WO2015118844A1 - エネルギー管理装置、およびエネルギー管理方法 - Google Patents

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WO2015118844A1
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generated
fuel cell
solar cell
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新平 日比谷
義隆 手塚
賢二 中北
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present invention generally relates to an energy management device and an energy management method, and more particularly to an energy management device and an energy management method for managing a combination of a solar cell, a storage battery, and a cogeneration device.
  • a power generation system that supplies power in a customer's house (facility) using a cogeneration device such as a solar cell or a fuel cell, or a storage battery.
  • a cogeneration device such as a solar cell or a fuel cell, or a storage battery.
  • power is supplied to the load by combining the generated power of the solar battery, the generated power of the cogeneration apparatus, and the discharged power of the storage battery.
  • the generated power of the solar cell is lower than the load power
  • the generated power of the solar cell and the generated power of the fuel cell are used together to supply power to the load, and the surplus of the generated power of the fuel cell is charged to the storage battery.
  • the cogeneration apparatus generates hot water from water using exhaust heat generated during power generation, and stores the generated hot water in a hot water storage tank. The user can use the hot water in the hot water storage tank.
  • the conventional power generation system there is a system that cannot charge the storage battery with the power generated by the cogeneration device such as a fuel cell.
  • the solar battery cannot generate power at night or the like, and cannot charge the storage battery.
  • the objective is the energy management which can improve the power efficiency of the whole system including the charge to a storage battery using each power generation of a solar cell and a cogeneration apparatus. It is to provide an apparatus and an energy management method.
  • the energy management device of the present invention includes a power control unit that controls power supply to a load using a solar cell, a storage battery, and a cogeneration device, and the power control unit is configured so that the generated power of the solar cell is If the power consumption of the load is less than or equal to the load, the generated power of the cogeneration device is supplied to the load, and if the generated power of the cogeneration device is less than the power consumption of the load, the power consumption of the load and the cogeneration The difference from the generated power of the device is supplemented with the generated power of the solar battery, and the storage battery is charged using surplus power that is not consumed by the load among the generated power of the solar battery.
  • the energy management method of the present invention is a power management method for controlling power supply to a load using a solar cell, a storage battery, and a cogeneration device, and the generated power of the solar cell is equal to or less than the power consumption of the load. If the generated power of the cogeneration device is supplied to the load, and the generated power of the cogeneration device is less than the power consumption of the load, the power consumption of the load and the generated power of the cogeneration device This difference is supplemented with the generated power of the solar battery, and the storage battery is charged using surplus power that is not consumed by the load among the generated power of the solar battery.
  • the energy management device and the energy management method of the present invention have an effect that the power efficiency of the entire system including charging of the storage battery can be improved by using the generated power of the solar cell and the cogeneration device.
  • the energy management system includes a distribution board 10, a self-supporting distribution board 20, a power switch 30, a measuring device 40, a power conversion device 50, a storage battery 62, a fuel cell 63, an energy management device 81, and a display terminal 82 as main components. .
  • FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the configuration of the energy management system, and a part of the configuration of FIG. 2 is omitted.
  • a broken line indicates an AC circuit
  • a one-dot chain line indicates a DC circuit
  • a solid line indicates an information transmission path.
  • the power supply system includes four types of power sources 61, storage batteries 62, fuel cells 63, and solar cells 64 as power sources for supplying power to the load.
  • the system power source 61 is a commercial power source that a commercial power supply company such as an electric power company supplies commercial power through the distribution network.
  • the storage battery 62 is composed of a lithium ion battery or the like.
  • the fuel cell 63 is a cogeneration apparatus that uses hydrogen gas generated by reforming a fuel gas containing methane or propane, and a hot water storage tank 632 is attached to the power generation unit 631 (see FIG. 2).
  • the power generation unit 631 generates power using the fuel cell unit, and further generates hot water from water using exhaust heat generated during the power generation operation.
  • the hot water storage tank 632 stores hot water generated from water during the power generation operation of the power generation unit 631. Furthermore, when the amount of heat stored in the hot water storage tank 632 instead of hot water is insufficient, the power generation unit 631 heats the hot water in the hot water storage tank 632 using exhaust heat generated during the power generation operation.
  • “generates hot water from water using exhaust heat generated during power generation operation” means “increase the amount of hot water in hot water storage tank 632 using exhaust heat generated during power generation operation” It includes both concepts of “heating the hot water in the hot water storage tank 632 using exhaust heat”.
  • the fuel cell 63 has both functions of power generation and water heating.
  • the fuel cell 63 stops the power generation by the power generation unit 631 when the hot water storage amount of the hot water storage tank 632 becomes full.
  • the state where the hot water storage amount of the hot water storage tank 632 is full is assumed to be the full storage state where the heat storage amount of the hot water storage tank 632 reaches the upper limit (first predetermined amount).
  • the fuel cell 63 can communicate with a remote controller 63a used for managing the operation state of the fuel cell 63.
  • the solar cell 64 generates power by sunlight.
  • the solar cell 64 is illustrated as a power source capable of reverse power flow to the system power source 61.
  • the solar cell 64 is a power source that generates power using natural energy such as wind power, hydropower, and geothermal heat. Can be substituted.
  • the storage battery 62 and the fuel cell 63 are illustrated as power supplies that do not perform reverse power flow to the system power supply 61.
  • the fuel cell 63 it is also possible to use a cogeneration device that generates power using a gas engine (gas micro turbine).
  • Distribution line L1 connected to system power supply 61 is connected to distribution board 10 (see FIG. 2).
  • the distribution board 10 has a main body breaker 11 having a primary side connected to the distribution line L1 and a plurality of branch breakers 12 for branching power on the secondary side of the main circuit breaker 11 incorporated in the casing.
  • Each branch breaker 12 supplies power to the load 70 through the branch line L2.
  • a plurality of loads 70 are collectively denoted by reference numerals, but the reference numerals 70 indicate individual loads.
  • the distribution board 10 incorporates an interconnection breaker 13 and a current sensor X3.
  • the interconnection breaker 13 is connected to the primary circuit (distribution line L1) of the main breaker 11, and is inserted between the power converter 50 and the distribution line L1.
  • the interconnection breaker 13 forms a path for supplying the power generated by the solar battery 64 to the primary circuit of the main breaker 11 and forms a path for using the power received from the system power supply 61 for charging the storage battery 62.
  • the interconnection breaker 13 is a so-called remote control breaker, and is switched on / off according to an instruction from the power conversion device 50.
  • the current sensor X3 is arranged so as to detect a current passing through the main breaker 11.
  • the current sensor X ⁇ b> 3 is arranged in the distribution line L ⁇ b> 1 so as to measure the current passing through the electrical path between the connection point with the interconnection breaker 13 and the main breaker 11.
  • the current sensor X3 is arranged so as to individually detect currents of two voltage lines (U phase and W phase) of the single phase three wires.
  • the current sensor X3 assumes a current transformer having a core as a specific configuration, but may be configured to use a coreless coil (so-called Rogowski coil) or a magnetic sensor. The same applies to the current sensors X1, X2, X4 to X7 described below, and the specific configuration of each of the current sensors X1, X2, X4 to X7 conforms to the configuration of the current sensor X3.
  • One of the plurality of branch breakers 12 built in the distribution board 10 is connected to the independent distribution board 20 through a branch line L3 corresponding to a single-phase three-wire.
  • a power source switch for selecting one of the power supplied from the branch breaker 12 connected to the branch line L3 and the power supplied from the power converter 50 and supplying it to the independent distribution board 20
  • a container 30 is inserted.
  • the power switch 30 includes an electromagnetic relay that conducts and cuts off the power supplied from the branch breaker 12 connected to the branch line L3 and the power supplied from the power converter 50.
  • the independent distribution board 20 supplies power to a load 80, a measuring device 40, a measuring point switching device (to be referred to as a switching device hereinafter) 90, which will be described later, and the like that require power supply even during a power failure period when power is not supplied from the system power supply 61.
  • a plurality of loads 80 are collectively indicated by a reference numeral 80, but the reference numeral 80 indicates an individual load.
  • the load 81 is an energy management device
  • the load 82 is a display terminal, which will be referred to as the energy management device 81 and the display terminal 82 hereinafter.
  • the load 70 is referred to as a “general load”, and the load 80 is referred to as a “specific load”.
  • the specific load 80 includes an energy management device 81 and a display terminal 82.
  • the self-supporting distribution board 20 includes a main body breaker 21 and a plurality of branch breakers 22 that branch power on the secondary side of the main circuit breaker 21 in a casing.
  • the primary side of the main breaker 21 is connected to the power switch 30 and either one of the power supplied from the branch breaker 12 connected to the branch line L3 and the power supplied from the power converter 50 is used. Is supplied.
  • Each branch breaker 22 supplies power to the specific load 80, the measuring device 40, and the switching device 90 through the branch line L4.
  • the specific load 80, the measuring device 40, and the switching device 90 can be operated by the power supplied from the distribution board 10 during the energization period in which the power is supplied from the system power supply 61.
  • the specific load 80, the measuring device 40, and the switching device 90 can be operated by the power supplied from the power conversion device 50 during a power failure period in which power is not supplied from the system power supply 61.
  • one branch breaker 22 among the plurality of branch breakers 22 is connected to the fuel cell 63 through the connection line L5.
  • the power generated by the fuel cell 63 can be supplied to the specific load 80, the measuring device 40, and the switching device 90 via the connection line L5 and the independent distribution board 20.
  • the electric power generated by the fuel cell 63 can be supplied to the distribution board 10 through the main breaker 21, the electric power can also be supplied from the fuel cell 63 to the general load 70.
  • the power converter 50 includes a storage battery 62 and a solar battery 64 connected to each other, and has a function of transferring power to and from the distribution board 10 and a function of supplying power to the independent distribution board 20. 51 (see FIG. 2). Furthermore, the power conversion device 50 includes a transformer 52 that converts the power output from the power converter 51 in two lines into three lines (see FIG. 2).
  • the power converter 51 converts the DC power generated by the solar battery 64 into AC power that can be connected to the system power supply 61. Further, the power converter 51 monitors and controls the charging current and discharging current of the storage battery 62, and converts the DC power discharged by the storage battery 62 into AC power.
  • the power converter 51 includes an interconnection terminal 55 connected to the interconnection breaker 13 and an independent output unit 56 that supplies electric power to the transformer 52. Then, the power converter 51 determines whether the system power supply 61 is energized or out of power (whether or not power can be received from the system power supply 61) using the voltage between the terminals of the interconnection terminal 55.
  • the interconnection terminal 55 is connected to the distribution line L1 via the interconnection breaker 13 so that interconnection with the system power supply 61 is possible.
  • the interconnection terminal 55 is a single-phase three-wire system, is connected to the interconnection breaker 13 through the connection line L6, and the interconnection breaker 13 is connected to the distribution line L1 that is the primary side of the main breaker 11. Connected through.
  • connection line L6 is a path for supplying AC power obtained from the generated power of the solar battery 64 or the stored power of the storage battery 62 to the main breaker 11 of the distribution board 10, or the generated power of the solar battery 64 is reversed to the distribution line L1. Used as a tidal path. Further, the connection line L6 is also used as a path for charging the storage battery 62 using electric power supplied from the system power supply 61 through the distribution line L1. The output voltage between the terminals of the interconnection terminal 55 is determined by the line voltage of the system power supply 61.
  • the power converter 51 also has a function of monitoring and controlling the power flowing backward.
  • the output of the current sensor X2 is input to the power converter 51.
  • the power converter 51 determines whether or not a reverse flow from the customer's house to the system power supply 61 is generated based on the output of the current sensor X2, and the reverse flow.
  • Current sensor X2 is arranged to individually detect currents passing through two voltage lines in a single-phase three-wire.
  • the energy management system is assumed to be used in a customer's house, but is not limited to this.
  • the energy management system of the present embodiment is not limited to a customer's house, and may be used for a facility or a building such as an office or a factory.
  • the power converter 51 uses the relationship between the phase of the current monitored by the current sensor X2 and the phase of the voltage between the terminals of the interconnection terminal 55 to determine whether a reverse power flow from the customer's house to the system power supply 61 occurs. Judging.
  • the voltage between the terminals in the interconnection terminal 55 has the same voltage and the same phase as the line voltage of the distribution line L1 electrically connected to the interconnection terminal 55. Therefore, the power converter 51 uses the voltage waveform between the terminals of the interconnection terminal 55 and the current waveform monitored by the current sensor X2, and reverses the sign of an integrated value obtained by integrating the power for one period of the voltage waveform. Determine whether there is a tidal current.
  • the power converter 51 uses the output of the current sensor X2 in the same manner as described above in order to monitor whether or not the stored power of the storage battery 62 is flowing backward without being consumed at the customer's house.
  • the self-supporting output unit 56 of the power converter 51 does not output power to the transformer 52 during the energization period of the system power supply 61 and outputs power to the transformer 52 during the power failure period of the system power supply 61.
  • the self-supporting output unit 56 is a single-phase two-wire system, and is connected to the primary side of the transformer 52 by two wires, and only supplies power to the transformer 52.
  • the voltage between the terminals of the self-supporting output unit 56 is kept at a constant voltage (for example, 200V).
  • a self-supporting terminal 57 is provided on the secondary side of the transformer 52, and the power output from the self-supporting terminal 57 is derived from at least one of the solar battery 64 and the storage battery 62.
  • the self-supporting terminal 57 is connected to the power switch 30 through a connection line L7 corresponding to a single-phase three-wire.
  • the maximum power (constraint output) that can be output from the self-supporting terminal 57 is determined in advance.
  • the power converter 51 stops the output from the self-supporting output unit 56 and stops the output from the self-supporting terminal 57.
  • the power converter 51 determines whether the system power supply 61 is energized or is in a power failure using the voltage between the terminals of the interconnection terminal 55. Then, the power converter 51 controls the switching operation of the power switch 30 using the determination result of energization / power failure.
  • the power switch 30 connects the connection line L3 to the main breaker 21 of the independent distribution board 20 and connects the connection line L7 to the main breaker 21 of the independent distribution board 20 according to an instruction from the power converter 51. Switch between states. That is, the self-standing distribution board 20 is supplied with power through the distribution board 10 while power is being supplied from the system power supply 61, and is distributed from the power converter 50 during a power failure in which power from the system power supply 61 stops. Electric power is supplied without passing through the board 10.
  • the switching operation of the power switch 30 is performed by the contact signal which the power converter 51 outputs, for example, the signal form is not limited.
  • the power converter 51 transmits the determination result (power failure information) of energization / power failure to the measuring device 40. Further, the power converter 51 transmits information on the storage battery 62 (accumulated power, discharge power, device information, error information, etc.) and information on the solar cell 64 (generated power, device information, error information, etc.) to the measuring device 40. To do.
  • the communication path between the power converter 51 and the measuring device 40, the communication path between the power converter 51 and the storage battery 62, and the communication path between the power converter 51 and the solar battery 64 are, for example, in accordance with the RS485 standard. Performs serial communication conforming to specifications. It is not essential that the communication path conforms to the RS485 standard, and the communication path can also be realized by wireless communication or power line carrier communication using a wired communication path. Moreover, you may use combining these communication technologies.
  • the power conversion device 50 includes a switching instruction unit 53 that gives an instruction by a switching signal to the switching device 90.
  • the switching instruction unit 53 gives a switching signal indicating energization / power failure to the switching device 90, and this switching signal is also transmitted to the fuel cell 63 through the switching device 90.
  • this switching signal is a contact signal, for example, and the signal form is not limited.
  • the switching device 90 determines the current value monitored by the fuel cell 63 from either the current sensor X3 built in the distribution board 10 or the current sensor X5 that measures the current passing through the main breaker 21 of the independent distribution board 20. Select whether to get from. That is, the switching device 90 connects the current sensor X3 to the fuel cell 63 while the system power supply 61 is energized, and connects the current sensor X5 to the fuel cell 63 during the power failure period of the system power supply 61.
  • the fuel cell 63 determines whether or not reverse power flow has occurred based on the current monitored by the current sensors X3 and X5. That is, the fuel cell 63 uses the outputs of the current sensors X3 and X5 in order to monitor whether or not the generated power of the fuel cell 63 is flowing backward without being consumed at the customer's house. Specifically, the fuel cell 63 uses the output of the current sensor X3 in order to detect a reverse power flow to the system power supply 61 when the system power supply 61 is energized. Further, the fuel cell 63 uses the output of the current sensor X5 in order to detect a reverse power flow to the connection line L7 at the time of a power failure of the system power supply 61.
  • the outputs of the current sensors X3 and X5 are input to the fuel cell 63 via the switching device 90, and the fuel cell 63 outputs all of the outputs from the fuel cell 63 based on the outputs of the current sensors X3 and X5. It is determined whether electric power is consumed at the customer's home.
  • the electric power generated by the fuel cell 63 is monitored by the current sensor X4.
  • the current sensor X4 monitors the current passing through the connection line L5 that connects the fuel cell 63 and the branch breaker 22.
  • the output of the current sensor X4 is input to the measuring device 40, and the measuring device 40 monitors the power passing through the connection line L5.
  • the fuel cell 63 communicates with the power conversion device 50 through the switching device 90. That is, a switching signal indicating energization / power failure of the system power supply 61 is also notified from the power conversion device 50 to the fuel cell 63 through the switching device 90. Therefore, the fuel cell 63 can recognize which power is supplied from the interconnection terminal 55 or the self-supporting terminal 57 of the power conversion device 50.
  • the power conversion device 50 communicates with the remote controller 54 in order to allow the user to instruct and monitor the operation.
  • a current sensor X1 is disposed on the primary distribution line L1 of the main breaker 11 in order to measure the power received from the system power supply 61.
  • a current sensor X2 is disposed between the current sensor X1 and the main breaker 11 in order to detect a reverse power flow to the system power supply 61.
  • the current sensor X2 monitors the current at a position closer to the system power supply 61 than the connection point between the main breaker 11 and the interconnection breaker 13 in the distribution line L1.
  • the current sensor X3 is arranged so as to measure the current passing through the electric path between the connection point with the interconnection breaker 13 and the main breaker 11.
  • the current sensor X4 monitors the current passing through the connection line L5 connecting the fuel cell 63 and the branch breaker 22, and the current sensor X5 measures the current passing through the main breaker 21 of the self-supporting distribution board 20. .
  • the current sensor X6 is disposed on the branch line L2 and monitors the current supplied to the general load 70.
  • the current sensor X7 is disposed on the branch line L4 and monitors the current supplied to the specific load 80.
  • current sensor X1, X4, X6, X7 is connected to measuring device 40, and measuring device 40 acquires each current value which current sensor X1, X4, X6, X7 measured regularly.
  • the measuring device 40 measures the power received from the system power supply 61 based on the current value measured by the current sensor X1, and generates power purchase information (power purchase information, power sale information).
  • the measuring device 40 measures the generated power of the fuel cell 63 based on the current value measured by the current sensor X4, and generates power generation information (fuel cell).
  • the measuring device 40 measures the power consumption of the general load 70 based on the current value measured by the current sensor X6, and generates power consumption information (general load).
  • the measuring device 40 measures the power consumption of the specific load 80 based on the current value measured by the current sensor X7, and generates power consumption information (specific load).
  • the measurement device 40 communicates with the power conversion device 50 to thereby obtain information on the storage battery 62 (accumulated power, discharge power, device information, error information, etc.) and information on the solar cell 64 (generated power, device information, error information). Etc.), the power failure information indicating the result of energization / power failure is obtained.
  • the measuring device 40 stores the above information in the information table 401.
  • FIG. 3 is an example of the information table 401 generated by the measurement device 40.
  • the measuring device 40 uses the information on power trading, power consumption information (general load), power consumption information (specific load), storage battery 62 information, solar battery 64 information, power outage information, power generation information (fuel cell) as energy. Wireless transmission to the management device 81.
  • the energy management device 81 includes an information acquisition unit 81a, a power control unit 81b, a display data generation unit (hereinafter referred to as a data generation unit) 81c, and a device control unit 81d (see FIG. 1).
  • the energy management device 81 includes hardware such as a CPU (Central Processing Unit) and a computer-readable memory, and various programs (software) executed by the CPU. Each component of the energy management device 81 is realized by the CPU executing a program.
  • CPU Central Processing Unit
  • the energy management device 81 is configured to be capable of wireless communication with the measurement device 40.
  • the information acquisition part 81a is information on buying and selling power, power consumption information (general load), power consumption information (specific load), information on the storage battery 62, information on the solar battery 64, power failure information, and power generation information (fuel cell). Obtained from the measuring device 40.
  • the energy management device 81 is configured to be able to wirelessly communicate with the fuel cell 63, and the information acquisition unit 81a includes information on the fuel cell 63 (the amount and temperature of hot water stored in the hot water storage tank 632, device information, error information, etc.). Also get.
  • the energy management device 81 stores the above information in the information table 811.
  • FIG. 4 is an example of the information table 811 generated by the energy management device 81.
  • the energy management device 81 can communicate with the power converter 51 via the measurement device 40 by wirelessly communicating with the measurement device 40.
  • the power control unit 81b controls the power converter 51 and the fuel cell 63 based on the above information, and controls each power supply by the storage battery 62, the fuel cell 63, and the solar cell 64.
  • the power control unit 81b supplies power to the general load 70 and the specific load 80 using the power of the system power supply 61, the storage battery 62, the fuel cell 63, and the solar battery 64. Do. In addition, the power control unit 81b charges the storage battery 62 using the power of the system power supply 61 and the solar battery 64 if energized. In addition, the power control unit 81b also controls the amount of power that is reversely flowed to the system power supply 61 using the generated power of the solar battery 64 if the power is being supplied.
  • FIG. 5 shows an example of an AC power supply path while the system power supply 61 is energized.
  • the power control unit 81b supplies power to the specific load 80 using each power of the storage battery 62, the fuel cell 63, and the solar cell 64 if the system power supply 61 is in a power failure. Moreover, the electric power control part 81b will charge the storage battery 62 using the electric power of the solar cell 64, if it is during a power failure.
  • FIG. 6 shows an example of a feeding path for AC power when the system power supply 61 is in a power failure.
  • the energy management device 81 and the display terminal 82 are configured to be capable of wireless communication with each other.
  • the data generation unit 81c In response to a request from the display terminal 82, the data generation unit 81c generates display information for causing the display terminal 82 to display the above information, the control states of the power converter 51 and the fuel cell 63, and the like. Transmit to the terminal 82.
  • the display terminal 82 displays the received display information on the screen, and also makes a voice notification if necessary.
  • a dedicated terminal having a monitor screen and a speaker, a mobile phone, a personal computer, or the like is used.
  • the power consumption of the specific load 80 at the time of a power failure is the load power P0
  • the discharge power of the storage battery 62 is P2
  • the generated power of the fuel cell 63 is P3
  • the generated power of the solar battery 64 is P4, and the constraint output of the power converter 50 is Let Ps.
  • the power control unit 81b of the energy management device 81 detects a power failure based on the power failure information acquired by the information acquisition unit 81a, the power control unit 81b starts power supply to the specific load 80 using the generated power P4 of the solar cell 64. And the electric power control part 81b compares the load electric power P0 at the time of a power failure, and the restrictions output Ps of the power converter device 50 (S1). When the load power P0 is less than the constraint output Ps, the power control unit 81b compares the generated power P4 of the solar battery 64 with the load power P0 (S2).
  • the power control unit 81b determines whether or not the fuel cell 63 is generating power (S3). If the fuel cell 63 is generating power, the power control unit 81b transmits a power generation stop command to the fuel cell 63 to stop the power generation of the fuel cell 63 (S4). At this time, power is supplied to the specific load 80 using only the generated power P4 of the solar battery 64. That is, when the power control unit 81b can supply power to the specific load 80 using only the generated power P4 of the solar cell 64 during a power failure, the power control unit 81b stops the power generation of the fuel cell 63 and only the generated power P4 of the solar cell 64. Is used to supply power to the specific load 80.
  • the power control unit 81b determines whether or not the storage battery 62 is being charged using the generated power P4 of the solar battery 64 (S5). If there is surplus power of the solar cell 64 (surplus power that is not consumed by the specific load 80 in the generated power P4 of the solar cell 64), the storage battery 62 can be charged using this surplus power. If the charging of the storage battery 62 using the surplus power of the solar battery 64 has already been performed, the power control unit 81b continues to charge the storage battery 62. When the storage battery 62 is not being charged, the power control unit 81b transmits a charge start command to the power conversion device 50, and starts charging the storage battery 62 using surplus power of the solar battery 64 (S6).
  • the power control unit 81b charges the storage battery 62 using the surplus power of the solar cell 64 when power is supplied to the specific load 80 using only the generated power P4 of the solar cell 64 during a power failure.
  • the electric power control part 81b judges whether the power recovery (energization state) was detected based on the power failure information which the information acquisition part 81a acquired (S7). If power recovery is not detected, power control unit 81b returns to step S1, and if power recovery is detected, power control during power failure ends.
  • the power control unit 81b stops the power generation of the fuel cell 63 and generates power of the solar cell 64. Electric power is supplied to the specific load 80 using only the electric power P4. Furthermore, the power control unit 81 b charges the storage battery 62 using the surplus power of the solar battery 64. Therefore, the generated power P4 of the solar battery 64 during a power failure can be used effectively. Further, by stopping the power generation of the fuel cell 63, the amount of heat stored in the hot water storage tank 632 (the amount of stored hot water, the hot water temperature) can be suppressed, so that the power that the fuel cell 63 can generate at night when the solar cell 64 cannot generate power.
  • step S2 when the generated power P4 of the solar cell 64 is less than or equal to the load power P0, the power control unit 81b causes the fuel cell 63 to generate power (S8). If the fuel cell 63 is in the power generation stop state, the power control unit 81b transmits a power generation start command to the fuel cell 63 to start power generation of the fuel cell 63. If the fuel cell 63 is generating power, the power control unit 81b continues the power generation of the fuel cell 63.
  • the power control unit 81b supplies power to the specific load 80 using only the generated power P3 of the fuel cell 63. Further, if the generated power P3 of the fuel cell 63 is less than the load power P0, the power control unit 81b uses the generated power P3 of the fuel cell 63 and at least a part of the generated power P4 of the solar cell 64 to specify Power is supplied to the load 80.
  • the generated power P3 of the fuel cell 63 at this time is the total generated power that can be supplied by the fuel cell 63.
  • the power control unit 81b gives priority to the generated power P3 of the fuel cell 63 over the generated power P4 of the solar cell 64, and the specific load 80 To supply. That is, the load power P0 is covered as much as possible by the generated power P3 of the fuel cell 63, and the power shortage due to the generated power P3 of the fuel cell 63 (the difference between the load power P0 and the generated power P3 of the fuel cell 63 [P0 ⁇ P3 ]) Is supplemented with the generated power P4 of the solar cell 64.
  • the power control unit 81b compares the load power P0 with the sum of the generated power P3 of the fuel cell 63 and the generated power P4 of the solar cell 64 (referred to as total generated power [P3 + P4]) (S9). If the load power P0 is less than or equal to the total generated power [P3 + P4], the power control unit 81b performs the processes after step S5 described above. That is, if there is surplus power of the solar battery 64, the power control unit 81 b charges the storage battery 62 using the surplus power of the solar battery 64.
  • the storage battery 62 is charged using the surplus power of the solar battery 64, so that the generated power P4 of the solar battery 64 can be used effectively. That is, the power efficiency of the entire system including charging of the storage battery 62 can be improved using the generated power of the solar battery 64 and the fuel battery 63.
  • the storage battery 62 may not be charged from the fuel cell 63 due to the system configuration. Therefore, when the generated power P4 of the solar cell 64 is less than or equal to the load power P0, the fuel cell 63 can cover the power consumption of the specific load 80 as much as possible, and the surplus power of the solar cell 64 is charged to the storage battery 62, thereby It becomes possible to use electric power efficiently. Further, when the solar cell 64 cannot generate power such as at night, the fuel cell 63 can cover the power consumption of the specific load 80. Further, even when the amount of heat stored in the hot water storage tank 632 becomes full, the fuel cell 63 can generate power again if the hot water stored in the hot water storage tank 632 is reduced.
  • step S9 when the load power P0 exceeds the total generated power [P3 + P4], the power control unit 81b transmits a discharge start command to the power conversion device 50 to start the discharge control of the storage battery 62 (S10). ). Then, the power control unit 81b sets the load power P0 as the sum [P2 + P3 + P4] of the total generated power [P3 + P4] of the fuel cell 63 and the solar cell 64 and the discharge power P2 of the storage battery 62 (referred to as maximum supply power [P2 + P3 + P4]). (S11).
  • the load power P0 is equal to or less than the maximum supply power [P2 + P3 + P4]
  • the power consumption of the specific load 80 is covered by the discharge power P2 of the storage battery 62, the generated power P3 of the fuel cell 63, and the generated power P4 of the solar battery 64.
  • the electric power control part 81b judges whether the power recovery (energization state) was detected based on the power failure information which the information acquisition part 81a acquired (S7). If power recovery is not detected, power control unit 81b returns to step S1, and if power recovery is detected, power control during power failure ends.
  • the device control unit 81d When the load power P0 exceeds the maximum supply power [P2 + P3 + P4], the device control unit 81d performs stop control of the specific load 80 (S12). This stop control stops the load power P0 to be equal to or less than the maximum supply power [P2 + P3 + P4] by stopping one or more specific loads 80 having a low preset priority among all the specific loads 80.
  • the number of specific loads 80 to be stopped is determined according to the reduction amount of the load power P0. That is, when the load power P0 exceeds the maximum supply power [P2 + P3 + P4], the device control unit 81d performs the stop control of the specific load 80, thereby reducing the load power P0 below the maximum supply power [P2 + P3 + P4].
  • the device control unit 81d can perform wired communication or wireless communication with the specific load 80, and can control the operation (power on / off, operation start / stop, etc.) of the specific load 80. Further, the device control unit 81d may control not only the specific load 80 but also the operation of the general load 70.
  • step S1 when the load power P0 is equal to or greater than the constraint output Ps, the power control unit 81b sets the difference [P0 ⁇ P3] obtained by subtracting the generated power P3 of the fuel cell P3 from the load power P0 as the constraint output Ps. Compare (S13).
  • the process proceeds to step S8, and the power control unit 81b causes the fuel cell 63 to generate power. That is, the power control unit 81b causes the fuel cell 63 to generate power so that the output (self-supporting output) of the self-supporting terminal 57 of the power conversion device 50 is less than the constraint output Ps. That is, the power control unit 81b determines that the sum [Ps + P3] of the constraint output Ps and the generated power P3 of the fuel cell 63 exceeds the load power P0 when the self-sustained output of the power conversion device 50 reaches the constraint output Ps (upper limit value). If so, the fuel cell 63 is caused to generate power. Therefore, when the load power P0 is equal to or greater than the constraint output Ps, the power supply to the specific load 80 can be stabilized by using the power generated by the fuel cell 63.
  • step S12 the device control unit 81d performs stop control of the specific load 80. That is, when the self-supporting output of the power conversion device 50 reaches the restriction output Ps, the device control unit 81d performs stop control of the specific load 80, thereby reducing the self-sustained output of the power conversion device 50 to less than the restriction output Ps.
  • step S8 the load power P0 is covered by the generated power P3 of the fuel cell 63 as much as possible, and the insufficient power generated by the generated power P3 of the fuel cell 63 is supplemented by the generated power P4 of the solar cell 64.
  • step S5 which passed step S9 from step S8, the storage battery 62 is charged using the surplus electric power of the solar cell 64.
  • the electric power control part 81b will increase the ratio of the electric power P4 of the solar cell 64 among load electric power P0 in subsequent step S8, and a fuel cell among load electric power P0. It is preferable to reduce the ratio of 63 generated power P3.
  • the generated power P4 of the solar battery 64 during a power failure can be used effectively. Further, by reducing the generated power P3 of the fuel cell 63, the amount of heat stored in the hot water storage tank 632 (the amount of stored hot water, hot water temperature) can be suppressed, so that the fuel cell 63 can generate power at night when the solar cell 64 cannot generate power. Power can be secured.
  • the data generation unit 81c when the amount of hot water stored in the hot water storage tank 632 exceeds the upper limit (hot water storage amount threshold) due to power generation by the fuel cell 63, the data generation unit 81c generates a notification signal and transmits it to the display terminal 82.
  • the notification signal includes image information and audio information that request the consumer to use the hot water in the hot water storage tank 632.
  • the data generation unit 81c corresponds to a notification signal output unit.
  • the display terminal 82 displays the image information of the notification signal on the screen and notifies the audio information, thereby urging consumers to actively use hot water.
  • the amount of hot water to be used is preferably notified by the display terminal 82.
  • the amount of hot water stored in the hot water storage tank 632 is reduced by using hot water in the hot water storage tank 632 for floor heating, snow melting, bathing, and the like.
  • the amount of electric power that can be subsequently generated by the fuel cell 63 is increased, and the power generated by the fuel cell 63 can be sufficiently secured.
  • the fuel cell 63 preferably determines the amount of heat stored in the hot water storage tank 632 based on the amount of hot water stored in the hot water storage tank 632 and the temperature of hot water in the hot water storage tank 632.
  • the heat storage amount of the hot water storage tank 632 is derived using both the hot water storage amount and the hot water temperature, and when the heat storage amount determined from both the hot water storage amount and the hot water temperature is full, the power generation unit 631. Power generation due to will stop. That is, the power generation unit 631 of the fuel cell 63 can generate power when the amount of hot water stored in the hot water storage tank 632 is not full or when the temperature of the hot water in the hot water storage tank 632 is equal to or lower than a predetermined temperature.
  • the above-described energy management device 81 includes a power control unit 81b that controls power supply to the specific load 80 (load) using the solar cell 64, the storage battery 62, and the fuel cell 63 (cogeneration device).
  • the power control unit 81 b supplies the generated power of the fuel cell 63 to the specific load 80 when the generated power of the solar battery 64 is less than or equal to the power consumption of the specific load 80. Then, if the generated power of the fuel cell 63 is less than the power consumption of the specific load 80, the power control unit 81b determines the difference between the power consumption of the specific load 80 and the generated power of the fuel cell 63 as the generated power of the solar cell 64. compensate. Furthermore, the power control unit 81 b charges the storage battery 62 using surplus power that is not consumed by the specific load 80 among the generated power of the solar battery 64.
  • the energy management device 81 when the generated power of the solar cell 64 is less than or equal to the power consumption of the load 80, the energy management device 81 covers the power consumption of the load 80 with the fuel cell 63 as much as possible, and uses the surplus power of the solar cell 64 to store the storage battery 62. Is charging. Thereby, it becomes possible by using the energy management apparatus 81 to use electric power efficiently as the whole system. Further, when the solar cell 64 cannot generate power, such as at night, the fuel cell 63 can cover the power consumption of the load 80. Therefore, the energy management device 81 has an effect that the power efficiency of the entire system including charging of the storage battery 62 can be improved using the generated power of the solar battery 64 and the fuel battery 63.
  • the power control unit 81b supplies only the generated power P4 of the solar cell 64 to the load 80, and uses the surplus power of the solar cell 64. It is preferable to charge the storage battery 62 by using it.
  • surplus power is power that is not consumed by the load 80 in the generated power P4 of the solar battery 64.
  • the energy management device 81 can effectively use the generated power P4 of the solar cell 64 during a power failure.
  • the power control unit 81b supplies the solar battery 64 from the power consumption of the load 80 after the storage battery 62 is fully charged. It is preferable to increase the ratio of the generated electric power P4. Furthermore, it is preferable that the power control unit 81b reduce the ratio of the generated power P3 supplied from the fuel cell 63 in the power consumption of the load 80.
  • the energy management device 81 can effectively use the generated power P4 of the solar cell 64 during a power failure.
  • the fuel cell 63 generates hot water from water during power generation, and stops power generation when the amount of heat stored in the hot water storage tank 632 for storing the generated hot water is equal to or greater than a predetermined amount (first predetermined amount). preferable.
  • the energy management device 81 can suppress the heat storage amount (hot water storage amount, hot water temperature) of the hot water storage tank 632 by stopping the power generation of the fuel cell 63. Therefore, the energy management device 81 can sufficiently secure the power that can be generated by the fuel cell 63 at night or the like when the solar cell 64 cannot generate power.
  • a notification signal output unit (display data) that outputs a notification signal that requests the customer to use hot water in the hot water storage tank. It is preferable to include a generation unit 81c).
  • the energy management device 81 can prompt the consumer to actively use hot water.
  • the power control unit 81b converts the generated power P4 of the solar battery 64 and the generated power P2 of the storage battery 62 into AC power and supplies the load 80 with the upper limit value (constraint output Ps). It is preferable to control the power generation of the fuel cell 63 so as to be less than the value.
  • the energy management device 81 can stabilize the power supply to the specific load 80 by using the power generated by the fuel cell 63.
  • the power control unit 81b when the power consumption of the load 80 is equal to or higher than the upper limit value of the output of the power conversion device 50, the power control unit 81b preferably operates as follows. If the difference obtained by subtracting the generated power P3 of the fuel cell 63 from the power consumption of the load 80 is less than the upper limit value of the output of the power converter 50, the power control unit 81b starts the power generation of the fuel cell 63.
  • the energy management device 81 can stabilize the power supply to the specific load 80.
  • the energy management method described above is a power management method for controlling power supply to a specific load 80 (load) using the solar cell 64, the storage battery 62, and the fuel cell 63 (cogeneration device).
  • the generated power of the solar cell 64 is less than or equal to the power consumption of the specific load 80
  • the generated power of the fuel cell 63 is supplied to the specific load 80.
  • the power control unit 81b determines the difference between the power consumption of the specific load 80 and the generated power of the fuel cell 63 as the generated power of the solar cell 64. compensate.
  • the power control unit 81 b charges the storage battery 62 using surplus power that is not consumed by the specific load 80 among the generated power of the solar battery 64.
  • this energy management method may be a method using the operation of the display data generation unit 81c (notification signal output unit) described in the embodiment.
  • the energy management method has an effect that the power efficiency of the entire system including charging of the storage battery 62 can be improved using the generated power of the solar battery 64 and the fuel battery 63.
  • the program of the present embodiment is a program that causes a computer to control the power supply to the specific load 80 (load) using the solar cell 64, the storage battery 62, and the fuel cell 63 (cogeneration device).
  • the program causes the computer to supply the generated power of the fuel cell 63 to the specific load 80 when the generated power of the solar battery 64 is less than or equal to the power consumption of the specific load 80.
  • the program causes the computer to calculate the difference between the power consumption of the specific load 80 and the generated power of the fuel cell 63 as the generated power of the solar cell 64. Make up.
  • the program causes the computer to charge the storage battery 62 using surplus power that is not consumed by the specific load 80 among the generated power of the solar battery 64.
  • this program may be a program that causes a computer to realize the function of the display data generation unit 81c (notification signal output unit) described in the embodiment.
  • This program has an effect that the power efficiency of the entire system including charging of the storage battery 62 can be improved using the generated power of the solar battery 64 and the fuel battery 63.
  • the above-described program may be provided in a state of being stored in a computer-readable storage medium, or may be provided through an electric communication line such as the Internet.

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Abstract

　太陽電池およびコージェネレーション装置の各発電電力を用いて、蓄電池への充電を含むシステム全体の電力効率を向上させることができるエネルギー管理装置を提供する。エネルギー管理装置（８１）の電力制御部（８１ｂ）は、停電時において、太陽電池６４の発電電力が負荷電力以下である場合、燃料電池６３の発電電力を特定負荷（８０）へ供給させる。電力制御部（８１ｂ）は、燃料電池（６３）の発電電力が負荷電力未満であれば、負荷電力と燃料電池（６３）の発電電力との差分を太陽電池（６４）の発電電力で補う。電力制御部（８１ｂ）は、太陽電池（６４）の発電電力のうち特定負荷（８０）で消費されない余剰電力を用いて蓄電池（６２）を充電させる。

Description

エネルギー管理装置、およびエネルギー管理方法
　本発明は、一般にエネルギー管理装置、およびエネルギー管理方法、より詳細には太陽電池と蓄電池とコージェネレーション装置とを組み合わせて管理するエネルギー管理装置、およびエネルギー管理方法に関する。
　従来、太陽電池、燃料電池等のコージェネレーション装置、蓄電池を用いて、需要家宅（ｆａｃｉｌｉｔｙ）内の電力供給を行う発電システムがある。この種のシステムでは、太陽電池の発電電力、コージェネレーション装置の発電電力、蓄電池の放電電力を組み合わせて、負荷へ電力を供給する。例えば、太陽電池の発電電力が負荷電力を下回っている場合、太陽電池の発電電力と燃料電池の発電電力とを併用して負荷へ電力供給し、燃料電池の発電電力の余剰分は蓄電池の充電に用いられる（例えば、日本国特許公開番号２０１０－２５９３０３参照）。
　また、コージェネレーション装置は、発電時に生じる排熱を利用して水から湯を生成し、この生成した湯を貯湯タンクに貯める。ユーザは、この貯湯タンク内の湯を使用することができる。
　従来の発電システムでは、燃料電池等のコージェネレーション装置の発電電力を蓄電池に充電することが不可能なシステムがある。また、太陽電池は、夜間等では発電不能になり、蓄電池への充電を行うことができない。
　このような発電システムにおいて、太陽電池およびコージェネレーション装置の各発電電力を用いて、蓄電池への充電を含むシステム全体の電力効率を向上させることが求められている。
　本発明は、上記事由に鑑みてなされており、その目的は、太陽電池およびコージェネレーション装置の各発電電力を用いて、蓄電池への充電を含むシステム全体の電力効率を向上させることができるエネルギー管理装置、およびエネルギー管理方法を提供することにある。
　本発明のエネルギー管理装置は、太陽電池と、蓄電池と、コージェネレーション装置とを用いた負荷への電力供給を制御する電力制御部を備え、前記電力制御部は、前記太陽電池の発電電力が前記負荷の消費電力以下である場合、前記コージェネレーション装置の発電電力を前記負荷へ供給させ、前記コージェネレーション装置の発電電力が前記負荷の消費電力未満であれば、前記負荷の消費電力と前記コージェネレーション装置の発電電力との差分を前記太陽電池の発電電力で補い、前記太陽電池の発電電力のうち前記負荷で消費されない余剰電力を用いて前記蓄電池を充電させることを特徴とする。
　本発明のエネルギー管理方法は、太陽電池と、蓄電池と、コージェネレーション装置とを用いた負荷への電力供給を制御する電力管理方法であって、前記太陽電池の発電電力が前記負荷の消費電力以下である場合、前記コージェネレーション装置の発電電力を前記負荷へ供給させ、前記コージェネレーション装置の発電電力が前記負荷の消費電力未満であれば、前記負荷の消費電力と前記コージェネレーション装置の発電電力との差分を前記太陽電池の発電電力で補い、前記太陽電池の発電電力のうち前記負荷で消費されない余剰電力を用いて前記蓄電池を充電させることを特徴とする。
　本発明のエネルギー管理装置、エネルギー管理方法は、太陽電池およびコージェネレーション装置の各発電電力を用いて、蓄電池への充電を含むシステム全体の電力効率を向上させることができるという効果がある。
実施形態のエネルギー管理装置を用いたエネルギー管理システムの概略を示すブロック図である。 実施形態のエネルギー管理システムの全体構成を示す構成図である。 実施形態の計測装置が生成した情報テーブルの一例を示すテーブル図である。 実施形態のエネルギー管理装置が生成した情報テーブルの一例を示すテーブル図である。 実施形態において、系統電源が通電中における交流電力の給電路の一例を示すブロック図である。 実施形態において、系統電源が停電中における交流電力の給電路の一例を示すブロック図である。 実施形態の停電時の電力制御を示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
　　（実施形態）
　エネルギー管理システム（電力管理システム）の全体構成を、図２に示す。エネルギー管理システムは、分電盤１０、自立分電盤２０、電源切替器３０、計測装置４０、電力変換装置５０、蓄電池６２、燃料電池６３、エネルギー管理装置８１、表示端末８２を主構成として備える。
　さらに、図１は、エネルギー管理システムの構成の概略を示すブロック図であり、図２の構成の一部を省略している。図１において、破線は交流電路を示し、一点鎖線は直流電路を示し、実線は情報の伝達経路を示す。
　まず、電力供給システムは、負荷に電力を供給する電源として、系統電源６１と、蓄電池６２と、燃料電池６３と、太陽電池６４との４種類を備える。
　系統電源６１は、電力会社のような電力供給事業者が配電網を通して商用電力を供給する商用電源である。
　蓄電池６２は、リチウムイオン電池等で構成される。
　燃料電池６３は、メタンあるいはプロパンを含む燃料ガスの改質により生成した水素ガスを用いるコージェネレーション装置であって、発電ユニット６３１に貯湯タンク６３２が付設されている（図２参照）。発電ユニット６３１は、燃料電池ユニットを用いた発電を行い、さらには発電動作時に生じる排熱を利用して水から湯を生成する。貯湯タンク６３２は、発電ユニット６３１の発電動作時に水から生成された湯を貯める。さらに、発電ユニット６３１は、貯湯タンク６３２内で湯に代えて蓄えている熱量が不足する場合、発電動作時に生じる排熱を利用して、貯湯タンク６３２内の湯を加熱する。すなわち、「発電動作時に生じる排熱を利用して水から湯を生成する」とは、「発電動作時に生じる排熱を利用して貯湯タンク６３２内の湯量を増やす」こと、「発電動作時に生じる排熱を利用して貯湯タンク６３２内の湯を加熱する」ことの両方の概念を含む。
　上述のように、燃料電池６３は、発電と湯沸かしとの両方の機能を有している。そして、燃料電池６３は、貯湯タンク６３２の貯湯量が満量状態になれば、発電ユニット６３１による発電を停止する。ここで、貯湯タンク６３２の貯湯量が満量になった状態を、貯湯タンク６３２の蓄熱量が上限（第１の所定量）に達した満蓄状態とする。
　また、燃料電池６３は、燃料電池６３の動作状態の管理に用いるリモコン６３ａと通信可能である。
　太陽電池６４は、太陽光による発電を行う。
　本実施形態では、系統電源６１への電力の逆潮流が可能な電源として、太陽電池６４を例示しているが、太陽電池６４は、風力、水力、地熱などの自然エネルギーを用いて発電する電源に代えることが可能である。また、本実施形態では、蓄電池６２と燃料電池６３とは、系統電源６１への電力の逆潮流を行わない電源として例示している。また、燃料電池６３に代えて、ガスエンジン（ガスマイクロタービン）を用いて発電するコージェネレーション装置を用いることも可能である。
　系統電源６１に接続された配電線Ｌ１は分電盤１０に接続される（図２参照）。
　分電盤１０は、配電線Ｌ１に１次側を接続した主幹ブレーカ１１と、主幹ブレーカ１１の２次側において電力を分岐させる複数個の分岐ブレーカ１２とを筐体に内蔵している。それぞれの分岐ブレーカ１２は、分岐線Ｌ２を通して負荷７０に電力を供給する。図２では複数個の負荷７０に一括して符号を付しているが、符号７０は個々の負荷を意味する。
　さらに分電盤１０は、連系ブレーカ１３と、電流センサＸ３とを内蔵する。連系ブレーカ１３は、主幹ブレーカ１１の１次側の電路（配電線Ｌ１）に接続され、電力変換装置５０と配電線Ｌ１との間に挿入される。連系ブレーカ１３は、太陽電池６４の発電電力を主幹ブレーカ１１の１次側の電路に供給する経路を形成し、また、系統電源６１から受電した電力を蓄電池６２の充電に用いる経路を形成する。連系ブレーカ１３は、いわゆるリモコンブレーカであって、電力変換装置５０からの指示によりオン／オフを切り替える。
　電流センサＸ３は、主幹ブレーカ１１を通過する電流を検出するように配置される。図２の例では、配電線Ｌ１において、連系ブレーカ１３との接続点と、主幹ブレーカ１１との間の電路を通過する電流を計測するように電流センサＸ３が配置されている。電流センサＸ３は、単相３線の２本の電圧線（Ｕ相とＷ相）の電流を個別に検出するように配置される。
　電流センサＸ３は、具体的な構成としてコアを備える電流トランスを想定しているが、コアレスコイル（いわゆるロゴスキーコイル）あるいは磁気センサを用いる構成であってもよい。以下に説明する電流センサＸ１，Ｘ２，Ｘ４～Ｘ７も同様であり、それぞれの電流センサＸ１，Ｘ２，Ｘ４～Ｘ７の具体的な構成は電流センサＸ３の構成に準じる。
　分電盤１０に内蔵された複数個の分岐ブレーカ１２のうちの１個は、単相３線に対応した分岐線Ｌ３を通して自立分電盤２０に接続される。分岐線Ｌ３には、当該分岐線Ｌ３と接続された分岐ブレーカ１２から供給される電力と、電力変換装置５０から供給される電力との一方を選択して自立分電盤２０に供給する電源切替器３０が挿入されている。電源切替器３０は、分岐線Ｌ３と接続された分岐ブレーカ１２から供給される電力、電力変換装置５０から供給される電力のそれぞれを導通・遮断する電磁継電器を備える。
　自立分電盤２０は、系統電源６１から電力が供給されない停電期間でも給電が必要になる負荷８０、計測装置４０、後述する計測点切替装置（以下、切替装置という）９０等に電力を供給する経路を形成する。図２では複数個の負荷８０に一括して符号を付しているが符号８０は個々の負荷を意味する。また、負荷８０のうち、負荷８１はエネルギー管理装置であり、負荷８２は表示端末であり、以降、エネルギー管理装置８１、表示端末８２と称す。
　また、負荷７０と負荷８０とを区別するために、負荷７０を「一般負荷」と呼び、負荷８０を「特定負荷」と称す。なお、特定負荷８０には、エネルギー管理装置８１、表示端末８２が含まれる。
　自立分電盤２０は、主幹ブレーカ２１と、主幹ブレーカ２１の２次側において電力を分岐させる複数個の分岐ブレーカ２２とを筐体に内蔵する。主幹ブレーカ２１の１次側は、電源切替器３０に接続しており、分岐線Ｌ３と接続された分岐ブレーカ１２から供給される電力と、電力変換装置５０から供給される電力とのいずれか一方が供給される。それぞれの分岐ブレーカ２２は、分岐線Ｌ４を通して、特定負荷８０、計測装置４０、切替装置９０に電力を供給する。
　特定負荷８０、計測装置４０、切替装置９０は、系統電源６１から電力が供給されている通電期間に、分電盤１０から供給される電力によって動作可能となる。また、特定負荷８０、計測装置４０、切替装置９０は、系統電源６１から電力が供給されていない停電期間に、電力変換装置５０から供給される電力によって動作可能となる。
　また、複数個の分岐ブレーカ２２のうちの１個の分岐ブレーカ２２は、接続線Ｌ５を通して燃料電池６３に接続される。燃料電池６３の発電電力は、接続線Ｌ５、自立分電盤２０を経由して特定負荷８０、計測装置４０、切替装置９０に供給可能になる。また、燃料電池６３が発電した電力は、主幹ブレーカ２１を通して、分電盤１０にも供給可能であるから、燃料電池６３から一般負荷７０にも電力が供給可能である。
　電力変換装置５０は、蓄電池６２と太陽電池６４とが接続され、分電盤１０との間で電力の授受を行う機能と、自立分電盤２０に電力を供給する機能とを有する電力変換器５１を備える（図２参照）。さらに、電力変換装置５０は、電力変換器５１から２線で出力される電力を３線に変換するトランス５２を備える（図２参照）。
　電力変換器５１は、太陽電池６４が発電した直流電力を、系統電源６１に連系可能な交流電力に変換する。また、電力変換器５１は、蓄電池６２の充電電流および放電電流を監視・制御し、蓄電池６２が放電する直流電力を交流電力に変換する。
　さらに電力変換器５１は、連系ブレーカ１３に接続される連系端子５５と、トランス５２に電力を供給する自立出力部５６とを備える。そして、電力変換器５１は、系統電源６１が通電中であるか停電中であるか（系統電源６１から受電可能か否か）を、連系端子５５における端子間の電圧を用いて判断する。
　連系端子５５は、連系ブレーカ１３を介して配電線Ｌ１に接続され、系統電源６１が通電中に系統連系が可能になっている。具体的には、連系端子５５は、単相３線式であって、接続線Ｌ６を通して連系ブレーカ１３と接続され、主幹ブレーカ１１の１次側である配電線Ｌ１に連系ブレーカ１３を介して接続される。
　接続線Ｌ６は、太陽電池６４の発電電力あるいは蓄電池６２の蓄電電力から得られた交流電力を分電盤１０の主幹ブレーカ１１に供給する経路、あるいは太陽電池６４の発電電力を配電線Ｌ１に逆潮流させる経路として用いられる。また、接続線Ｌ６は、配電線Ｌ１を通して系統電源６１から供給される電力を用いて蓄電池６２を充電する経路としても用いられる。連系端子５５の端子間の出力電圧は、系統電源６１の線間電圧によって決められる。
　太陽電池６４の発電電力のうち、需要家宅で利用されない余剰電力は配電線Ｌ１側に逆潮流しており、電力変換器５１は、逆潮流する電力を監視・制御する機能も有する。電流センサＸ２の出力は電力変換器５１に入力され、電力変換器５１は、電流センサＸ２の出力に基づいて需要家宅から系統電源６１に対する逆潮流が生じているか否か、および逆潮流している電力を判断する。電流センサＸ２は、単相３線における２本の電圧線を通過する電流を個別に検出するように配置される。なお、本実施形態では、エネルギー管理システムは、需要家宅に用いられることを想定しているが、これに限定されない。本実施形態のエネルギー管理システムは、需要家宅に限らず、オフィスや工場等の施設、建物に用いられてもよい。
　電力変換器５１は、電流センサＸ２が監視する電流の位相と、連系端子５５における端子間の電圧の位相との関係を用いて、需要家宅から系統電源６１に対する逆潮流が生じているか否かを判断する。連系端子５５における端子間の電圧は、連系端子５５に電気的に接続された配電線Ｌ１の線間電圧と同電圧かつ同位相になる。したがって、電力変換器５１は、連系端子５５における端子間の電圧波形と、電流センサＸ２が監視する電流波形とを用い、電圧波形の１周期分について電力を積分した積分値の符号によって、逆潮流が生じているか否かを判断する。
　また、蓄電池６２は、系統電源６１に対する電力の逆潮流を行わない。そこで、電力変換器５１は、蓄電池６２の蓄電電力が需要家宅で消費されずに逆潮流しているか否かを監視するためにも、電流センサＸ２の出力を上記同様に用いる。
　一方、電力変換器５１の自立出力部５６は、系統電源６１の通電期間にはトランス５２に電力を出力せず、系統電源６１の停電期間にはトランス５２に電力を出力する。自立出力部５６は単相２線式であって、トランス５２の１次側と２線で接続され、トランス５２への電力供給のみを行う。自立出力部５６の端子間の電圧は定電圧（たとえば、２００Ｖ）に保たれる。そして、トランス５２の２次側には自立端子５７が設けられており、この自立端子５７が出力する電力は、太陽電池６４と蓄電池６２との少なくとも一方に由来する。自立端子５７は、単相３線に対応した接続線Ｌ７を通して電源切替器３０に接続される。また、電力変換装置５０は、自立端子５７から出力可能な最大電力（制約出力）が予め決められている。そして、自立端子５７の出力が制約出力を上回ると、電力変換器５１は、自立出力部５６からの出力を停止して、自立端子５７からの出力を停止させる。
　電力変換器５１は、系統電源６１が通電中であるか停電中であるかを、連系端子５５における端子間の電圧を用いて判断する。そして、電力変換器５１は、通電／停電の判断結果を用いて、電源切替器３０の切替動作を制御する。電源切替器３０は、電力変換器５１からの指示により、自立分電盤２０の主幹ブレーカ２１に接続線Ｌ３を接続する状態と、自立分電盤２０の主幹ブレーカ２１に接続線Ｌ７を接続する状態とを切り替える。つまり、自立分電盤２０は、系統電源６１から電力が供給されている通電中に分電盤１０を通して電力が供給され、系統電源６１からの電力が停止する停電中に電力変換装置５０から分電盤１０を通さずに電力が供給される。なお、電源切替器３０の切替動作は、電力変換器５１が出力する例えば接点信号によって行われるが、その信号形態は限定されない。
　また、電力変換器５１は、通電／停電の判断結果（停電情報）を、計測装置４０へ送信する。さらに、電力変換器５１は、蓄電池６２の情報（蓄電電力、放電電力、機器情報、エラー情報等）、太陽電池６４の情報（発電電力、機器情報、エラー情報等）を、計測装置４０へ送信する。
　なお、図２において、電力変換器５１－計測装置４０間の通信経路、電力変換器５１－蓄電池６２間の通信経路、電力変換器５１－太陽電池６４間の通信経路は、例えば、ＲＳ４８５規格に準じた仕様のシリアル通信を行う。なお、この通信路は、ＲＳ４８５規格に準じた仕様であることは必須ではなく、無線通信、または有線通信路を用いた電力線搬送通信によっても実現可能である。また、これらの通信技術を組み合わせて用いてもよい。
　さらに、電力変換装置５０は、切替装置９０に切替信号による指示を与える切替指示部５３を備える。切替指示部５３は、通電／停電を示す切替信号を切替装置９０に与え、この切替信号は切替装置９０を通して燃料電池６３にも伝送される。なお、この切替信号は、例えば接点信号であり、その信号形態は限定されない。
　切替装置９０は、燃料電池６３が監視する電流値を、分電盤１０に内蔵された電流センサＸ３と、自立分電盤２０の主幹ブレーカ２１を通過する電流を計測する電流センサＸ５とのどちらから取得するかを選択する。すなわち、切替装置９０は、系統電源６１が通電中には電流センサＸ３を燃料電池６３に接続し、系統電源６１の停電期間には電流センサＸ５を燃料電池６３に接続する。
　燃料電池６３は、本実施形態においては電力の逆潮流を行わないから、電流センサＸ３，Ｘ５が監視する電流に基づいて、逆潮流の発生の有無を判断する。すなわち、燃料電池６３は、燃料電池６３の発電電力が、需要家宅で消費されずに逆潮流しているか否かを監視するために、電流センサＸ３，Ｘ５の各出力を用いる。具体的に、燃料電池６３は、系統電源６１の通電時において系統電源６１に対する電力の逆潮流を検出するために、電流センサＸ３の出力を用いる。また、燃料電池６３は、系統電源６１の停電時において接続線Ｌ７側への電力の逆潮流を検出するために、電流センサＸ５の出力を用いる。
　すなわち、電流センサＸ３，Ｘ５の各出力は、切替装置９０を介して燃料電池６３に入力され、燃料電池６３は、電流センサＸ３，Ｘ５の各出力に基づいて、燃料電池６３から出力された全電力が需要家宅で消費されているか否かを判断する。
　また、燃料電池６３が発電した電力は、電流センサＸ４によって監視される。電流センサＸ４は、燃料電池６３と分岐ブレーカ２２とを接続する接続線Ｌ５を通過する電流を監視する。そして、電流センサＸ４の出力は計測装置４０に入力され、計測装置４０は接続線Ｌ５を通過する電力を監視する。
　また、燃料電池６３は、電力変換装置５０との間で切替装置９０を通して通信する。つまり、系統電源６１の通電／停電を示す切替信号が、電力変換装置５０から切替装置９０を通して燃料電池６３にも通知される。したがって、燃料電池６３は、電力変換装置５０の連系端子５５と自立端子５７とのどちらから電力供給がなされているかを認識することができる。
　また、電力変換装置５０は、利用者による動作の指示および監視を可能にするために、リモコン５４と通信する。
　需要家宅において主幹ブレーカ１１の１次側の配電線Ｌ１には、系統電源６１から受電した電力を計量するために電流センサＸ１が配置される。
　また、配電線Ｌ１において、電流センサＸ１と主幹ブレーカ１１との間には、系統電源６１への逆潮流を検出するために、電流センサＸ２が配置される。電流センサＸ２は、配電線Ｌ１において主幹ブレーカ１１と連系ブレーカ１３との接続点より系統電源６１に近い位置で電流を監視する。
　また、配電線Ｌ１において、連系ブレーカ１３との接続点と、主幹ブレーカ１１との間の電路を通過する電流を計測するように、電流センサＸ３が配置されている。また、電流センサＸ４は、燃料電池６３と分岐ブレーカ２２とを接続する接続線Ｌ５を通過する電流を監視し、電流センサＸ５は、自立分電盤２０の主幹ブレーカ２１を通過する電流を計測する。
　また、電流センサＸ６は、分岐線Ｌ２に配置されて、一般負荷７０に供給される電流を監視する。電流センサＸ７は、分岐線Ｌ４に配置されて、特定負荷８０に供給される電流を監視する。
　そして、計測装置４０には、電流センサＸ１，Ｘ４，Ｘ６，Ｘ７が接続されており、計測装置４０は、電流センサＸ１，Ｘ４，Ｘ６，Ｘ７が計測した各電流値を定期的に取得する。
　計測装置４０は、電流センサＸ１が計測した電流値に基づいて系統電源６１から受電した電力を計測し、売買電情報（買電情報、売電情報）を生成する。また、計測装置４０は、電流センサＸ４が計測した電流値に基づいて燃料電池６３の発電電力を計測し、発電情報（燃料電池）を生成する。また、計測装置４０は、電流センサＸ６が計測した電流値に基づいて一般負荷７０の消費電力を計測し、消費電力情報（一般負荷）を生成する。また、計測装置４０は、電流センサＸ７が計測した電流値に基づいて特定負荷８０の消費電力を計測し、消費電力情報（特定負荷）を生成する。
　さらに、計測装置４０は、電力変換装置５０と通信することによって、蓄電池６２の情報（蓄電電力、放電電力、機器情報、エラー情報等）、太陽電池６４の情報（発電電力、機器情報、エラー情報等）、通電／停電の判断結果を示す停電情報を取得する。
　計測装置４０は、上記各情報を情報テーブル４０１に格納する。図３は、計測装置４０が生成した情報テーブル４０１の一例である。
　そして、計測装置４０は、売買電情報、消費電力情報（一般負荷）、消費電力情報（特定負荷）、蓄電池６２の情報、太陽電池６４の情報、停電情報、発電情報（燃料電池）を、エネルギー管理装置８１へ無線送信する。
　エネルギー管理装置８１は、情報取得部８１ａと、電力制御部８１ｂと、表示データ生成部（以下、データ生成部という）８１ｃと、機器制御部８１ｄとを備える（図１参照）。エネルギー管理装置８１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やコンピュータで読み取り可能なメモリ等のハードウェアと、ＣＰＵで実行される種々のプログラム（ソフトウェア）とで構成される。エネルギー管理装置８１の各構成要素は、プログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。
　エネルギー管理装置８１は、計測装置４０と無線通信可能に構成されている。そして、情報取得部８１ａは、売買電情報、消費電力情報（一般負荷）、消費電力情報（特定負荷）、蓄電池６２の情報、太陽電池６４の情報、停電情報、発電情報（燃料電池）を、計測装置４０から取得する。さらに、エネルギー管理装置８１は、燃料電池６３と無線通信可能に構成されており、情報取得部８１ａは、燃料電池６３の情報（貯湯タンク６３２の貯湯量および湯温、機器情報、エラー情報等）も取得する。エネルギー管理装置８１は、上記各情報を情報テーブル８１１に格納する。図４は、エネルギー管理装置８１が生成した情報テーブル８１１の一例である。さらに、エネルギー管理装置８１は、計測装置４０と無線通信することによって、計測装置４０経由で電力変換器５１と通信可能である。
　そして、電力制御部８１ｂは、上記各情報に基づいて、電力変換器５１および燃料電池６３を制御して、蓄電池６２、燃料電池６３、太陽電池６４による各電力供給を制御する。
　例えば、電力制御部８１ｂは、系統電源６１が通電中であれば、系統電源６１、蓄電池６２、燃料電池６３、太陽電池６４の各電力を用いて、一般負荷７０、特定負荷８０へ電力供給を行う。また、電力制御部８１ｂは、通電中であれば、系統電源６１、太陽電池６４の各電力を用いて、蓄電池６２を充電する。また、電力制御部８１ｂは、通電中であれば、太陽電池６４の発電電力を用いて系統電源６１へ逆潮流させる電力量も制御する。図５は、系統電源６１が通電中における交流電力の給電路の一例を示す。
　また、電力制御部８１ｂは、系統電源６１が停電中であれば、蓄電池６２、燃料電池６３、太陽電池６４の各電力を用いて、特定負荷８０へ電力供給を行う。また、電力制御部８１ｂは、停電中であれば、太陽電池６４の電力を用いて蓄電池６２を充電する。図６は、系統電源６１が停電中における交流電力の給電路の一例を示す。
　そして、エネルギー管理装置８１および表示端末８２は、互いに無線通信可能に構成されている。データ生成部８１ｃは、表示端末８２からの要求に応じて、上記の各情報、電力変換器５１および燃料電池６３の各制御状態等を表示端末８２に表示させるための表示情報を生成し、表示端末８２へ送信する。表示端末８２は、受信した表示情報を画面に表示し、必要であれば音声通知も行う。表示端末８２は、モニタ画面およびスピーカ等を備えた専用端末、携帯電話、パーソナルコンピュータ等を用いる。
　次に、本発明の要旨である、エネルギー管理装置８１による停電時の電力制御について、図７のフローチャートを用いて説明する。なお、停電時における特定負荷８０の消費電力を負荷電力Ｐ０、蓄電池６２の放電電力をＰ２、燃料電池６３の発電電力をＰ３、太陽電池６４の発電電力をＰ４、電力変換装置５０の制約出力をＰｓとする。
　エネルギー管理装置８１の電力制御部８１ｂは、情報取得部８１ａが取得した停電情報に基づいて停電を検出すると、太陽電池６４の発電電力Ｐ４を用いた特定負荷８０への電力供給を開始する。そして、電力制御部８１ｂは、停電時の負荷電力Ｐ０と電力変換装置５０の制約出力Ｐｓとを比較する（Ｓ１）。負荷電力Ｐ０が制約出力Ｐｓ未満である場合、電力制御部８１ｂは、太陽電池６４の発電電力Ｐ４と負荷電力Ｐ０とを比較する（Ｓ２）。太陽電池６４の発電電力Ｐ４が負荷電力Ｐ０を上回る場合、電力制御部８１ｂは、燃料電池６３が発電中か否かを判定する（Ｓ３）。燃料電池６３が発電中であれば、電力制御部８１ｂは燃料電池６３へ発電停止指令を送信して、燃料電池６３の発電を停止させる（Ｓ４）。このとき、太陽電池６４の発電電力Ｐ４のみを用いて特定負荷８０へ電力供給される。すなわち、電力制御部８１ｂは、停電中に太陽電池６４の発電電力Ｐ４のみを用いて特定負荷８０へ電力供給可能である場合、燃料電池６３の発電を停止させ、太陽電池６４の発電電力Ｐ４のみを用いて特定負荷８０へ電力を供給する。
　次に電力制御部８１ｂは、太陽電池６４の発電電力Ｐ４を用いて蓄電池６２を充電している充電中であるか否かを判定する（Ｓ５）。太陽電池６４の余剰電力（太陽電池６４の発電電力Ｐ４のうち特定負荷８０で消費されない余剰電力）があれば、蓄電池６２はこの余剰電力を用いて充電可能となる。電力制御部８１ｂは、太陽電池６４の余剰電力を用いた蓄電池６２の充電が既に実行されていれば、この蓄電池６２の充電を継続させる。電力制御部８１ｂは、蓄電池６２が充電中でない場合、電力変換装置５０へ充電開始指令を送信し、太陽電池６４の余剰電力を用いた蓄電池６２の充電を開始させる（Ｓ６）。
　すなわち、電力制御部８１ｂは、停電中に太陽電池６４の発電電力Ｐ４のみを用いて特定負荷８０へ電力している場合、この太陽電池６４の余剰電力を用いて蓄電池６２を充電する。
　そして、電力制御部８１ｂは、情報取得部８１ａが取得した停電情報に基づいて復電（通電状態）を検出したか否かを判断する（Ｓ７）。電力制御部８１ｂは、復電を検出しなければ、ステップＳ１に戻り、復電を検出すれば、停電時の電力制御を終了する。
　上述のように、電力制御部８１ｂは、停電中に太陽電池６４の発電電力Ｐ４のみを用いて特定負荷８０へ電力供給可能である場合、燃料電池６３の発電を停止させ、太陽電池６４の発電電力Ｐ４のみを用いて特定負荷８０へ電力を供給する。さらに電力制御部８１ｂは、太陽電池６４の余剰電力を用いて蓄電池６２を充電する。したがって、停電中における太陽電池６４の発電電力Ｐ４を有効に使用できる。さらに燃料電池６３の発電を停止させることによって、貯湯タンク６３２の蓄熱量（貯湯量、湯温）を抑えることができるので、太陽電池６４が発電できなくなる夜間等に燃料電池６３が発電可能な電力を十分に確保することができる。すなわち、停電中に太陽電池６４の発電電力のみを用いて特定負荷８０へ電力供給可能である場合に、燃料電池６３、太陽電池６４の各発電電力を有効に用いて、システム全体としての発電能力を効率的に利用することができる。また一般に、燃料電池６３を用いずに太陽電池６４を用いることで、発電コストを下げることができる。
　また、ステップＳ２において、太陽電池６４の発電電力Ｐ４が負荷電力Ｐ０以下である場合、電力制御部８１ｂは、燃料電池６３の発電を実行させる（Ｓ８）。燃料電池６３が発電停止状態であれば、電力制御部８１ｂは、燃料電池６３へ発電開始指令を送信し、燃料電池６３の発電を開始させる。燃料電池６３が発電中であれば、電力制御部８１ｂは燃料電池６３の発電を継続させる。
　そして、電力制御部８１ｂは、燃料電池６３の発電電力Ｐ３が負荷電力Ｐ０以上であれば、燃料電池６３の発電電力Ｐ３のみを用いて特定負荷８０へ電力供給する。また、電力制御部８１ｂは、燃料電池６３の発電電力Ｐ３が負荷電力Ｐ０未満であれば、燃料電池６３の発電電力Ｐ３と、太陽電池６４の発電電力Ｐ４の少なくとも一部とを用いて、特定負荷８０へ電力供給する。このときの燃料電池６３の発電電力Ｐ３は、燃料電池６３が供給可能な全発電電力となる。
　上述のように、太陽電池６４の発電電力Ｐ４が負荷電力Ｐ０以下である場合、電力制御部８１ｂは、燃料電池６３の発電電力Ｐ３を、太陽電池６４の発電電力Ｐ４より優先させて特定負荷８０へ供給する。すなわち、負荷電力Ｐ０は、燃料電池６３の発電電力Ｐ３で可能な限り賄われ、燃料電池６３の発電電力Ｐ３による不足電力（負荷電力Ｐ０と燃料電池６３の発電電力Ｐ３との差分［Ｐ０－Ｐ３］）を太陽電池６４の発電電力Ｐ４で補う。
　次に、電力制御部８１ｂは、負荷電力Ｐ０を、燃料電池６３の発電電力Ｐ３と太陽電池６４の発電電力Ｐ４との和（総発電電力［Ｐ３＋Ｐ４］と称す）と比較する（Ｓ９）。負荷電力Ｐ０が総発電電力［Ｐ３＋Ｐ４］以下であれば、電力制御部８１ｂは、上述のステップＳ５以降の処理を行う。すなわち、電力制御部８１ｂは、太陽電池６４の余剰電力があれば、この太陽電池６４の余剰電力を用いて蓄電池６２を充電する。したがって、太陽電池６４の発電電力Ｐ４が負荷電力Ｐ０以下である場合も、太陽電池６４の余剰電力を用いて蓄電池６２を充電するので、太陽電池６４の発電電力Ｐ４を有効に用いることができる。すなわち、太陽電池６４および燃料電池６３の各発電電力を用いて、蓄電池６２への充電を含むシステム全体の電力効率を向上させることができる。
　例えば、システム構成上、燃料電池６３から蓄電池６２に充電することができない場合がある。そこで、太陽電池６４の発電電力Ｐ４が負荷電力Ｐ０以下である場合、燃料電池６３で特定負荷８０の消費電力をできるだけ賄い、太陽電池６４の余剰電力を蓄電池６２に充電することで、システム全体として電力を効率的に使用することが可能となる。また、夜間などのように太陽電池６４が発電できないときには、燃料電池６３で特定負荷８０の消費電力を賄うことができる。さらに貯湯タンク６３２の蓄熱量が満蓄状態になった場合でも、燃料電池６３は、貯湯タンク６３２に貯まったお湯を減らせば再度発電することが可能になる。
　また、ステップＳ９において、負荷電力Ｐ０が総発電電力［Ｐ３＋Ｐ４］を上回っている場合、電力制御部８１ｂは、電力変換装置５０へ放電開始指令を送信し、蓄電池６２の放電制御を開始させる（Ｓ１０）。そして、電力制御部８１ｂは、負荷電力Ｐ０を、燃料電池６３および太陽電池６４による総発電電力［Ｐ３＋Ｐ４］と蓄電池６２の放電電力Ｐ２との和［Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４］（最大供給電力［Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４］と称す）と比較する（Ｓ１１）。
　負荷電力Ｐ０が、最大供給電力［Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４］以下である場合、特定負荷８０の消費電力は、蓄電池６２の放電電力Ｐ２、燃料電池６３の発電電力Ｐ３、太陽電池６４の発電電力Ｐ４で賄われる。そして、電力制御部８１ｂは、情報取得部８１ａが取得した停電情報に基づいて復電（通電状態）を検出したか否かを判断する（Ｓ７）。電力制御部８１ｂは、復電を検出しなければ、ステップＳ１に戻り、復電を検出すれば、停電時の電力制御を終了する。
　負荷電力Ｐ０が、最大供給電力［Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４］を上回っている場合、機器制御部８１ｄは、特定負荷８０の停止制御を行う（Ｓ１２）。この停止制御は、全ての特定負荷８０のうち、予め設定された優先順位が低い１乃至複数の特定負荷８０を停止させることによって、負荷電力Ｐ０を最大供給電力［Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４］以下にまで低減させる。停止させる特定負荷８０の台数は、負荷電力Ｐ０の低減量に応じて決定される。すなわち、負荷電力Ｐ０が最大供給電力［Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４］を上回る場合、機器制御部８１ｄが特定負荷８０の停止制御を行うことによって、負荷電力Ｐ０を最大供給電力［Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４］以下に低減させる。なお、機器制御部８１ｄは、特定負荷８０との間で有線通信または無線通信が可能であり、特定負荷８０の動作（電源オン・オフ、運転開始・停止等）を制御することができる。また、機器制御部８１ｄは、特定負荷８０だけでなく、一般負荷７０の動作も制御してもよい。
　また、ステップＳ１において、負荷電力Ｐ０が制約出力Ｐｓ以上である場合、電力制御部８１ｂは、負荷電力Ｐ０から燃料電池Ｐ３の発電電力Ｐ３を引いた差分［Ｐ０－Ｐ３］を、制約出力Ｐｓと比較する（Ｓ１３）。
　差分［Ｐ０－Ｐ３］が制約出力Ｐｓ未満である場合、ステップＳ８に移行して、電力制御部８１ｂは燃料電池６３の発電を実行させる。すなわち、電力制御部８１ｂは、電力変換装置５０の自立端子５７の出力（自立出力）が制約出力Ｐｓ未満となるように、燃料電池６３を発電させる。つまり、電力制御部８１ｂは、電力変換装置５０の自立出力が制約出力Ｐｓ（上限値）に達する場合、制約出力Ｐｓと燃料電池６３の発電電力Ｐ３との和［Ｐｓ＋Ｐ３］が負荷電力Ｐ０を上回るのであれば、燃料電池６３を発電させる。したがって、負荷電力Ｐ０が制約出力Ｐｓ以上である場合、燃料電池６３の発電電力を用いることによって、特定負荷８０への電力供給を安定させることができる。
　また、差分［Ｐ０－Ｐ３］が制約出力Ｐｓ以上である場合、ステップＳ１２に移行して、機器制御部８１ｄが特定負荷８０の停止制御を行う。すなわち、電力変換装置５０の自立出力が制約出力Ｐｓに達する場合、機器制御部８１ｄが特定負荷８０の停止制御を行うことによって、電力変換装置５０の自立出力を制約出力Ｐｓ未満に低減させる。
　また、上述のステップＳ８において、負荷電力Ｐ０は、燃料電池６３の発電電力Ｐ３で可能な限り賄われ、燃料電池６３の発電電力Ｐ３による不足電力を太陽電池６４の発電電力Ｐ４で補っている。そしてステップＳ８からステップＳ９を経たステップＳ５では、蓄電池６２が太陽電池６４の余剰電力を用いて充電される。そして、電力制御部８１ｂは、蓄電池６２が満充電状態になれば、以降のステップＳ８においては、負荷電力Ｐ０のうち太陽電池６４の発電電力Ｐ４の割合を増加させ、負荷電力Ｐ０のうち燃料電池６３の発電電力Ｐ３の割合を減少させることが好ましい。
　この場合、停電中における太陽電池６４の発電電力Ｐ４を有効に使用できる。さらに燃料電池６３の発電電力Ｐ３を低減させることによって、貯湯タンク６３２の蓄熱量（貯湯量、湯温）を抑えることができるので、太陽電池６４が発電できなくなる夜間等に燃料電池６３が発電可能な電力を確保することができる。
　また、燃料電池６３が発電することで貯湯タンク６３２の貯湯量が上限値（貯湯量閾値）を上回った場合、データ生成部８１ｃは、報知信号を生成して表示端末８２へ送信する。報知信号は、貯湯タンク６３２の湯を使用することを需要家に対して要求する画像情報、音声情報からなる。この場合、データ生成部８１ｃが、報知信号出力部に相当する。
　表示端末８２は、報知信号の画像情報を画面に表示し、音声情報を通知することで、需要家に対して湯の積極使用を促す。この場合、表示端末８２によって、使用すべき湯量が報知されることが好ましい。そして、床暖房、融雪、風呂等に貯湯タンク６３２内の湯が使用されることによって、貯湯タンク６３２の貯湯量が減少する。
　したがって、貯湯タンク６３２内の湯を排出することによって、以降に燃料電池６３が発電可能な電力量が増大し、燃料電池６３の発電電力を十分に確保することができる。
　また、燃料電池６３は、貯湯タンク６３２の貯湯量と貯湯タンク６３２内の湯の温度とに基づいて、貯湯タンク６３２の蓄熱量を判断することが好ましい。この場合、貯湯タンク６３２の蓄熱量は貯湯量と湯温との両方を用いて導出され、この貯湯量と湯温との両方から決まる蓄熱量が満蓄状態になった場合に、発電ユニット６３１による発電が停止する。すなわち、燃料電池６３の発電ユニット６３１は、貯湯タンク６３２の貯湯量が満量でない場合、または貯湯タンク６３２の湯の温度が所定温度以下である場合に、発電可能となる。
　上述のエネルギー管理装置８１は、太陽電池６４と、蓄電池６２と、燃料電池６３（コージェネレーション装置）とを用いた特定負荷８０（負荷）への電力供給を制御する電力制御部８１ｂを備える。電力制御部８１ｂは、太陽電池６４の発電電力が特定負荷８０の消費電力以下である場合、燃料電池６３の発電電力を特定負荷８０へ供給させる。そして、電力制御部８１ｂは、燃料電池６３の発電電力が特定負荷８０の消費電力未満であれば、特定負荷８０の消費電力と燃料電池６３の発電電力との差分を太陽電池６４の発電電力で補う。さらに電力制御部８１ｂは、太陽電池６４の発電電力のうち特定負荷８０で消費されない余剰電力を用いて蓄電池６２を充電させる。
　この構成によると、エネルギー管理装置８１は、太陽電池６４の発電電力が負荷８０の消費電力以下である場合、燃料電池６３で負荷８０の消費電力をできるだけ賄い、太陽電池６４の余剰電力を蓄電池６２に充電している。これにより、エネルギー管理装置８１を用いることで、システム全体として電力を効率的に使用することが可能となる。また、夜間などのように太陽電池６４が発電できないときには、燃料電池６３で負荷８０の消費電力を賄うことができる。したがって、エネルギー管理装置８１は、太陽電池６４および燃料電池６３の各発電電力を用いて、蓄電池６２への充電を含むシステム全体の電力効率を向上させることができるという効果を有する。
　ここで、電力制御部８１ｂは、太陽電池６４の発電電力Ｐ４が負荷８０の消費電力を上回っている場合、太陽電池６４の発電電力Ｐ４のみを負荷８０へ供給させ、太陽電池６４の余剰電力を用いて蓄電池６２を充電させることが好ましい。ここで、余剰電力とは、太陽電池６４の発電電力Ｐ４のうち負荷８０で消費されない電力である。
　この構成によると、エネルギー管理装置８１は、停電中における太陽電池６４の発電電力Ｐ４を有効に使用できる。
　ここで、電力制御部８１ｂは、太陽電池６４の発電電力Ｐ４が負荷８０の消費電力以下である場合、蓄電池６２が満充電状態になった後、負荷８０の消費電力のうち太陽電池６４から供給される発電電力Ｐ４の割合を増加させることが好ましい。さらに、電力制御部８１ｂは、負荷８０の消費電力のうち燃料電池６３から供給される発電電力Ｐ３の割合を減少させることが好ましい。
　この構成によると、エネルギー管理装置８１は、停電中における太陽電池６４の発電電力Ｐ４を有効に使用できる。
　ここで、燃料電池６３は、発電時に水から湯を生成して、この生成した湯を貯める貯湯タンク６３２の蓄熱量が所定量（第１の所定量）以上になれば発電を停止することが好ましい。
　この構成によると、エネルギー管理装置８１は、燃料電池６３の発電を停止させることによって、貯湯タンク６３２の蓄熱量（貯湯量、湯温）を抑えることができる。そのため、エネルギー管理装置８１は、太陽電池６４が発電できなくなる夜間等に燃料電池６３が発電可能な電力を十分に確保することができる。
　ここで、貯湯タンク６３２の蓄熱量が閾値（貯湯量閾値）を上回った場合に、貯湯タンクの湯を使用することを需要家に対して要求する報知信号を出力する報知信号出力部（表示データ生成部８１ｃ）を備えることが好ましい。
　この構成によると、エネルギー管理装置８１は、需要家に対して湯の積極使用を促すことができる。
　ここで、電力制御部８１ｂは、太陽電池６４の発電電力Ｐ４と蓄電池６２の発電電力Ｐ２とを交流電力に変換して負荷８０へ供給する電力変換装置５０の出力が上限値（制約出力Ｐｓ）未満となるように、燃料電池６３の発電を制御することが好ましい。
　この構成によると、エネルギー管理装置８１は、燃料電池６３の発電電力を用いることによって、特定負荷８０への電力供給を安定させることができる。
　ここで、電力制御部８１ｂは、負荷８０の消費電力が電力変換装置５０の出力の上限値以上となる場合、以下のように動作することが好ましい。電力制御部８１ｂは、負荷８０の消費電力から燃料電池６３の発電電力Ｐ３を引いた差分が、電力変換装置５０の出力の上限値未満となるのであれば、燃料電池６３の発電を開始する。
　この構成によると、エネルギー管理装置８１は、特定負荷８０への電力供給を安定させることができる。
　また、上述のエネルギー管理方法は、太陽電池６４と、蓄電池６２と、燃料電池６３（コージェネレーション装置）とを用いた特定負荷８０（負荷）への電力供給を制御する電力管理方法である。太陽電池６４の発電電力が特定負荷８０の消費電力以下である場合、燃料電池６３の発電電力を特定負荷８０へ供給させる。そして、電力制御部８１ｂは、燃料電池６３の発電電力が特定負荷８０の消費電力未満であれば、特定負荷８０の消費電力と燃料電池６３の発電電力との差分を太陽電池６４の発電電力で補う。さらに電力制御部８１ｂは、太陽電池６４の発電電力のうち特定負荷８０で消費されない余剰電力を用いて蓄電池６２を充電させる。
　なお、このエネルギー管理方法は、さらに、実施形態で説明した表示データ生成部８１ｃ（報知信号出力部）の動作を用いた方法であってもよい。
　エネルギー管理方法によると、太陽電池６４および燃料電池６３の各発電電力を用いて、蓄電池６２への充電を含むシステム全体の電力効率を向上させることができるという効果を有する。
　また、本実施形態のプログラムは、太陽電池６４と、蓄電池６２と、燃料電池６３（コージェネレーション装置）とを用いた特定負荷８０（負荷）への電力供給を、コンピュータに制御させるプログラムである。プログラムは、太陽電池６４の発電電力が特定負荷８０の消費電力以下である場合、コンピュータに、燃料電池６３の発電電力を特定負荷８０へ供給させる。そして、プログラムは、燃料電池６３の発電電力が特定負荷８０の消費電力未満であれば、コンピュータに、特定負荷８０の消費電力と燃料電池６３の発電電力との差分を太陽電池６４の発電電力で補わせる。さらにプログラムは、コンピュータに、太陽電池６４の発電電力のうち特定負荷８０で消費されない余剰電力を用いて蓄電池６２を充電させる。
　なお、このプログラムは、さらに、実施形態で説明した表示データ生成部８１ｃ（報知信号出力部）の機能を、コンピュータに実現させるプログラムであってもよい。
　このプログラムによると、太陽電池６４および燃料電池６３の各発電電力を用いて、蓄電池６２への充電を含むシステム全体の電力効率を向上させることができるという効果を有する。
　また、上述したプログラムは、コンピュータで読み取りが可能な記憶媒体に記憶された状態で提供されてもよいし、インターネットのような電気通信回線を通して提供されてもよい。
 

Claims (8)

  1. 　太陽電池と、蓄電池と、コージェネレーション装置とを用いた負荷への電力供給を制御する電力制御部を備え、
    　前記電力制御部は、
    　前記太陽電池の発電電力が前記負荷の消費電力以下である場合、前記コージェネレーション装置の発電電力を前記負荷へ供給させ、前記コージェネレーション装置の発電電力が前記負荷の消費電力未満であれば、前記負荷の消費電力と前記コージェネレーション装置の発電電力との差分を前記太陽電池の発電電力で補い、
    　前記太陽電池の発電電力のうち前記負荷で消費されない余剰電力を用いて前記蓄電池を充電させる
    　ことを特徴とするエネルギー管理装置。
  2. 　前記電力制御部は、前記太陽電池の発電電力が前記負荷の消費電力を上回っている場合、前記太陽電池の発電電力のみを前記負荷へ供給させ、前記太陽電池の発電電力のうち前記負荷で消費されない余剰電力を用いて前記蓄電池を充電させることを特徴とする請求項１記載のエネルギー管理装置。
  3. 　前記電力制御部は、前記太陽電池の発電電力が前記負荷の消費電力以下である場合、前記蓄電池が満充電状態になった後、前記負荷の消費電力のうち前記太陽電池から供給される発電電力の割合を増加させ、前記負荷の消費電力のうち前記コージェネレーション装置から供給される発電電力の割合を減少させることを特徴とする請求項１または２記載のエネルギー管理装置。
  4. 　前記コージェネレーション装置は、発電時に水から湯を生成して、この生成した湯を貯める貯湯タンクの蓄熱量が所定量以上になれば発電を停止することを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載のエネルギー管理装置。
  5. 　前記貯湯タンクの前記蓄熱量が閾値を上回った場合に、前記貯湯タンクの湯を使用することを需要家に対して要求する報知信号を出力する報知信号出力部を備えることを特徴とする請求項４記載のエネルギー管理装置。
  6. 　前記電力制御部は、前記太陽電池の発電電力と前記蓄電池の発電電力とを交流電力に変換して前記負荷へ供給する電力変換装置の出力が上限値未満となるように、前記コージェネレーション装置の発電を制御することを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載のエネルギー管理装置。
  7. 　前記電力制御部は、前記負荷の消費電力が、前記電力変換装置の出力の前記上限値以上となる場合、前記負荷の消費電力から前記コージェネレーション装置の発電電力を引いた差分が、前記電力変換装置の出力の前記上限値未満となるのであれば、前記コージェネレーション装置の発電を開始することを特徴とする請求項６記載のエネルギー管理装置。
  8. 　太陽電池と、蓄電池と、コージェネレーション装置とを用いた負荷への電力供給を制御する電力管理方法であって、
    　前記太陽電池の発電電力が前記負荷の消費電力以下である場合、前記コージェネレーション装置の発電電力を前記負荷へ供給させ、前記コージェネレーション装置の発電電力が前記負荷の消費電力未満であれば、前記負荷の消費電力と前記コージェネレーション装置の発電電力との差分を前記太陽電池の発電電力で補い、
    　前記太陽電池の発電電力のうち前記負荷で消費されない余剰電力を用いて前記蓄電池を充電させる
    　ことを特徴とするエネルギー管理方法。
     
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