-optical recording medium such as MD, a tape medium, a magnetic recording medium, and a flash memory You can use semiconductor memory such as IC cards and miniature cards.
  • a storage device such as a hard disk or RAM provided in a server system connected to a dedicated communication network or the Internet may be used as a recording medium.
  • the request control unit 66 transmits power request information in advance when it is necessary to increase the power consumption of the power load 44, so the power consumption can be reduced. Before the increase, the power generation amount of the fuel cell 40 can be increased in advance.
  • the load control unit 58 increases the power consumption of the power load 44 on the condition that the fuel cell control unit 50 receives a permission notice indicating that the power consumption can be increased. Becomes smaller.
  • the load control unit 58 receives an instruction to reduce power consumption from the fuel cell control unit 50, the load control unit 58 reduces power consumption. It is possible to appropriately prevent the peak of the total value of the force from exceeding the maximum power generation by the fuel cell 40.
  • the load control unit 58 determines an operation mode that needs to be changed in order to reduce the power consumption by the amount of requested power with reference to the operation mode table 56, the load control unit 58 makes a transition to the operation mode. Even if there is a shortage of power, it is possible to propose power consumption without stopping completely.
  • the request control unit 66 transmits period information indicating a period for requesting power to the fuel cell control unit 50, the fuel cell control unit 50 sets a time when the power consumption of the power load 44 decreases after increasing. You can know in advance. Therefore, it is possible to appropriately determine whether or not the power generation amount of the fuel cell 40 should be increased or decreased.
  • the request control unit 66 refers to the operation mode table 56 to determine the amount of power consumption that needs to be increased compared to the current power consumption when attempting to change the operation mode, and the required increase amount. Is transmitted to the fuel cell control unit 50, the power generation amount of the fuel cell 40 can be increased in advance by the amount of power consumption required by the power load 44.
  • the load control unit 58 uses the operation mode table 56 to determine an operation mode that can be changed within the allowable power consumption range, and changes to the operation mode. The most preferred operating mode can be selected.

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Abstract

　電力消費量のピークが、燃料電池による最大発電量を上回ることを適切に防止できる燃料電池システムを提供すること。 　燃料電池と、電力により動作する電力負荷と、電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、予め要求情報を送信する要求制御部と、要求制御部から要求情報を受け取った場合に、電力負荷へ燃料電池が更に電力を供給できることを条件として、消費電力を増加しても良い旨の許可通知を送信する燃料電池制御部と、燃料電池制御部から許可通知を受け取ったことを条件として、電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御部とを備え、燃料電池制御部は消費電力の合計値を小さく維持するために電力負荷の消費電力を下げる必要がある場合に、負荷制御部に消費電力を下げる旨の指示を行う。負荷制御部は、消費電力を下げる旨の指示を燃料電池制御部から受け取った場合に、消費電力を下げる。

Description

明 細 書
電力消費量のピークを最大発電電力以下に抑える燃料電池システム、燃 料電池システム制御方法および建造物
技術分野
[0001] 本発明は、電力消費量のピークが、燃料電池による最大発電量を上回ることを適切 に防止することができる燃料電池システム、燃料電池システム制御方法および建造 物に関する。特に本発明は、負荷制御部が、消費電力を下げる旨の指示を燃料電 池制御部から受け取った場合に、消費電力を下げる、燃料電池システム、燃料電池 システム制御方法および建造物に関する。
背景技術
[0002] 従来、電力系統の補助電源として各住宅における太陽光発電、燃料電池等が考え られている。また、近年の電力需要の増大により、近い将来に電力系統からの電力供 給が不足することが予想される。このため、各住宅の電力供給において、太陽光発 電、燃料電池等の分散型電源に対する依存度が高まると考えられる。つまり、従来補 助電源として使用されていた燃料電池等が、各住宅の主電源として機能することが 予想される。このようなシステムとしては、例えば、住宅が備える負荷機器が消費する 電力を燃料電池が提供し、燃料電池の発電に伴って生成される温水を、住宅が備え る貯湯タンクに供給するシステムがある（例えば、特許文献 1参照。）。
[0003] 一般に、電力系統から供給される電力を用いて動作する負荷機器は、 10ミリ秒程 度の時間で消費電力を変動させる場合がある。一方で、燃料電池の発電量を変動さ せるには一般に数百ミリ秒程度の時間が必要である。
[0004] また、負荷機器の消費電力が予め定められた制限値に達したときには、電流制限 器により電力供給を遮断することで、電力供給システムの安定を維持していた。 特許文献 1 :特開 2003-199254号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 従来、燃料電池は、負荷機器が電力を消費する前に、負荷機器が消費するする電 力を予め発電しておくことができなかった。このため、燃料電池が、負荷機器の電力 需要の時間変動に対応できない場合は、負荷機器が動作を停止する場合や、動作 不良に陥る場合があった。これを避けるため、需要電力に対して十分な電力を予め 燃料電池で発電しておくことは無駄が多ぐ好ましくない。
[0006] また、複数の負荷機器が電力を同時に消費した場合などには、システム全体の消 費電力の変動が大きくなる場合があった。このような場合、燃料電池の発電電力が需 要電力に達するまでの間に発電される電力が無駄になる。さらに、システム全体の需 要電力が、燃料電池の最大発電電力より大きい場合には、電流制限器等により電力 供給を遮断され、負荷機器が動作を完全に停止してしまう。
[0007] また、負荷機器は、必要とする電力を燃料電池から受け取ることができない場合に は、負荷機器が動作を停止する場合や、動作不良に陥る場合があった。
課題を解決するための手段
[0008] このような課題を解決するために、本発明の第 1の形態における燃料電池システム は、燃料電池と、燃料電池が発電した電力により動作する電力負荷と、電力負荷の 消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力要求情報を送信する要求制御部と 、要求制御部から要求情報を受け取った場合に、電力負荷へ燃料電池が更に電力 を供給することができることを条件として、消費電力を増加しても良い旨を示す許可 通知を送信する燃料電池制御部と、燃料電池制御部から、消費電力を増加して良い 旨の許可通知を受け取つたことを条件として、電力負荷の消費電力を増加させる負 荷制御部とを備え燃料電池制御部は、消費電力の合計値を燃料電池の最大発電量 よりも小さく維持するために電力負荷の消費電力を下げる必要がある場合に、負荷 制御部に対して消費電力を下げる旨の指示を行う。負荷制御部は、消費電力を下げ る旨の指示を燃料電池制御部から受け取った場合に、消費電力を下げる。
[0009] 要求制御部は電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力要求情 報を送信するので、消費電力を増加する前に、予め燃料電池の発電量を増加させて おくことができる。また負荷制御部は燃料電池制御部から、消費電力を増加して良い 旨の許可通知を受け取つたことを条件として、電力負荷の消費電力を増加させるの で、システム全体の消費電力の変動が小さくなる。また負荷制御部は消費電力を下 げる旨の指示を燃料電池制御部から受け取った場合に、消費電力を下げるので、消 費電力の合計値のピークが、燃料電池による最大発電量を上回ることを適切に防止 すること力 Sできる。
[0010] 負荷制御部は、要求された電力分だけ、消費電力を下げる。また本形態における 燃料電池システムは、電力負荷の動作モードに応じた、電力負荷の消費電力を示す 動作モードテーブルを更に備え負荷制御部は、要求された電力分だけ消費電力を 下げるために遷移する必要のある動作モードを、動作モードテーブルを参照して判 断し、当該動作モードへ遷移させる。このため、電力が不足する場合であっても、完 全に停止することなく消費電力を低減することができる。
[0011] 燃料電池は、複数設けられている。燃料電池制御部は、電力負荷の消費電力が予 め定めた速度より早く大きくなる場合に、一旦、他の複数の電力負荷の負荷制御部 に対して消費電力を下げる旨を指示し、その後に一部の電力負荷に対して、再度消 費電力の増加を許可する。このため、燃料電池システム全体の消費電力が急激に大 きくなつた場合であっても、短い時間で消費電力を削減することができる。
[0012] 燃料電池制御部は、複数の電力負荷の各々の優先度を予め格納しており、優先度 の高い電力負荷の要求制御部から要求情報を受け取った場合に、優先度のより低 い電力負荷の負荷制御部に対して消費電力を削減する旨を指示する。
[0013] 燃料電池制御部は、各要求制御部から受け取った、消費電力の増加必要量およ び期間情報、ならびに各電力負荷に消費電力の増加を開始させた時刻に基づいて 、各電力負荷が現在消費をしている電力の大きさを判断し、より優先度の高い電力 負荷の要求制御部から新たな要求情報を受け取った場合に、優先順位の低いいず れかの電力負荷の消費電力を削減することによって新たな要求情報に応じた電力を 供給することができるかを判断する。要求制御部は、電力を要求する期間を示す期 間情報を、燃料電池制御部に送信する。
[0014] 要求制御部は電力を要求する期間を示す期間情報を、燃料電池制御部に送信す るので、電力負荷の消費電力が増加した後に減少する時刻を燃料電池制御部が予 め知ることができる。このため、燃料電池の発電量を増加または減少させるべきか否 力、を適切に判断することができる。 [0015] 要求制御部は、動作モードを遷移させようとする場合に現在の消費電力と比較して 増加させる必要のある消費電力の大きさを、動作モードテーブルを参照して判断し、 増加必要量を燃料電池制御部に送信する。このため、電力負荷が必要とする消費電 力の大きさ分だけ、予め燃料電池の発電量を増加させることができる。負荷制御部は 、許容された消費電力の範囲内で遷移することのできる動作モードを、動作モードテ 一ブルを用いて判断し、当該動作モードに遷移する。このため、許容される電力の範 囲内で、最も好ましい動作モードを選択することができる。
[0016] 本発明の他の形態における燃料電池システム制御方法は、燃料電池が発電した 電力により動作する電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力要 求情報を送信する要求制御ステップと、要求制御部から要求情報を受け取った場合 に、電力負荷へ燃料電池が更に電力を供給することができることを条件として、消費 電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信する燃料電池制御ステップと、燃料 電池制御部から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取つたことを条件と して、電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御ステップとを備え負荷制御ステップ は、消費電力を下げる旨の指示を燃料電池制御部から受け取った場合に、消費電 力を下げる。
[0017] 本発明の他の形態における建造物は、燃料電池と、燃料電池が発電した電力によ り動作する電力負荷と、電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力 要求情報を送信する要求制御部と、要求制御部から要求情報を受け取った場合に、 電力負荷へ燃料電池が更に電力を供給することができることを条件として、消費電力 を増加しても良い旨を示す許可通知を送信する燃料電池制御部と、燃料電池制御 部から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取つたことを条件として、電力 負荷の消費電力を増加させる負荷制御部とを備え負荷制御部は、消費電力を下げ る旨の指示を燃料電池制御部から受け取った場合に、消費電力を下げる。
[0018] また本形態における建造物は、電力負荷の動作モードに応じた、電力負荷の消費 電力を示す動作モードテーブルを更に備え負荷制御部は、要求された電力分だけ 消費電力を下げるために遷移する必要のある動作モードを、動作モードテーブルを 参照して判断し、当該動作モードへ遷移させる。また本形態における建造物は、電 力負荷の動作モードに応じた、電力負荷の消費電力を示す動作モードテーブルを 更に備え負荷制御部は、要求された電力分だけ消費電力を下げるために遷移する 必要のある動作モードを、動作モードテーブルを参照して判断し、当該動作モードへ 遷移させる。 なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したも のではなぐこれらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
発明の効果
[0019] 本発明によれば、要求制御部は電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に 、予め電力要求情報を送信するので、消費電力を増加する前に、予め燃料電池の 発電量を増加させておくことができる。また負荷制御部は燃料電池制御部から、消費 電力を増加して良い旨の許可通知を受け取つたことを条件として、電力負荷の消費 電力を増加させるので、システム全体の消費電力の変動が小さくなる。また負荷制御 部は消費電力を下げる旨の指示を燃料電池制御部から受け取った場合に、消費電 力を下げるので、消費電力の合計値のピークが、燃料電池による最大発電量を上回 ることを適切に防止することができる。
図面の簡単な説明
[0020] [図 1]本発明の実施形態に係る燃料電池システム 30の構成の一例を示す図である。
[図 2]加温装置 48aの構成の一例を示す図である。
[図 3]電力負荷 44aの構成の一例を示す図である。
[図 4]複数の燃料電池 40における、発電電力と発電効率との関係の一例を示す図で ある。
[図 5]電力負荷 44が電力を要求する通信シーケンスを示すシーケンス図である。
[図 6]電力要求情報を受信した場合の、燃料電池制御部 50の動作の詳細を示すフロ 一チャートである。
[図 7]燃料電池制御部 50が管理する管理テーブルの一例を示す図である。
[図 8]燃料電池 40が発電する発電電力の時間発展の一例を示す図である。
[図 9]消費電力の低下を要求する場合における通信シーケンスの一例を示すシーケ ンス図である。
[図 10]消費電力の低下を要求する場合の、燃料電池制御部 50の動作の詳細を示す フローチャートである。
[図 11]燃料電池 40が発電する発電電力の時間発展の一例を示す図である。
[図 12]電力負荷 44が消費する電力の消費パターンの一例を示す図である。
[図 13]電力負荷 44および蓄電池が消費する電力の時間発展の一例を示す図である
[図 14]電力経路の構成の一例を示す図である。
[図 15]燃料電池制御部 50、要求制御部 66、および負荷制御部 58のそれぞれが有 するコンピュータ 500の構成の一例を示す図である。
符号の説明
[0021] 40···燃料電池、 42···主貯湯槽、 44···電力負荷、 46· "ヒートポンプ、 48··· 加温装置、 50· · '燃料電池制御部、 52·· 'サブ貯湯槽、 56· · '動作モードテーブル 、 58· · '負荷制御部、 60· · '給湯歴管理部、 62· · '在宅判断部、 66· ··要求制御部 、 30···燃料電池システム
発明を実施するための最良の形態
[0022] 以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の 範囲に力かる発明を限定するものではなぐ又実施形態の中で説明されている特徴 の組み合わせの全てが発明の開発手段に必須であるとは限らない。
[0023] 図 1は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成の一例を示す図である 。本実施形態は、電力消費量のピークが、燃料電池による最大発電量を上回ることを 適切に防止することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。
[0024] 燃料電池システム 30は、例えば複数の住居（110a— 110c、以下 110と総称する。
)を含む建造物である集合住宅に電力および熱を供給する。ここで、集合住宅とは、 一の建築物に複数の住居 110を設けたものであってよぐ異なる領域に設けられた 複数の建築物のそれぞれを住居 110としたものであってもよい。
[0025] 住居 110bおよび住居 110cは、住居 110aと同一の構成要素を持つ。住居 110bお よび住居 110cが持つ各構成要素の符号の末尾にそれぞれ bおよび cの符号を付け ることにより、いずれの住居 110の構成要素であるかを識別する。すなわち、燃料電 池システム 30は、複数の燃料電池（40a— 40c、以下 40と総称する。）、複数の電力 負荷（44a— 44C、以下 44と総称する。）、複数の加温装置（48a— 48c、以下 48と総 称する。）、複数の主貯湯槽 (42a— 42c、以下 42と総称する。）、複数の熱負荷（54 a— 54c、以下 54と総称する。）、複数の給湯歴管理部（60a— 60c、以下 60と総称 する。）、および複数の在宅判断部（62a— 62c、以下 62と総称する。）、ならびに、住 居 110が有さない単独の加温装置 48dおよびサブ貯湯槽 52、ならびに燃料電池制 御部 50を備える。
[0026] 以下、住居 110aの各構成要素の動作について説明する。本実施形態においては 、燃料電池 40aは、住居 110aに設けられ、加温装置 48aに電力を供給する。また、 燃料電池 40aは、いずれの電力負荷 44に対しても電力が供給可能に設けられてい る。したがって、一の電力負荷 44の消費する電力を燃料電池 40aが発電すると、燃 料電池 40aが部分負荷運転となるような場合でも、他の複数の電力負荷 44に供給す る電力をも燃料電池 40aが発電することで、より高い運転効率で燃料電池 40aを駆動 すること力 Sできる。また、燃料電池 40aが電力を供給する必要がない場合でも、燃料 電池 40aを停止させずに、燃料電池 40a自身の動作のための補機電力のみ発電す るホットアイドリング状態で待機させておくことで、電力負荷 44が必要とする電力が増 加した場合に、燃料電池 40aを起動する場合に比べて迅速に電力を供給できる。ま た、他の住居 110の燃料電池 40が故障した場合であっても、燃料電池 40aから電力 を供給することができる。このように、燃料電池 40が、複数設けられているので、負荷 の幅広い変動に対応することができる。
[0027] また、燃料電池 40aは、例えば固体高分子形燃料電池（PEFC)である。燃料電池
40aは、例えば各住居に供給される都市ガス、プロパンガス等を改質して、燃料とな る水素ガスを生成するものであってよぐまた外部から供給される水素ガスを燃料とす るものであってもよレ、。また、燃料電池 40aはバッテリを備えており、当該バッテリを、 非常時に燃料電池システム 30を機能させるための電源として使用してよぐまた、燃 料電池システム 30を立ち上げるときの電源として使用してもよい。
[0028] 主貯湯槽 42aは、燃料電池 40aで生じる熱によって加温された温水、および加温装 置 48aによって加温された温水を貯湯する。また、主貯湯槽 42aは、熱負荷 54aに熱 を供給する。サブ貯湯槽 52は、加温装置 48dによって温められた温水を貯湯し、主 貯湯槽 42aが温水を供給する温水設備とは異なる温水設備に温水を供給する。
[0029] 在宅判断部 62aは、在宅中であるか否かを判断する。在宅判断部 62aは、例えば、 住居 110aのドアに設けられた錠の施錠情報を検知して、住居 110aの外部力 施錠 された場合に非在宅中とし、施錠されていない場合または住居 110aの内部から施錠 された場合に在宅中とする。また、在宅判断部 62aは、消費電力や消費熱量の変動 量を検知して在宅中であるか否かを判断してもよい。例えば、消費電力の変動量が、 予め定められた基準量より大きい場合に在宅中であるとし、消費電力の変動量が予 め定められた基準量以下の場合に非在宅中としてもよい。また、在宅判断部 62aは 赤外線センサーを備え、人体から放出される赤外線のエネルギーを検出することによ つて在宅か否力、を判断してよい。この場合、赤外線センサーは、例えば焦電型赤外 線センサーであってよレ、。
[0030] 給湯歴管理部 60aは、温水の消費量および燃料電池 40aによる温水の生産量の 履歴を管理する。本実施例では、給湯歴管理部 60aは、主貯湯槽 42aから供給され る温水量を、温水の消費量として検出する。また、給湯歴管理部 60aは、主貯湯槽 4 2aに供給された温水量を、燃料電池 40aおよび加温装置 48aが生産する温水の生 産量として検出する。さらに、 1日を 1時間ごとの時間帯に分割し、各時間帯における 温水の消費量および生産された温水の量の履歴を管理する。
[0031] また、給湯歴管理部 60aは、温水の消費量、および、燃料電池 40aと加温装置 48a による温水の生産量として、温水の量と温度を管理してもよい。すなわち、主貯湯槽 4 2aの温水温度から給水温度を減じたものに、主貯湯槽 42aから供給される温水の体 積を乗じたものを、温水の消費量として検出する。
[0032] また、燃料電池 40aから主貯湯槽 42aへ供給される温水の温度から、燃料電池 40a に供給される冷却水による燃料電池 40aの冷却前の温度を減じたものに、燃料電池 40aから主貯湯槽 42aへ供給される温水の体積を乗じたものを、燃料電池 40aによる 温水の生産量として検出してよい。また、加温装置 48aから主貯湯槽 42aへ供給され る温水の温度から、加温装置 48aに供給される加温前の温水の温度を減じたものに 、加温装置 48aから主貯湯槽 42aへ供給される温水の体積を乗じたものを、加温装 置 48aによる温水の生産量として検出してよい。 [0033] また、給湯歴管理部 60aは、在宅判断部 62aによって在宅中であると判断されたと きの温水の消費量および生産量、ならびに在宅中ではないと判断されたときの温水 の消費量および生産量の履歴を、それぞれ管理する。
[0034] 電力負荷 44aは、燃料電池 40が発電した電力により動作する。電力負荷 44aは、 電力を消費する前に、予め燃料電池制御部 50に電力を要求する。燃料電池制御部 50は、電力負荷 44aから電力を要求されたとき、予め燃料電池 40の発電電力を増 加させる。
[0035] 以上、住居 110aの各構成要素の動作について説明した力 住居 110bおよび住居 110cの持つそれぞれの各構成要素の動作は、住居 110aの各構成要素の動作と同 一であるので説明を省略する。
[0036] 図 2は、加温装置 48aの構成の一例を示す図である。加温装置 48aは、燃料電池 4 Oaにより作られた余剰電力を用いて水を加温する。加温装置 48aは、外部の熱量を 水へ移動することにより水を加温するヒートポンプ 46aである。ヒートポンプ 46aが、外 部の熱量を水へ移動することにより水を加温するので、少ない電力で多くの熱量を供 給すること力できる。電力需要に対する熱需要の比が、燃料電池 40aが発電する電 力に対する、燃料電池 40aが生産する熱量の比より大きいとき、余剰電力を用いてヒ ートポンプ 46aを駆動することによって効率的に熱を供給できる。このため、電力の需 要量と熱量の需要量とを適切に釣り合わせることができる。
[0037] また、住居 110bの加温装置 48b、および住居 110cの加温装置 48cは、加温装置 48aと同一の構成要素を有する。すなわち、加温装置 48bおよび加温装置 48cは、 それぞれヒートポンプ 46bおよびヒートポンプ 46cを有する。また、ヒートポンプ 46bお よびヒートポンプ 46cの動作は、ヒートポンプ 46aと同一であるので、説明を省略する
[0038] 図 3は、電力負荷 44aの構成の一例を示す図である。電力負荷 44aは、負荷部 64a 、動作モードテーブル 56a、負荷制御部 58a、および要求制御部 66aを備える。また 、住居 110bの電力負荷 44b、および住居 110cの電力負荷 44cは、電力負荷 44aと 同一の構成要素を有する。電力負荷 44bの有する各構成要素の符号の末尾に bを、 電力負荷 44cの有する各構成要素の符号の末尾に cを付けることにより、いずれの電 力負荷 44の構成要素であるかを識別する。
[0039] 以下、電力負荷 44aの各構成要素の動作について説明する。負荷部 64aは燃料 電池 40から供給される電力を消費する。動作モードテーブル 56aは、電力負荷 44a の動作モードに応じた、電力負荷 44aの消費電力を示す。動作モードテーブル 56a は、消費電力情報を、動作モード情報に対応づけて格納する。例えば電力負荷 44a が冷房機器であり、急速冷房と通常冷房の動作モードを持つとき、急速冷房と通常 冷房のそれぞれの動作モードに対応づけて、それぞれの動作モードで動作するため に必要な消費電力を動作モードテーブル 56aに格納する。
[0040] 要求制御部 66aは、電力負荷 44aの消費電力を増やす必要がある場合に、予め燃 料電池制御部 50へ電力要求情報を送信する。このとき、増加させる必要のある消費 電力を、動作モードテーブル 56aを参照して判断し、増加必要量を燃料電池制御部 50に電力要求情報として送信する。また、要求制御部 66aは、電力を要求する期間 を示す期間情報、および電力の消費を開始する期限を示す期限情報を、燃料電池 制御部 50に電力要求情報として送信する。このとき、要求制御部 66aは、電力負荷 4 4aを利用する使用者による指示等に基づいて期間情報および期限情報を決定して よい。例えば、電力負荷 44aが冷房機器であるとき、電力負荷 44aの使用者が、 目標 温度および当該目標温度に達する目標時刻を電力負荷 44aに指示する。このとき要 求制御部 66aは、使用者から指示された目標温度、 目標時刻、および現在の温度に 基づいて、増加する消費電力、電力の消費を開始する期限、および電力を消費する 期間とを計算して、それぞれを電力要求情報の消費電力、期限情報、および期間情 報として、燃料電池制御部 50に送信する。
[0041] 負荷制御部 58aは、燃料電池制御部 50から許可通知を受け取ったとき、許容され た範囲内で電力負荷 44aの消費電力を増加させる。このとき、負荷制御部 58aは、許 容された消費電力の範囲内で遷移することのできる動作モードを、動作モードテープ ノレ 56aを用いて判断し、負荷部 64aを制御して当該動作モードに遷移する。負荷制 御部 58a、要求制御部 66a、および燃料電池制御部 50は、イーサ一ネット（登録商 標）等の通信ネットワークによって結ばれている。また、他の方法としては、負荷制御 部 58a、要求制御部 66a、および燃料電池制御部 50との間のデータ通信信号を、電 源の周波数より十分に高い高周波に変調し、電源ラインに重畳してもよい。
[0042] 以上、電力負荷 44aの各構成要素の動作を説明したが、電力負荷 44bおよび電力 負荷 44bの各構成要素は、電力負荷 44aの各構成要素と同一の動作をするので、 説明を省略する。
[0043] 本実施形態の燃料電池システム 30では、燃料電池制御部 50は、要求制御部 66 力 要求情報を受け取ったとき、電力を供給することができる場合に、許容することの できる消費電力の増加量を、負荷制御部 58へ許可通知として通知する。また、燃料 電池制御部 50は、燃料電池 40の発電効率を、予め定められた発電効率よりも高く することができる場合に、負荷制御部 58へ許可通知を送信する。
[0044] 図 4は、複数の燃料電池 40における、発電電力と発電効率との関係の一例を示す 図である。一般に、燃料電池 40の発電効率は、燃料電池 40の発電電力に依存する 。このため、複数の燃料電池 40を接続したシステムであっても、全体としての発電効 率は図 4に示すような発電電力に対する依存性をもつ。複数の燃料電池 40を接続し たシステムで、全体としての発電効率の下限となる基準効率を定めると、燃料電池 40 が発電すべき電力量の合計の範囲が定められる。例えば、燃料電池 40が発電する 電力の合計が、第一下限電力（P1)から第一上限電力（P2)の間、第二下限電力（P 3)から第二上限電力（P4)の間、または第三下限電力（P5)と第三上限電力（P6)の 間のレ、ずれかであれば、発電効率が基準効率以上となる。
[0045] したがって、燃料電池制御部 50は、複数の燃料電池 40が発電する電力の合計が 予め定められた電力範囲内となるように、複数の燃料電池 40の発電量を制御するこ とで、全体としての発電効率を予め定められた発電効率以上にすることができる。す なわち、燃料電池制御部 50は、要求される電力が、燃料電池 40が発電できる最大 発電電力を下回る場合であって、要求される電力を発電したときに燃料電池 40の発 電する電力量の合計が、予め定められた発電効率以上となる電力の範囲内である場 合に、燃料電池制御部 50は負荷制御部 58へ許可通知を送信する。
[0046] 図 5は、電力負荷 44が電力を要求する通信シーケンスを示すシーケンス図である。
要求制御部 66bは、電力負荷 44bの消費電力を増やす必要がある場合に、電力要 求情報を燃料電池制御部 50に送信する（S200)。 [0047] 燃料電池制御部 50は、要求制御部 66bからの電力要求情報に基づいて要求判定 を行う（S202)。 S202で、燃料電池 40bの出力を増加する必要があると判断された 場合は、燃料電池 40bの出力を増加させる（S 204)。燃料電池 40bの出力が増加し 、要求された電力を供給する準備が完了すると (S206)、消費電力を増加しても良い 旨を示す許可通知を負荷制御部 58bへ送信する（S208)。負荷制御部 58bは、許 可通知を受信した場合に、許容された範囲内の電力量を消費するよう負荷部 64bを 制御することで、電力負荷 44aは電力消費を開始する（S209)。
[0048] 要求制御部 66aは、電力負荷 44aの消費電力を増やす必要がある場合に、電力要 求情報を燃料電池制御部 50に送信する（S210)。燃料電池制御部 50は、要求制御 部 66aからの電力要求情報に基づいて要求判定を行う（S212)。 S212で、燃料電 池 40aを起動する必要があると判断された場合は、燃料電池 40aを起動させる（S21 4)。燃料電池 40aが起動し、要求された電力を供給する準備が完了すると（S216)、 消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を負荷制御部 58aへ送信する（S218 )。負荷制御部 58aは、許可通知を受信した場合に、許容された範囲内の電力量を 消費するよう負荷部 64aを制御することで、電力負荷 44aは電力消費を開始する（S2 19)。
[0049] 図 6は、電力要求情報を受信した場合の、燃料電池制御部 50の動作の詳細を示 すフローチャートである。燃料電池制御部 50は、要求制御部 66からの要求情報に 基づき、指定された期間、電力を供給できるかどうかを判定する（S230)。電力を供 給できる場合、負荷制御部 58に許可通知を送信し (S234)、処理を終了する。
[0050] S230で電力を供給できない場合には、要求制御部 66からの電力要求情報に基 づき、消費開始期限までに予め定められた発電効率よりも高くなる発電電力で電力 を供給する準備が整うか否力、を判定する（S232)。 S232において電力を供給する 準備が整う場合、燃料電池 40の出力を増加させる（S236)。なお、 S236において燃 料電池 40を起動する必要がある場合は、燃料電池 40を起動する。さらに、燃料電池 制御部 50は、燃料電池 40の出力に基づいて、条件付きの許可通知を負荷制御部 5 8に送信する（S238)。 S238において送信する条件付きの許可通知は、燃料電池 4 0が電力を供給できる時刻や電力量を表す情報を含んでよい。例えば、 S236にお いて燃料電池 40を起動させた場合の条件付きの許可通知は、要求された電力を供 給できる時刻を含むものであってよぐまた、現時点で供給できる電力量を含むもの であってもよい。
[0051] S232において電力を供給する準備が整わない場合、要求された電力より少ない 電力であっても電力負荷 44が許容できるか否かを判定する（S240)。 S240におい て、燃料電池制御部 50は、要求制御部 66からの電力要求情報に基づいて、要求さ れた電力より少ない電力であっても電力負荷 44が許容できるか否力、を判断する。例 えば、要求制御部 66は、要求する電力より低い電力で電力負荷 44が動作できるか 否かを示す情報を、要求する電力とともに電力要求情報として燃料電池制御部 50に 送信する。また、要求制御部 66は、動作モードテーブル 56を参照して、電力負荷 44 が動作できる下限の電力を、要求する電力とともに電力要求情報として燃料電池制 御部 50に送信してもよレ、。これによつて燃料電池制御部 50は、要求された電力より 少ない電力であっても電力負荷 44が許容できるか否かを判定する。
[0052] S240において、要求された電力より少ない電力を電力負荷 44が許容できない場 合は、 S236の処理を行レ、、 S238において条件付きの判断結果を示す許可通知、 または条件付きの許可通知を負荷制御部 58に送信し、処理を終了する。 S238にお レ、て送信する条件付きの判断結果を示す許可通知は、燃料電池 40が電力を供給で きる時刻や電力量を表す情報を含んでよい。例えば、条件付きの判断結果を示す許 可通知は、燃料電池 40が予め定められた発電効率よりも高くなる発電電力で発電し つつ要求された電力を供給するときに、電力の供給を開始できる時刻を含んでよぐ また、現時点あるいは期限までに供給できる電力量を含んでもよい。また、 S238に おいて送信する条件付きの許可通知は、燃料電池 40が電力を供給できる時刻ゃ電 力量を表すものを含んでよい。例えば、 S236において燃料電池 40を起動させた場 合の条件付きの許可通知は、要求された電力を供給できる時刻を含むものであって よぐまた、現時点あるいは期限までに供給できる電力量を含むものであってもよい。
[0053] S240において要求された電力より少ない電力であっても電力負荷 44が許容でき る場合、 S242において条件付きの判断結果を示す許可通知、または条件付きの許 可通知を負荷制御部 58に送信し、処理を終了する。 S242において送信する条件付 きの判断結果を示す許可通知は、燃料電池 40が電力を供給できる時刻や電力量を 表す情報を含んでよい。例えば、条件付きの判断結果を示す許可通知は、燃料電池 40が予め定められた発電効率よりも高くなる発電電力で発電しつつ要求された電力 を供給するときに、電力の供給を開始できる時刻を含んでよぐまた、燃料電池 40が 予め定められた発電効率よりも高くなる発電電力で発電しつつ現時点あるいは期限 までに供給できる電力量を含んでもよい。また、 S242において送信する条件付きの 許可通知は、燃料電池 40が供給できる電力量を表すものを含んでよい。例えば、条 件付きの許可通知は、燃料電池 40が予め定められた発電効率よりも高くなる発電電 力で発電しつつ現時点あるいは期限までに供給できる電力量を含むものであってよ レ、。
[0054] なお、負荷制御部 58は、条件付きの判断結果を示す許可通知、または条件付きの 許可通知を燃料電池制御部 50から受け取った場合には、それら許可通知によって 通知された許容される電力の範囲内で遷移することのできる動作モードを、動作モー ドテーブル 56から判断して当該動作モードに遷移してよい。また負荷制御部 58は、 許可通知によって通知された、電力を受け取ることのできる時刻に基づいて、指定さ れた時刻に電力の消費を開始するよう負荷部 64を制御してもよい。
[0055] 図 7は、燃料電池制御部 50が管理する管理テーブルの一例を示す図である。管理 テーブルには、電力負荷 44に関する、状態情報と、時刻情報と、期限情報と、期間 情報と、電力情報とを、電力負荷 44に対応づけて格納する。状態情報には、電力負 荷 44の電力消費状態を示す、要求または消費のいずれかの状態を格納する。時刻 情報には、電力負荷 44へ電力の供給を開始した時刻、または電力負荷 44から電力 を要求された時刻を格納する。期限情報には、電力負荷 44から電力を要求されたと き、電力の消費を開始する期限を格納する。期間情報には、電力負荷 44が電力を 消費する期間を格納する。電力情報には、電力負荷 44が消費する電力を格納する
[0056] 図 8は、燃料電池 40が発電する発電電力の時間発展の一例を示す図である。横軸 に時刻、縦軸に燃料電池 40が発電する発電電力の合計を示している。電力負荷 44 の要求制御部 66は、消費電力を増加させる必要があるとき、消費電力を増加させる 時刻よりも早い時刻（tO)に、電力を消費する旨の要求情報を燃料電池制御部 50に 送信する。電力負荷 44の要求制御部 66は、電力消費を開始する期限 (時刻 tl)と、 電力を消費する期間（時刻 t2と時刻 tlを減じた期間）と、増加させる電力とを、要求 情報として燃料電池制御部 50に送信する。燃料電池制御部 50は、要求制御部 66a 力 の要求情報に基づいて、指定された期限（時刻 tl)までに、指定された期間（時 亥 2と時刻 tlを減じた期間）、指定された電力を供給できるよう、燃料電池 40の発電 電力を増加させる。
[0057] 本実施形態の燃料電池システム 30によれば、要求制御部 66が、電力負荷 44の消 費電力を増やす必要がある場合に、予め電力要求情報を送信するので、電力負荷 4 4は、消費電力を増加する前に、予め燃料電池 40の発電量を増加させておくことが できる。また、要求制御部 66が、動作モードを遷移させようとする場合に現在の消費 電力と比較して増加させる必要のある消費電力の大きさを、動作モードテーブル 56 を参照して判断し、増加必要量を燃料電池制御部 50に送信するので、電力負荷 44 が必要とする消費電力の大きさ分だけ、予め燃料電池 40の発電量を増加させること ができる。また、要求制御部 66が、電力を要求する期間を示す期間情報を、燃料電 池制御部 50に送信するので、電力負荷 44の消費電力が増加した後に減少する時 刻を燃料電池制御部 50が予め知ることができる。このため、燃料電池 40の発電量を 増加または減少させるべきか否力を適切に判断することができる。
[0058] また、負荷制御部 58が、燃料電池制御部 50から、消費電力を増加して良い旨の 許可通知を受け取つたことを条件として、電力負荷 44の消費電力を増加させるので 、システム全体の消費電力の変動が小さくなる。このため、比較的小さな燃料電池 40 であっても安定して電力を供給することができる。また、負荷制御部 58が、燃料電池 制御部 50から受け取った、許容された範囲内で消費電力を増加させるので、燃料電 池 40が増加することのできる発電量が小さい場合であっても、かかる発電量を有効 に使用することができる。また、負荷制御部 58が、許容された消費電力の範囲内で 遷移することのできる動作モードを、動作モードテーブル 56を用いて判断し、このとき 、動作可能な動作モードに遷移するので、許容される電力の範囲内で、最も好ましい 動作モードを選択することができる。 [0059] さらに、本実施形態の燃料電池システム 30では、燃料電池制御部 50は、一つの電 力負荷 44の消費電力が下がるタイミングで他の電力負荷 44の消費電力を増大させ るべぐ他の電力負荷 44の負荷制御部 58に対して許可通知を送信する。このとき、 燃料電池制御部 50は、消費電力が下がる旨の通知を、予め要求制御部 66から受け 取り、電力負荷 44の消費電力が下がる時に他の電力負荷 44の消費電力を増加させ てもよレ、。また他の方法としては、燃料電池制御部 50は、電力負荷 44の消費電力が 下がったことを、出力電圧または出力電流が低下したことによって検出し、その場合 に他の電力負荷 44に対して許可通知を送信してよい。これにより、システム全体の消 費電力の変動を小さくすることができる。このため燃料電池 40による発電量の変動が 小さくなり、ひいては、発電量を変更するときに生じるエネルギーのロスを削減するこ とができる。また、燃料電池 40を高い効率で駆動し続けることができる。
[0060] 例えば、消費電力は 10ミリ秒程度の時間で変化する場合があるが、燃料電池 40の 発電量を変動させるには、一般に数百ミリ秒程度の時間が必要である。したがって、 燃料電池 40の発電電力を変動させると、燃料電池 40の発電電力値が需要電力値 に達するまでの間に発電される電力が無駄になる。つまり、電力負荷 44の消費電力 の増加に対応すべく燃料電池 40の発電する電力を増加させたとき、燃料電池 40の 発電する電力が、電力負荷 44が必要とする電力に達するまでの間は、電力負荷 44 はその電力を有効に消費できないため、その間に燃料電池 40が発電する電力が無 駄になる。また電力負荷 44の消費電力の低下に対応すべく燃料電池 40の発電する 電力を低下させたときにも、燃料電池 40の発電する電力が、低下した消費電力に達 するまでの間に発電される電力は、消費されずに無駄になる。また、電力需要の変動 に合わせて燃料電池 40を新たに起動する必要がある場合、改質器を有する燃料電 池 40が停止状態から起動するまでには、改質器を昇温するためのエネルギーが必 要である。したがって、燃料電池 40の発電量の変動が大きいと、エネルギーの無駄 が生じることになる。これに対し、本実施形態によれば、予め定められた発電効率を 上回るよう燃料電池 40を制御しつつ、燃料電池 40が発電する発電量の変動を小さく することができるので、発電効率を高く保った状態で燃料電池 40を運転できる。
[0061] また、燃料電池制御部 50は、要求制御部 66から受け取った期間情報に基づいて 、電力負荷 44の消費電力が下がる時刻を予め計算し、この時刻に消費電力を増加 させて良い旨を示す許可通知を、他の電力負荷 44の負荷制御部 58へ送信する。ま た、燃料電池制御部 50は、複数の要求制御部 66から電力要求情報および期間情 報を受け取った場合に、出力電力の変動が小さくなるように、電力負荷 44が消費電 力を増加させるタイミングをスケジュールし、スケジュールされたタイミングで各電力負 荷 44が消費電力を増加させるように、負荷制御部 58へ許可通知を送信する。このと き、燃料電池制御部 50は、電力負荷 44へ電力を供給することのできる時刻を示す 情報を負荷制御部 58へ通知する。
[0062] 例えば、燃料電池制御部 50は、要求制御部 66から受信した電力要求情報に基づ いて、電力負荷 44が消費する電力量、電力消費の開始時刻、および電力消費期間 を、電力負荷 44に対応づけて管理する。これにより、電力負荷 44の消費電力が下が る時刻を予め計算することができるので、燃料電池制御部 50は、出力電力の変動が 小さくなるように、電力負荷 44の消費電力を増加させるタイミングをスケジュールでき る。スケジュールされたタイミングで各電力負荷 44が消費電力を増加させるように、電 力消費を開始する時刻を示す情報を、許可通知とともに負荷制御部 58へ送信する。
[0063] このようにして、燃料電池制御部 50は、負荷が連続して電力を消費するよう制御す ること力 Sできる。このため、燃料電池システム 30全体の消費電力の変動が小さくなる。 また、消費電力が近似する負荷を連続して動作させることができるため、燃料電池シ ステム 30全体の消費電力の変動がいっそう小さくなる。
[0064] また、燃料電池制御部 50は、負荷制御部 58へ許可通知を送信してから電力負荷 44の消費電力が増加するまでの間、加温装置 48を用いて電力を消費して水をカロ温 する。また、燃料電池制御部 50は、燃料電池 40を起動し、実際に電力負荷 44へ電 力を供給することができるまでの間、加温装置 48を用いて電力を消費して水を加温 してよレ、。これにより、電力負荷 44の応答が遅い場合であっても、その間に燃料電池 システム 30全体の電力消費量が変動することを防ぐことができる。
[0065] さらに、本実施形態の燃料電池システム 30では、燃料電池制御部 50は、消費電力 の合計値を燃料電池 40の最大発電量よりも小さく維持するために電力負荷 44の消 費電力を下げる必要がある場合に、負荷制御部 58に対して消費電力を下げる旨の 指示を行う。
[0066] 例えば、通常、消費電力が最大発電量を越える場合、電流制限器によって電力供 給を遮断し、電力供給システムの安定を維持する。これに対し、本実施例の燃料電 池システム 30では、電力負荷 44からの要求情報によって、消費電力が最大発電量 を越えると予め判断されるとき、燃料電池制御部 50は、消費電力が最大発電量を超 えないよう電力負荷 44に対して消費電力の低下を要求することで、電力供給システ ムの安定を維持する。
[0067] 負荷制御部 58は、消費電力を下げる旨の指示を燃料電池制御部 50から受け取つ た場合に、消費電力を下げる。このとき、負荷制御部 58は、要求された電力分だけ、 消費電力を下げる。また、負荷制御部 58は、要求された電力分だけ消費電力を下げ るために遷移する必要のある動作モードを、動作モードテーブル 56を参照して判断 し、当該動作モードへ遷移させる。これにより、電力が不足する場合であっても、完全 に停止することなく消費電力を低減することができる。このようにして、消費電力の合 計値のピークが、燃料電池 40による最大発電量を上回ることを適切に防止すること ができる。
[0068] さらに、本実施形態の燃料電池システム 30では、燃料電池制御部 50は、燃料電池 40の発電効率を予め定められた発電効率よりも高く維持するために駆動をする燃料 電池 40の数を減少させる必要がある場合に、電力負荷 44の消費電力を下げるベぐ 負荷制御部 58に対して消費電力を下げる旨の指示を行う。
[0069] 例えば電力負荷 44の消費電力が減少し、発電効率を予め定められた発電効率よ りも高く維持するために、ある燃料電池 40の発電を停止する必要があるとき、消費電 力に対して総発電量が不足する場合がある。この場合、予め負荷制御部 66に対して 消費電力を下げる旨の指示を行うことで発電量に不足が生じないよう消費電力を制 御し、発電効率を予め定められた発電効率よりも高く維持することができる。
[0070] 図 9は、消費電力の低下を要求する場合における通信シーケンスの一例を示すシ 一ケンス図である。要求制御部 66bは、電力負荷 44bの消費電力を増やすベぐ電 力要求情報を燃料電池制御部 50に送信する（S250)。
[0071] 燃料電池制御部 50は、要求制御部 66bからの電力要求情報に基づいて要求判定 を行う（S252)。 S252で、電力負荷 44aの消費電力を下げる必要があると判断され た場合は、電力負荷 44aの消費電力を下げるよう負荷制御部 58aに指示する（S254 )。このとき、燃料電池制御部 50は、低下させる電力量を示す情報を負荷制御部 58a に送信する。負荷制御部 58aは、消費電力を下げる旨の指示を燃料電池制御部 50 から受信すると、指定された電力量を低下させるよう負荷部 64aを制御することで、電 力負荷 44aの消費電力が低下する（S255)。このとき負荷制御部 58aは、動作モード テーブル 56aを参照して消費電力を低下させても動作できる動作モードを選択して、 当該動作モードに電力負荷 44aが遷移するよう制御してよい。電力負荷 44aの消費 電力が減少することで、電力負荷 44bの要求する電力を供給する準備が完了すると 、燃料電池制御部 50は、消費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を負荷制御 部 58bに送信する（S256)。負荷制御部 58bは、許可通知を受信すると、負荷部 64 bを制御することで、電力負荷 44bが電力消費を開始する（S258)。
[0072] 図 10は、消費電力の低下を要求する場合の、燃料電池制御部 50の動作の詳細を 示すフローチャートである。燃料電池制御部 50は、要求制御部 66bからの要求情報 に基づいて、要求制御部 66bから要求された電力を供給した場合に最大発電量を 越えるかどうかを判定する（S260)。最大発電量を越える場合、現在供給している電 力負荷 44aの消費電力を下げるベぐ最大発電量を越えないように、電力負荷 44a の消費電力を下げるよう負荷制御部 58aに指示する（S264)。電力負荷 44aの消費 電力が減少し、電力負荷 44bの要求する電力を供給する準備が完了した時点で、消 費電力を増加しても良い旨を示す許可通知を送信する（S266)。
[0073] S260で、要求制御部 66bから要求された電力を供給した場合に最大発電量を越 えない場合は、予め定められた発電効率よりも高い効率で燃料電池 40を運転できる かを判定する（S262)。予め定められた発電効率よりも高い効率で燃料電池 40を運 転できる場合、燃料電池 40が電力を供給する準備が完了しているかを判定する（S2 68)。燃料電池 40が電力を供給する準備が完了している場合、 S266に処理を移行 させる。 S268において、燃料電池 40が電力を供給する準備が完了してない場合、 準備が完了するまで S268の処理を実行する。 S262で、予め定められた発電効率よ りも高い効率で燃料電池 40を運転できない場合は、 S264に処理を移行させる。 [0074] なお、 S264では、電力負荷 44aと電力負荷 44bの優先順位を判断し、電力負荷 4 4aの優先順位が低い場合に消費電力を下げるよう負荷制御部 58aに指示するよう制 御してもよレ、。電力負荷 44aに比べて電力負荷 44bの優先順位が低い場合には、電 力負荷 44bに不許可通知を送信してもよい。
[0075] 図 11は、燃料電池 40が発電する発電電力の時間発展の一例を示す図である。燃 料電池制御部 50は、燃料電池 40が最大発電量で運転している場合に、電力負荷 4 4bから電力を要求されたとき、電力負荷 44aに、電力負荷 44bから要求された電力 を削減させ、削減した電力を電力負荷 44bが消費するよう制御する。あるいは、燃料 電池 40の発電する発電量を時間的に一定に保っために、燃料電池制御部 50は、 優先順位が低い電力負荷 44aの消費電力を削減するように指示し、削減した電力を 、優先順位が高い電力負荷 44bが消費するよう制御する。
[0076] また、燃料電池制御部 50は、電力負荷 44の消費電力が予め定められた速度より 早く大きくなる場合に、一旦、他の複数の電力負荷 44の負荷制御部 58に対して消 費電力を下げる旨を指示し、その後に一部の電力負荷 44に対して、再度消費電力 の増加を許可する。
[0077] 例えば、通常、消費電力は 10ミリ秒程度の時間で変化する場合があるのに対し、 燃料電池 40の負荷応答性は一般に数百ミリ秒であるので、電力需要に即座に対応 できない場合がある。このような場合、一旦、他の複数の電力負荷 44の負荷制御部 5 8へ消費電力を低下するよう指示することで、消費電力の変動速度を予め定められた 速度以下にとどめる。必要な電力を供給できるようになった時点で、消費電力を下げ る旨指示した電力負荷 44に対して、再度消費電力の増加を許可する。
[0078] また、燃料電池制御部 50は、複数の電力負荷 44の各々の優先度を予め格納して おり、優先度の高い電力負荷 44の要求制御部 66から要求情報を受け取った場合に 、優先度のより低い電力負荷 44の負荷制御部 58に対して消費電力を削減する旨を 指示する。また、燃料電池制御部 50は、各要求制御部 66から受け取った、消費電 力の増加必要量および期間情報、ならびに各電力負荷 44に消費電力の増加を開 始させた時刻に基づいて、各電力負荷 44が現在消費をしている電力の大きさを判断 し、より優先度の高い電力負荷 44の要求制御部 66から新たな要求情報を受け取つ た場合に、優先順位の低いいずれかの電力負荷 44の消費電力を削減することによ つて新たな要求情報に応じた電力を供給することができるかを判断する。
[0079] 例えば、燃料電池制御部 50は、電力の消費を許可した複数の電力負荷 44につい て、消費電力の増加を開始させた時刻と、電力を消費する期間と、消費電力量とを 管理することで、任意の時刻に複数の電力負荷 44が消費をしている電力の大きさを 判断できる。したがって、優先度の高い電力負荷 44から新たな要求情報を受け取つ た場合に、優先順位の低いいずれかの電力負荷 44の消費電力を削減することによ つて新たな要求情報に応じた電力を供給することができるかを判断できる。
[0080] また、燃料電池システムの他の変形例は、上記実施形態における燃料電池 40を、 化石燃料や水素ガスを燃料として発電と熱供給を同時に行う機器としたシステムであ る。このような機器は、例えば、ガスエンジンやガスタービンである。この変形例にお レ、ても、上記実施形態で述べた効果と同様の効果が得られることが明らかである。
[0081] 燃料電池システムのさらなる他の変形例では、電力負荷 44の要求制御部 66は、電 力負荷 44が目的とする一連の動作を行うために必要とする電力を、燃料電池制御部 50に要求する。このとき燃料電池制御部 50は、電力負荷 44の目的とする動作を行う ために必要な電力を燃料電池 40が供給できる場合に、負荷制御部 58に電力を消費 してもよい旨を示す許可通知を送信する。電力負荷 44は、 目的とする動作を行うた めに必要な電力の消費パターンを、期間および期間ごとの電力値として予め格納し ている。
[0082] 図 9は、電力負荷 44が消費する電力の消費パターンの一例を示す図である。図 9 に示される消費パターン 1では、電力負荷 44は、 uOを基準時刻として、時刻 uOから 時刻 ulまでの期間、 w2の電力を消費する。さらに時刻 ulにおいて消費電力を変更 し、時刻 u2までの期間、 w4の電力を消費する。また、消費パターン 2では、電力負荷 44は、 u3を基準時刻として、時刻 u3から時刻 u4までの期間、 w3の電力を消費する 。さらに時刻 u4において消費電力を変更し、時刻 u5まで、 wlの電力を消費する。ま た、電力負荷 44は、動作モードテーブル 56に、各動作モードにおける、電力の消費 パターンを格納してもよい。また、電力負荷 44は、 目的とする動作を行うために、一 部の動作と他の動作とを、時間を隔てて行うことができる場合には、 目的とする動作を 行うための複数の消費パターンを格納してよい。例えば、図 9に例示するように、 目的 とする動作を行うために、一部の動作および他の動作が、それぞれ消費パターン 1お よび消費パターン 2で示される電力を消費する場合に、一部の動作と他の動作が時 間を隔てて行うことができる場合には、消費パターン 1と、消費パターン 2のそれぞれ を格納してよい。
[0083] 電力負荷 44が目的とする動作を行う場合に、要求制御部 66は、 目的とする動作に 必要な消費パターンを選択して、電力の消費パターンを示す要求情報を予め燃料電 池制御部 50に送信する。また、要求制御部 66は、消費パターンで示される電力の消 費を開始するまでの期限を燃料電池制御部 50に送信する。燃料電池制御部 50は、 複数の要求制御部 66から要求情報を受け取った場合に、要求情報で示される期間 ごとの消費電力量に基づいて、要求情報によって示される電力の消費パターンに沿 つて、要求された期限までに電力の供給を開始した場合に、要求情報によって示さ れるいずれかの時刻において、電力負荷 44が消費する電力の合計量が、燃料電池 40の供給できる最大の電力量を上回るか否かを判断する。電力負荷 44が消費する 電力の合計量力 燃料電池 40の供給できる最大の電力量をいずれの時刻において も上回らない場合に、燃料電池制御部 50は、消費パターンで示される電力の消費を 開始させる時刻を定める。さらに燃料電池制御部 50は、電力の消費を開始させる時 刻を示す許可通知を負荷制御部 58に送信する。電力負荷 44が消費する電力の合 計値力 燃料電池 40の供給できる最大の電力量をいずれかの時刻において上回る 場合には、燃料電池制御部 50は、負荷制御部 58に許可通知を送信しない。
[0084] 負荷制御部 58は、燃料電池制御部 50から許可通知を受け取つたことを条件として 、電力の消費を開始する。このとき、燃料電池制御部 50から受け取った、電力の消 費を開始させる時刻に、消費パターンで示される電力の消費を開始する。このように して、電力負荷 44は、 目的とする動作を行うための電力を消費することができる。
[0085] また、電力負荷 44が目的とする動作を行うために、一部の動作と他の動作を、時間 を隔てて行うことができる場合には、要求制御部 66は、一部の動作を行うために必要 な電力の消費パターンを示す要求情報と、他の動作を行うために必要な電力の消費 のパターンを示す要求情報を燃料電池制御部 50に送信する。また、要求制御部 66 は、それぞれの消費パターンで示される電力の消費を開始するまでの期限を燃料電 池制御部 50に送信する。燃料電池制御部 50は、要求制御部 66から複数の消費パ ターンを示す要求情報を新たに受け取った場合に、要求制御部 66から既に受け取 つている要求情報に基づいて、要求情報で示される期間ごとの消費電力量を計算す る。さらに燃料電池制御部 50は、電力の消費を開始する期限までに、新たな要求情 報によって示される複数の消費パターンに沿って電力の供給を開始した場合に、い ずれの時刻においても、消費される電力の合計値が、燃料電池 40の供給できる最 大の電力量を上回らないよう、それぞれの消費パターンで示される電力の消費を開 始させる時刻を定める。さらに燃料電池制御部 50は、それぞれの消費パターンで示 される電力の消費を開始できる時刻を示す許可通知を負荷制御部 58に送信する。
[0086] このようにして電力負荷 44は、時間を隔てて実行できる一部の動作と他の動作のそ れぞれで必要とする電力量を、燃料電池 40が供給できる時間帯においてそれぞれ 消費することで、 目的とする動作を行うことができる。
[0087] このような燃料電池システムの変形例によれば、電力負荷 44が目的とした動作を行 つている期間に、燃料電池 40の発電する電力が不足することによって、動作を停止 することを防げる。
[0088] 燃料電池システムのさらなる他の変形例では、燃料電池システム 30は、燃料電池 4 0が発電する電力を蓄積し、電力負荷 44に電力を供給する蓄電池をさらに備える。 集合住宅は一の蓄電池を備えてよぐ複数の住居 110のそれぞれが蓄電池を備えて もよレ、。また、それぞれの燃料電池 40が蓄電池を備えてもよい。燃料電池制御部 50 は、電力負荷 44の要求制御部 66から要求情報を受け取ったとき、要求された電力 量を燃料電池 40が供給できない場合に、燃料電池 40が供給できない電力量を、蓄 電池が供給できることを条件として、許可通知を負荷制御部 58に送信する。
[0089] また、燃料電池制御部 50は、電力負荷 44が必要とする電力量を、要求制御部 66 力 要求された期限までに供給できない場合に、蓄電池が、燃料電池 40が電力を供 給できるようになるまでの間の電力量を、期限内に供給できることを条件として、燃料 電池 40が電力を供給できるようになるまでの期間、蓄電池から電力を供給するよう制 御する。さらに燃料電池制御部 50は、電力を消費してよい旨を示す許可通知を負荷 制御部 58に送信する。
[0090] また、蓄電池は要求制御部 66および負荷制御部 58を備え、蓄電池が蓄積した蓄 電量が予め定めた蓄電量を下回る場合に、電力を要求する旨の要求情報を燃料電 池制御部 50に送信する。このとき、蓄電池が充電するために必要な電力量を燃料電 池制御部 50に送信する。燃料電池制御部 50は、蓄電池の要求制御部 66から要求 情報を受け取った場合に、電力負荷 44の要求制御部 66から受け取った、電力負荷 44が消費する電力量および電力を消費する期間に基づいて、電力負荷 44の消費 電力が減少する時刻を判断して、いずれの時刻に蓄電池に充電のための電力を供 給するかを決定する。すなわち、燃料電池制御部 50は、電力負荷 44の消費電力が 減少する時刻に、蓄電池に充電するための許可通知を送信する。また、燃料電池制 御部 50は、蓄電池の要求制御部 66から要求情報を受け取った場合に、電力負荷 4 4の要求制御部 66から受け取った、電力負荷 44が消費する電力量および電力を消 費する期間に基づいて、電力負荷 44の消費する電力が減少する時刻を判断し、電 力負荷 44の消費する電力が減少する時刻に蓄電池に充電を行うことによって燃料 電池 40の発電効率が予め定めた効率より高くなる場合に、蓄電池に電力を供給する 旨の許可通知を蓄電池の負荷制御部 58に送信する。このような制御によって、燃料 電池 40の発電する電力が時間的に略一定となるようスケジュールすることができるの で、燃料電池 40を効率良く運転することができる。また予め定めた効率よりも高い効 率で燃料電池 40を運転することができる。
[0091] 図 10は、電力負荷 44および蓄電池が消費する電力の時間発展の一例を示す図 である。電力負荷 44cは時刻 u6において電力 P7を消費している。また、電力負荷 44 bと電力負荷 44cが、時刻 u6において消費する電力量の合計値 P8は、燃料電池 40 が発電することのできる電力量の最大値である。電力負荷 44bは、時刻 u6よりも後の 時亥 iju7において、一旦電力の消費を停止して、その後の時刻 u9から、時刻 u7にお いて消費していた電力量と同量の電力の消費を再開するようスケジュールされている 。また、電力負荷 44aは、時刻 u6を期限として、電力負荷 44bが時亥 lju6において消 費している電力量と同じ量の電力を要求している。この場合、燃料電池 40は、少なく とも時刻 u6から時刻 u7の期間、電力負荷 44aに電力を供給することができなレ、。こ のとき燃料電池制御部 50は、蓄電池から電力負荷 44aに電力を供給するよう制御す る。また、燃料電池制御部 50は、蓄電池が放電する電力量が最小となるよう、放電を 開始する時刻を時刻 u6に設定して、時刻 u6から電力の消費を開始する旨を示す許 可通知を負荷制御部 58aに送信する。
[0092] また、燃料電池制御部 50は、要求制御部 66aから受け取った要求情報に基づいて 、電力負荷 44aが時刻 u9より以前の時刻 u8に電力の消費を終了するよう予めスケジ ユールされているので、時刻 u8から時刻 u9の間に、蓄電池を充電するよう、蓄電池 の負荷制御部 58に電力を消費してよい旨を示す許可通知を送信する。このようにし て、燃料電池 40が発電する電力量を電力 P8で略一定に維持させる。
[0093] このような燃料電池システムの変形例によれば、電力負荷 44が必要とする電力を 燃料電池 40が供給できない場合であっても、蓄電池から電力を供給することで、電 力負荷 44は動作することができる。また燃料電池制御部 50は、電力負荷 44の必要 とする電力を蓄電池が供給できるか否力を予め判断できるので、電力負荷 44が無駄 に蓄電池の電力を消費することを防げる。また、燃料電池制御部 50が、蓄電池から 電力負荷 44に供給する電力量の合計値が最小となるよう、蓄電池から電力負荷 44 に電力を供給する時間を制御するので、蓄電池の容量を削減することができる。
[0094] 燃料電池システムのさらなる他の変形例では、燃料電池制御部 50が要求情報を受 け取った場合に、燃料電池 40から電力負荷 44への電力経路での送電ロスが最小と なるよう、燃料電池 40が発電する電力量を決定する。
[0095] 図 11は、電力経路の構成の一例を示す図である。燃料電池 40および電力負荷 44 は、それぞれ電力線 74に接続される。電力中継装置 76は、複数の電力線 74を接続 する。また電力中継装置 76は、接続された複数の電力線 74の間で電力を伝達する 。電力線 74および電力中継装置 76によって、燃料電池 40からいずれの電力負荷 4 4へも電力が供給できるよう電力経路が形成される。電力中継装置 76は、例えばトラ ンス等のように、複数の電力線 74を接続するものである。また、電力中継装置 76は、 電力の損失率が異なる電力線 74を接続するものである。
[0096] 燃料電池制御部 50は、燃料電池 40および電力中継装置 76の電力経路上の位置 情報を予め記憶する。すなわち、燃料電池制御部 50は、それぞれの燃料電池 40に 接続された電力線 74を識別する情報を燃料電池 40に対応付けて記憶する。また燃 料電池制御部 50は、電力中継装置 76に接続されている全ての電力線 74を識別す る情報と、電力中継装置 76における電力の損失率とを、電力中継装置 76に対応付 けて記憶する。燃料電池制御部 50は更に、全ての電力線 74における電力の損失率 を、電力線 74に対応付けて記憶する。
[0097] このように燃料電池制御部 50は、燃料電池 40および電力中継装置 76の電力経路 上の位置情報を予め記憶することによって、電力負荷 44に接続された電力線 74が 与えられた場合に、燃料電池 40から電力負荷 44までの電力経路を知ることができる 。例えばカーナビゲーシヨンシステムの経路探索においては、周知のように、道路と 道路の接続点を示すノード情報と、各ノード間を接続する道路を示すリンク情報に基 づいて、出発点から目的地までの経路を検索する。同様に燃料電池制御部 50は、 燃料電池 40 (出発地）から電力負荷 44 (目的地)までの電力経路を、予め記憶した 電力中継装置 76 (ノード）と、電力線 74 (リンク）を迪ることで検索できる。さらに燃料 電池制御部 50は、検索した電力経路上の電力線 74と電力中継装置 76における電 力の損失率と、送電する電力量とから、送電ロスの量を計算することができる。
[0098] 電力負荷 44は、 自身の電力経路上の位置情報として、 自身が接続された電力線 7 4を識別する情報を格納する。要求制御部 66は、電力負荷 44の消費する電力を増 加させる場合に、消費する電力の増加量を示す要求情報とともに、電力負荷 44の電 力経路上の位置情報を燃料電池制御部 50に送信する。燃料電池制御部 50は、要 求情報および電力負荷 44の位置情報を要求制御部 66から受け取った場合に、そ れぞれの燃料電池 40から、電力負荷 44に電力を供給する電力経路を検索し、電力 経路を形成する電力線 74と電力中継装置 76を判断することで、電力経路における 電力の損失率を計算する。燃料電池制御部 50は、電力経路における電力の損失率 と、要求制御部 66から受け取った電力の増加量に基づいて、電力経路における送 電ロスの量を計算する。燃料電池制御部 50は、電力経路上における送電ロスの量の 総和が最も小さくなるように、複数の燃料電池 40が発電する電力量を増加させる。
[0099] また、燃料電池制御部 50は、要求情報および電力負荷 44の電力経路上の位置を 示す位置情報を要求制御部 66から受け取った場合に、要求制御部 66から要求され た電力量と、電力経路上の送電ロスとの合計量だけ、燃料電池 40の発電する電力を 増加させる。
[0100] また、燃料電池制御部 50は、燃料電池 40から電力負荷 44に電力を供給する複数 の電力経路がある場合には、それぞれの電力経路を用いて送電した場合の送電ロス を計算して、送電ロスが最小となる電力経路を選択する。例えば、長距離を送電する 場合などに、電圧の高い電力経路を用いて送電することによって送電ロスを最小に できる場合には、電圧の高い経路を使って送電する。
[0101] このような燃料電池システムの変形例によれば、燃料電池 40から電力負荷 44への 送電ロスを削減できる。また、電力負荷 44が受け取る電力量が、送電ロスによって不 足することを防げ'る。
[0102] 図 15は、燃料電池制御部 50、要求制御部 66、および負荷制御部 58のそれぞれ が有するコンピュータ 500の構成の一例を示す図である。本例において、コンビユー タ 500は、燃料電池システムを図 1から図 14において説明した、燃料電池システム 3 0として機能させるプログラムを格納する。
[0103] コンピュータ 500は、 CPU700と、 ROM702と、 RAM704と、通信インターフエ一 ス 706と、ハードディスクドライブ 710と、フレキシブルディスクドライブ 712と、 CD-R OMドライブ 714とを備える。 CPU700は、 ROM702, RAM704、ハードディスクド ライブ 710、フレキシブルディスク 720、及び/又は CD—ROM722に格納されたプ ログラムに基づいて動作する。
[0104] 例えば、燃料電池システム 30を機能させるプログラムは、コンピュータ 500を、図 1 力 図 14に関連して説明した燃料電池制御部 50、要求制御部 66、および負荷制御 部 58として機能させ、燃料電池システムを機能させる。また、燃料電池制御部 50、要 求制御部 66、および負荷制御部 58のそれぞれが有するコンピュータ 500が、対応 する燃料電池制御部 50、要求制御部 66、および負荷制御部 58のそれぞれを機能 させるプログラムを格納していてもよい。
[0105] 通信インターフェース 706は、例えば燃料電池 40、電力負荷 44、加温装置 48、熱 負荷 54、主貯湯槽 42、給湯歴管理部 60、在宅判断部 62、およびサブ貯湯槽 52と 通信し、それぞれの状態等に関する情報を受信し、またそれぞれを制御する制御信 号を送信する。格納装置の一例としてのハードディスクドライブ 710、 R〇M702、又 は RAM704は、設定情報、及び CPU700を動作させるためのプログラム等を格納 する。また、当該プログラムは、フレキシブルディスク 720、 CD-ROM722等の記録 媒体に格納されてレ、てもよレ、。 している場合、フレキシブルディスク 720からプログラムを読み取り CPU700に提供 する。 CD— ROMドライブ 714は、 CD— ROM722がプログラムを格納している場合、 CD—ROM722からプログラムを読み取り CPU700に提供する。
[0107] また、プログラムは記録媒体から直接 RAMに読み出されて実行されても、ー且ハ ードディスクドライブ 710にインストールされた後に RAM704に読み出されて実行さ れてもよレ、。更に、上記プログラムは単一の記録媒体に格納されても複数の記録媒 体に格納されても良レ、。また記録媒体に格納されるプログラムは、オペレーティング システムとの共同によってそれぞれの機能を提供してもよい。例えば、プログラムは、 機能の一部または全部を行うことをオペレーティングシステムに依頼し、オペレーティ ングシステムからの応答に基づいて機能を提供するものであってもよい。
[0108] プログラムを格納する記録媒体としては、フレキシブルディスク、 CD-ROMの他に も、 DVD、 PD等の光学記録媒体、 MD等の光磁気記録媒体、テープ媒体、磁気記 録媒体、フラッシュメモリ、 ICカード、ミニチュア一カードなどの半導体メモリー等を用 レ、ることができる。又、専用通信ネットワークやインターネットに接続されたサーバシス テムに設けたハードディスクまたは RAM等の格納装置を記録媒体として使用しても よい。
[0109] 以上の説明から明らかなように本実施形態によれば、要求制御部 66は電力負荷 4 4の消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力要求情報を送信するので、消費 電力を増加する前に、予め燃料電池 40の発電量を増加させておくことができる。また 負荷制御部 58は燃料電池制御部 50から、消費電力を増加して良い旨の許可通知 を受け取つたことを条件として、電力負荷 44の消費電力を増加させるので、システム 全体の消費電力の変動が小さくなる。また負荷制御部 58は消費電力を下げる旨の 指示を燃料電池制御部 50から受け取った場合に、消費電力を下げるので、消費電 力の合計値のピークが、燃料電池 40による最大発電量を上回ることを適切に防止す ること力 Sできる。
[0110] 負荷制御部 58は要求された電力分だけ消費電力を下げるために遷移する必要の ある動作モードを、動作モードテーブル 56を参照して判断し、当該動作モードへ遷 移させるので、電力が不足する場合であっても、完全に停止することなく消費電力を 提言すること力 Sできる。
[0111] 要求制御部 66は電力を要求する期間を示す期間情報を、燃料電池制御部 50に 送信するので、電力負荷 44の消費電力が増加した後に減少する時刻を燃料電池制 御部 50が予め知ることができる。このため、燃料電池 40の発電量を増加または減少 させるべきか否力、を適切に判断することができる。要求制御部 66は動作モードを遷 移させようとする場合に現在の消費電力と比較して増加させる必要のある消費電力 の大きさを、動作モードテーブル 56を参照して判断し、増加必要量を燃料電池制御 部 50に送信するので、電力負荷 44が必要とする消費電力の大きさ分だけ、予め燃 料電池 40の発電量を増加させることができる。
[0112] 燃料電池 40は複数設けられているので、負荷の幅広い変動に対応することができ る。また燃料電池制御部 50は電力負荷 44の消費電力が予め定めた速度より早く大 きくなる場合に、一旦、他の複数の電力負荷 44の負荷制御部 58に対して消費電力 を下げる旨を指示し、その後に一部の電力負荷 44に対して、再度消費電力の増加 を許可するので、燃料電池システム 30全体の消費電力が急激に大きくなつた場合で あっても、短い時間で消費電力を削減することができる。
[0113] 負荷制御部 58は許容された消費電力の範囲内で遷移することのできる動作モード を、動作モードテーブル 56を用いて判断し、当該動作モードに遷移するので、許容 される電力の範囲内で、最も好ましい動作モードを選択することができる。
[0114] 以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実 施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良 をカロえることができることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた 形態も本発明の技術的範囲に含まれることが、請求の範囲の記載から明らかである。

Claims

請求の範囲
[1] 燃料電池と、
前記燃料電池が発電した電力により動作する電力負荷と、
前記電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力要求情報を送信 する要求制御部と、
前記要求制御部から前記要求情報を受け取った場合に、前記電力負荷へ前記燃 料電池が更に電力を供給することができることを条件として、消費電力を増加しても 良い旨を示す許可通知を送信する燃料電池制御部と、
前記燃料電池制御部から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取つたこ とを条件として、前記電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御部と
を備え、
前記燃料電池制御部は、消費電力の合計値を前記燃料電池の最大発電量よりも 小さく維持するために前記電力負荷の消費電力を下げる必要がある場合に、前記負 荷制御部に対して消費電力を下げる旨の指示を行い、
前記負荷制御部は、消費電力を下げる旨の指示を前記燃料電池制御部から受け 取った場合に、消費電力を下げる燃料電池システム。
[2] 前記負荷制御部は、要求された電力分だけ、消費電力を下げる請求項 1に記載の 燃料電池システム。
[3] 前記電力負荷の動作モードに応じた、前記電力負荷の消費電力を示す動作モー ドテーブルを更に備え、
前記負荷制御部は、要求された電力分だけ消費電力を下げるために遷移する必 要のある動作モードを、前記動作モードテーブルを参照して判断し、当該動作モード へ遷移させる請求項 2に記載の燃料電池システム。
[4] 前記燃料電池は、複数設けられており、
前記燃料電池制御部は、前記電力負荷の消費電力が予め定めた速度より早く大き くなる場合に、一旦、他の複数の前記電力負荷の前記負荷制御部に対して消費電 力を下げる旨を指示し、その後に一部の前記電力負荷に対して、再度消費電力の増 加を許可する請求項 3に記載の燃料電池システム。
[5] 前記燃料電池制御部は、複数の前記電力負荷の各々の優先度を予め格納してお り、優先度の高い前記電力負荷の前記要求制御部から前記要求情報を受け取った 場合に、優先度のより低い前記電力負荷の前記負荷制御部に対して消費電力を削 減する旨を指示する請求項 4に記載の燃料電池システム。
[6] 前記要求制御部は、電力を要求する期間を示す期間情報を、前記燃料電池制御 部に送信し、
前記燃料電池制御部は、各前記要求制御部から受け取った、消費電力の増加必 要量および期間情報、ならびに各前記電力負荷に消費電力の増加を開始させた時 刻に基づいて、各前記電力負荷が現在消費をしている電力の大きさを判断し、より優 先度の高い前記電力負荷の前記要求制御部から新たな要求情報を受け取った場合 に、優先順位の低いいずれかの前記電力負荷の消費電力を削減することによって新 たな要求情報に応じた電力を供給することができるかを判断する請求項 5に記載の 燃料電池システム。
[7] 前記要求制御部は、動作モードを遷移させようとする場合に現在の消費電力と比 較して増加させる必要のある消費電力の大きさを、前記動作モードテーブルを参照 して判断し、増加必要量を前記燃料電池制御部に送信する請求項 6に記載の燃料 電池システム。
[8] 前記負荷制御部は、許容された消費電力の範囲内で遷移することのできる動作モ ードを、前記動作モードテーブルを用いて判断し、当該動作モードに遷移する請求 項 7に記載の燃料電池システム。
[9] 燃料電池が発電した電力により動作する電力負荷の消費電力を増やす必要がある 場合に、要求制御部が予め電力要求情報を送信する要求制御ステップと、
前記要求制御部から前記要求情報を受け取った場合に、前記電力負荷へ前記燃 料電池が更に電力を供給することができることを条件として、燃料電池制御部が消費 電力を増加しても良レ、旨を示す許可通知を送信する燃料電池制御ステップと、 前記燃料電池制御部から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取つたこ とを条件として、前記電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御ステップと を備え、 前記負荷制御ステップは、消費電力を下げる旨の指示を前記燃料電池制御部から 受け取った場合に、消費電力を下げる燃料電池システム制御方法。
[10] 前記電力負荷の動作モードに応じた、前記電力負荷の消費電力を示す動作モー ドテーブルを管理するステップを更に備え、
前記負荷制御ステップは、要求された電力分だけ消費電力を下げるために遷移す る必要のある動作モードを、前記動作モードテーブルを参照して判断し、当該動作 モードへ遷移させる請求項 9に記載の燃料電池システム制御方法。
[11] 燃料電池と、
前記燃料電池が発電した電力により動作する電力負荷と、
前記電力負荷の消費電力を増やす必要がある場合に、予め電力要求情報を送信 する要求制御部と、
前記要求制御部から前記要求情報を受け取った場合に、前記電力負荷へ前記燃 料電池が更に電力を供給することができることを条件として、消費電力を増加しても 良い旨を示す許可通知を送信する燃料電池制御部と、
前記燃料電池制御部から、消費電力を増加して良い旨の許可通知を受け取つたこ とを条件として、前記電力負荷の消費電力を増加させる負荷制御部と
を備え、
前記負荷制御部は、消費電力を下げる旨の指示を前記燃料電池制御部から受け 取った場合に、消費電力を下げる建造物。
[12] 前記電力負荷の動作モードに応じた、前記電力負荷の消費電力を示す動作モー ドテーブルを更に備え、
前記負荷制御部は、要求された電力分だけ消費電力を下げるために遷移する必 要のある動作モードを、前記動作モードテーブルを参照して判断し、当該動作モード へ遷移させる請求項 11に記載の建造物。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007228697A (ja) * 2006-02-22 2007-09-06 Osaka Gas Co Ltd 省エネルギシステム
JP2007306661A (ja) * 2006-05-09 2007-11-22 Osaka Gas Co Ltd エネルギ供給システム
WO2011055186A1 (ja) * 2009-11-06 2011-05-12 パナソニック電工株式会社 配電システム
JP2012529257A (ja) * 2009-06-03 2012-11-15 エムバー テクノロジーズ プロプライエタリー リミテッド 電力監視システム
JP2015112014A (ja) * 2011-04-26 2015-06-18 京セラ株式会社 電力制御装置、電力制御システム及び電力制御方法
EP2787598A4 (en) * 2011-11-28 2015-08-19 Kyocera Corp POWER CONTROL DEVICE, POWER CONTROL SYSTEM, AND CURRENT CONTROL METHOD
CN108099691A (zh) * 2016-11-25 2018-06-01 现代自动车株式会社 用于控制电动机的方法和系统
US11495809B2 (en) * 2016-08-31 2022-11-08 Kyocera Corporation Power management method, power management server, local control apparatus, and power management system
US11757116B1 (en) 2022-06-10 2023-09-12 Hydrogenics Corporations Dynamic adjustment of current or power draw for fuel cell applications with enhanced transient capabilities

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130116844A1 (en) * 2009-12-03 2013-05-09 A123 Systems, Inc. Grid load synchronization device and method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001339857A (ja) * 2000-03-24 2001-12-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電力供給システム
JP2002246051A (ja) * 2001-02-21 2002-08-30 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システムの制御装置
JP2002369383A (ja) * 2001-06-06 2002-12-20 Hitachi Ltd 家電機器の制御装置
JP2003052136A (ja) * 2001-07-25 2003-02-21 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc 電力使用管理システム
JP2003197228A (ja) * 2001-12-25 2003-07-11 Toyota Motor Corp 燃料電池システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001339857A (ja) * 2000-03-24 2001-12-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電力供給システム
JP2002246051A (ja) * 2001-02-21 2002-08-30 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システムの制御装置
JP2002369383A (ja) * 2001-06-06 2002-12-20 Hitachi Ltd 家電機器の制御装置
JP2003052136A (ja) * 2001-07-25 2003-02-21 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc 電力使用管理システム
JP2003197228A (ja) * 2001-12-25 2003-07-11 Toyota Motor Corp 燃料電池システム

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007228697A (ja) * 2006-02-22 2007-09-06 Osaka Gas Co Ltd 省エネルギシステム
JP2007306661A (ja) * 2006-05-09 2007-11-22 Osaka Gas Co Ltd エネルギ供給システム
JP2012529257A (ja) * 2009-06-03 2012-11-15 エムバー テクノロジーズ プロプライエタリー リミテッド 電力監視システム
WO2011055186A1 (ja) * 2009-11-06 2011-05-12 パナソニック電工株式会社 配電システム
JP2015112014A (ja) * 2011-04-26 2015-06-18 京セラ株式会社 電力制御装置、電力制御システム及び電力制御方法
EP2787598A4 (en) * 2011-11-28 2015-08-19 Kyocera Corp POWER CONTROL DEVICE, POWER CONTROL SYSTEM, AND CURRENT CONTROL METHOD
EP3355439A1 (en) * 2011-11-28 2018-08-01 Kyocera Corporation Power control apparatus, power control system, and power control method
US10409234B2 (en) 2011-11-28 2019-09-10 Kyocera Corporation Power control apparatus, power control system, and power control method
US11495809B2 (en) * 2016-08-31 2022-11-08 Kyocera Corporation Power management method, power management server, local control apparatus, and power management system
CN108099691A (zh) * 2016-11-25 2018-06-01 现代自动车株式会社 用于控制电动机的方法和系统
CN108099691B (zh) * 2016-11-25 2022-08-02 现代自动车株式会社 用于控制电动机的方法和系统
US11757116B1 (en) 2022-06-10 2023-09-12 Hydrogenics Corporations Dynamic adjustment of current or power draw for fuel cell applications with enhanced transient capabilities

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