WO2016208205A1 - 燃料電池システム、外部管理装置、燃料電池装置及び燃料電池装置の制御方法 - Google Patents

燃料電池システム、外部管理装置、燃料電池装置及び燃料電池装置の制御方法 Download PDF

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尚伸 西海
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京セラ株式会社
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present disclosure relates to a fuel cell system including a plurality of fuel cell devices, an external management device, a fuel cell device, and a control method for the fuel cell device.
  • a power generation device capable of adjusting output such as a fuel cell device.
  • Power generation devices are required to improve output.
  • One method is to operate a plurality of power generators in parallel.
  • each power generation device has a corresponding control device, and each control device can control each power generation device independently.
  • controlling the own device for each power generation device is not necessarily appropriate for improving the operating rate of the entire plurality of power generation devices and extending the life of each power generation device.
  • Patent Document 1 proposes adjusting the outputs of a plurality of power generators with a single operation control device.
  • the fuel cell system of the present disclosure includes a plurality of fuel cell devices that supply power to a load and an external management device.
  • the plurality of fuel cell devices and the external management device are connected to a network and can communicate with each other.
  • the plurality of fuel cell devices may include a master mode for controlling the operation state of the own device and another fuel cell device, and a slave mode for receiving operation state control by the other fuel cell device. It has a control part controlled in an operation mode.
  • the external management device includes an acquisition unit, an information generation unit, and an output unit.
  • the acquisition unit acquires power consumption of the load.
  • the information generation unit generates control information for controlling operating states of the plurality of fuel cell devices based on the power consumption.
  • the output unit outputs the control information to a fuel cell device that operates in the master mode.
  • the fuel cell device operating in the master mode controls the operating state of the own device and the other fuel cell devices based on the control information output from the external management device.
  • the external management device of the present disclosure includes an acquisition unit, an information generation unit, and an output unit.
  • the acquisition unit acquires power consumption of a load.
  • the information generation unit generates control information for controlling operating states of the plurality of fuel cell devices based on the power consumption.
  • Each of the plurality of fuel cell devices is connected to a network and configured to be able to communicate with each other.
  • Each of the plurality of fuel cell devices includes any one of an operation mode including a master mode for controlling an operation state of the own device and another fuel cell device, and a slave mode for receiving an operation state control by another fuel cell device. Works with.
  • Each of the plurality of fuel cell devices supplies power to the load.
  • the output unit outputs the control information to the fuel cell device operating in the master mode.
  • the fuel cell device of the present disclosure includes a power generation unit, a timing unit, a storage unit, a control unit, a transmission unit, and a reception unit.
  • the power generation unit outputs electric power.
  • the said time measuring part time-measures the integrated operation time of an own apparatus.
  • storage part memorize
  • the control unit includes any one of an operation mode including a master mode for controlling the operation state of the own device and another fuel cell device, and a slave mode for controlling the operation state by the other fuel cell device. To control. When the transmission unit operates in the slave mode, the transmission unit transmits at least one of the integrated operation time of the own device and the rated output value of the own device as discrimination information.
  • the receiving unit receives the discrimination information from another fuel cell device when operating in the master mode.
  • the transmission unit transmits identification information of the own device and other fuel cell devices to the external management device.
  • the receiving unit receives control information for controlling operating states of the own device and other fuel cell devices from the external management device.
  • the fuel cell control method of the present disclosure includes a step of acquiring the power consumption of the load.
  • the control method includes a step of generating control information for controlling operating states of a plurality of fuel cell devices based on the power consumption.
  • the control method includes a step of outputting the control information to a fuel cell device operating in a master mode.
  • the control method includes a step in which a fuel cell device operating in the master mode controls the operating states of the own device and other fuel cell devices based on the control information.
  • the plurality of fuel cell devices are connected to a network and configured to be able to communicate with each other.
  • the plurality of fuel cell devices supply power to the load.
  • the plurality of fuel cell devices may be any one of a plurality of operation modes including the master mode for controlling the operating state of the own device and the other fuel cell devices, and the slave mode for controlling the operating state by the other fuel cell devices. Works.
  • FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a power supply system including a fuel cell system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the first to third fuel cell devices of FIG.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the external management apparatus of FIG.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating the control executed by the control unit of the external management device together with the processing in the fuel cell device operating in the master mode and the fuel cell device operating in the slave mode.
  • FIG. 5 is a flowchart of the process of the fuel cell device operating in the master mode.
  • FIG. 6 is a flowchart of the process of the fuel cell device operating in the slave mode.
  • a solid line connecting each functional block represents a flow of electric power.
  • the broken line which connects each functional block represents the flow of the control signal or the information communicated.
  • the control signal by the broken line or the flow of information to be communicated may be either wired or wireless.
  • various methods such as infrared communication, short-range communication methods such as ZigBee (registered trademark), and power line communication (PLC) can be used.
  • the power supply system 10 includes a distribution board 11, a fuel cell system 12, an energy management device 13, and the like.
  • the distribution board 11 branches the power supplied from the fuel cell system 12 and the grid 14 to a plurality of branches and distributes them to the load 15.
  • the load 15 is a power load that consumes power, and is, for example, equipment that consumes power, such as an air conditioner, a lighting fixture, and a refrigerator, used in the same customer facility.
  • the load 15 includes a power sensor, and can transmit information indicating power consumption of itself (hereinafter referred to as “power consumption”) to other component devices.
  • the fuel cell system 12 includes a plurality of fuel cell devices, for example, three fuel cell devices of first to third fuel cell devices 16a to 16c and an external management device 18.
  • the first to third fuel cell devices 16a to 16c are appropriately referred to as fuel cell devices 16a to 16c.
  • These fuel cell devices 16a to 16c output power to the distribution board 11 in parallel.
  • the fuel cell devices 16a to 16c can communicate with each other, and can communicate with the load 15 and with the external management device 18 via the network 17 such as the Internet.
  • the number of fuel cell devices in the fuel cell system is not limited to three, and may include two or four or more fuel cell devices.
  • the first fuel cell device 16a suitably operates in a master mode described later, and the second fuel cell device 16b and the third fuel cell device 16c operate in a slave mode described later. Will be described. Further, the former is appropriately referred to as “master device 16a”, and the latter is referred to as “slave devices 16b, 16c” or the like. However, as will be described later, the operation mode can be switched between the first to third fuel cell devices 16a to 16c.
  • the first fuel cell device 16a may operate in the slave mode, and one of the second and third fuel cell devices 16b and 16c may operate in the master mode.
  • the “operation mode” means an operation mode distinguished by a difference in the control method of the fuel cell device.
  • the external management device 18 is a device that controls the fuel cell system 12.
  • a dedicated processing program may be mounted on a general-purpose computer such as a personal computer or a workstation, or a dedicated computer device may be used.
  • the external management device 18 can be disposed at a location away from the fuel cell devices 16a to 16c via the network 17, and the fuel cell devices 16a to 16c are managed, but at the same time, other plural The fuel cell device in the facility can also be managed.
  • the external management device 18 receives information such as the accumulated operating time of the first to third fuel cell devices 16a to 16c from the master device 16a, and sends a status change instruction for the specific fuel cell devices 16a to 16c to the master. Transmit to device 16a.
  • the energy management device 13 is a device that manages energy in the facility.
  • the energy management device 13 can collect power consumption from the equipment constituting the load 15 based on a communication standard such as ECHONET Lite (registered trademark), SEP2.0 (Smart Energy Profile 2.0), for example.
  • the energy management device 13 monitors the power consumption of the load. Further, the energy management device 13 may collect power consumption from the distribution board 11 having an intelligent function.
  • the configuration of the first to third fuel cell devices 16a to 16c will be described below with reference to FIG. In FIG. 2 and the following description, an arbitrary fuel cell device among the first to third fuel cell devices 16a to 16c is referred to as a fuel cell 16 as appropriate.
  • the fuel cell device 16 may be, for example, a solid oxide fuel cell device, but may be another type of fuel cell device that can always operate.
  • the fuel cell device 16 can be switched to any one of a stopped state, a standby state, and a power generation state.
  • operating state means a state relating to power generation of the fuel cell device.
  • the power generation state means a state where power generation is performed.
  • the stopped state is a state where power generation is stopped and peripheral devices (auxiliary equipment) related to power generation are also stopped, and almost no external power is used. In order to shift from the stop state to the power generation state, it takes time to raise the battery temperature from 700 ° to 1000 °.
  • the standby state is a state in which some peripheral devices are operated so as to be able to shift to the power generation state in a shorter time than in the stop state. In this case, the fuel cell device 16 is supplied with electric power from the external system 14 in order to maintain the standby state.
  • the fuel cell device 16 includes a power generation unit 19, an auxiliary machine 20, a communication unit 21, a time measuring unit 22, a storage unit 23, a control unit 24, and the like.
  • the communication unit 21 includes a transmission unit and a reception unit.
  • the power generation unit 19 includes, for example, a reformer, a cell stack, and an inverter.
  • the reformer reforms the fuel gas to produce hydrogen.
  • the cell stack uses hydrogen to generate DC power.
  • the inverter converts DC power into AC power.
  • the power generation unit 19 outputs the AC power converted by the inverter to the distribution board 11.
  • the auxiliary machine 20 is a peripheral device necessary for moving the power generation unit 19 and includes an air blower, a heater, and the like.
  • the auxiliary machine 20 includes those that operate only when the fuel cell device 16 is in the power generation state, those that operate in both the standby state and the power generation state, and those that operate only in the standby state.
  • the fuel cell device 16 In the standby state of the fuel cell device 16, the fuel cell device 16 requires electric power for operating the auxiliary machine 20.
  • the auxiliary machine 20 acts as a part of the load 15.
  • the communication unit 21 communicates various information, that is, transmits and receives, between the first fuel cell device 16a and the external device. For example, when the own device is the master device 16a, the communication unit 21 receives the accumulated operation time from the communication unit 21 of the slave devices 16b and 16c. Further, the communication unit 21 can receive the power consumption of the load 15 from the energy management device 13. Further, the communication unit 21 can transmit the accumulated operation time of the first to third fuel cell devices 16 a to 16 c and / or the power consumption of the load 15 to the external management device 18. The accumulated operation time is a time measured by the time measuring unit 22 described later. The accumulated operation time is one piece of discrimination information.
  • the communication unit 21 transmits the accumulated operation time to the fuel cell device 16a which is the master device.
  • the communication unit 21 receives control information from the external management device 18 and transmits control information for controlling the slave devices 16b and 16c to the slave devices 16b and 16c. Further, when the own device is the slave devices 16b and 16c, the communication unit 21 receives the control information of the own device from the master device 16a.
  • the timer unit 22 is, for example, a timer, and counts the accumulated operation time obtained by integrating the time during which the own device, that is, the fuel cell device 16 starts operating under the control of the control unit 24 described later. .
  • the accumulated operation time is a time for accumulating the power generation time after the operation of the fuel cell device 16 is started. Further, the timer unit 22 may individually manage the operation times of the plurality of components in the fuel cell device 16. In the following example, it is assumed that one accumulated operation time is counted for each fuel cell device 16.
  • the storage unit 23 is configured using an arbitrary storage resource such as a flash memory.
  • the storage unit 23 has characteristics of its own device such as its rated output value, identification information of the master device in the same fuel cell system 12 when operating in the slave mode, and the same fuel cell system 12 when operating in the master mode.
  • the slave device identification information, the program executed by the control unit 24, and the like are stored.
  • the control unit 24 includes one or more dedicated microprocessors or a general-purpose processor loaded with a program for executing a specific function.
  • the control unit 24 controls each part constituting the device itself and other fuel cell devices (slave devices 16b and 16c) in the master device 16a.
  • the control unit 24 controls the own device in any one of operation modes including a master mode for controlling the operating states of the own device and other fuel cell devices, and a slave mode for receiving the operating state control by the other fuel cell devices. Control. For example, when the own device is the master device 16a, the control unit 24 can instruct the state change to both or either of the slave devices 16b and 16c. When the own device is the slave device 16b or 16c, the control unit 24 changes the state of the own device in response to the state change instruction from the master device 16a.
  • the operation modes of the master mode and the slave mode can be switched by a predetermined procedure, and any of the first to third fuel cell devices 16a to 16c can be a master device or a slave device.
  • the processing in the master mode can always be performed by one fuel cell device in the fuel cell system 12.
  • the state change is to make a change between the aforementioned stop state, standby state, and power generation state.
  • the control unit 24 When performing the processing in the master mode, the control unit 24 always controls the fuel cell device (master device 16a), which is its own device, to the power generation state.
  • the control unit 24 of the master device 16a that performs processing in the master mode acquires discriminating information such as the accumulated operating time from other fuel cell devices (slave devices 16b and 16c) that regularly operate in the slave mode. In order to acquire these pieces of information, the control unit 24 of the master device 16a sequentially requests the slave devices 16b and 16c to transmit information sequentially via the communication unit 21, and the slave devices 16b and 16c respond to this request. This can be done. Alternatively, the slave devices 16b and 16c may automatically transmit information to the master device 16a periodically. Further, the control unit 24 of the master device 16a periodically acquires the power consumption of the load 15 from the energy management device 13.
  • control unit 24 of the master device 16a communicates the accumulated operation time acquired from the time measuring unit 22 of the own device and the accumulated operation time of each device acquired from the slave devices 16b and 16c.
  • the data is transmitted from the unit 21 to the external management device 18.
  • the control unit 24 transmits the accumulated operation time to the external management device 18 together with the power consumption information of the load 15.
  • control unit 24 receives control information such as “slave state change instruction”, “master change instruction”, and “slave stop instruction” from the external management device 18.
  • the control unit 24 of the master device 16 a instructs the slave devices 16 b and 16 c specified by the external management device 18 to change the state specified by the external management device 18. .
  • the control unit 24 of the master device 16a transmits a master change instruction to the slave device 16b or 16c designated as the master device after the change by the external management device 18. Thereafter, the control unit 24 of the master device 16a waits for completion of the master replacement process by the slave device 16b or 16c.
  • the control unit 24 of the master device 16a Upon receiving an “operation mode change completion notification” indicating that the change to the master mode is completed from the designated slave device 16b or 16c, the control unit 24 of the master device 16a changes its own mode to the slave mode. .
  • the control unit 24 can also receive a stop instruction to the own device. In that case, after changing to the slave mode, it shifts to the stop state.
  • the control unit 24 of the master device 16a instructs the slave devices 16b and 16c designated by the external management device 18 to stop.
  • the control unit 24 when performing the processing in the slave mode, the control unit 24 periodically acquires the integrated operation time (discrimination information) from the time measuring unit 22 of the own device, for example, the slave device 16b or 16c. The control unit 24 transmits this from the communication unit 21 to the master device 16a.
  • a method of transmitting the accumulated operating time there are a method of receiving and responding to a request from the master device 16a, and a method of automatically generating an information transmission event to the master device 16a from the control unit 24 that performs processing in the slave mode. Either may be sufficient.
  • control unit 24 waits for control information indicating an instruction from the master device 16a, except during periodic transmission of information to the master device 16a.
  • state change instruction is received from the master device 16a
  • the state is changed to the designated state.
  • master change instruction is received from the master device 16a
  • the operation mode is changed from the slave mode to the master mode.
  • an operation mode change completion notification is sent to the master device 16a. It transmits via the communication part 21.
  • the external management device 18 includes a communication unit 25, a control information generation unit 26 (hereinafter, information generation unit 26), and an input unit 27.
  • the communication unit 25 also serves as an acquisition unit and an output unit.
  • the communication unit 25 transmits / receives information to / from other devices.
  • the communication unit 25 receives information such as the accumulated operating time of the first to third fuel cell devices 16a to 16c and the power consumption of the load 15 from the master device 16a of the fuel cell system 12.
  • control information such as “state change instruction”, “master change instruction”, and “slave stop instruction” of the slave devices 16b and 16c can be transmitted to the master device 16a.
  • the information generation unit 26 switches the states of the slave devices 16b and 16c based on the power consumption of the load 15 and the accumulated operating time information of the first to third fuel cell devices 16a to 16c received from the master device 16a. To control.
  • the rated output value of each of the first to third fuel cell devices 16a to 16c is 1 kW.
  • the information generation unit 26 uses the fuel cell device having a long accumulated operation time among the slave devices 16b and 16c. (For example, the third fuel cell device 16c is selected). Then, control information for instructing the selected third fuel cell device 16c to change the state to the standby state is generated, and transmitted from the communication unit 25 to the master device 16a as a slave state change instruction.
  • the third fuel cell device 16c consumes power by operating some of the auxiliary machines 20 even in the standby state, the power consumption of the load 15 includes the power consumption of the fuel cell device 16c in the standby state. Should be considered.
  • the information generation unit 26 generates control information that instructs the standby slave device 16c to change the state to the power generation state, and from the communication unit 25 to the master device 16a as a slave state change instruction. Send it.
  • the information generating unit 26 sends a fuel cell (for example, a fuel cell) with a shorter accumulated operating time from the slave devices 16b and 16c.
  • Device 16b is selected as the new master device.
  • the information generation unit 26 transmits a master change instruction including the identifier of the new master device 16b to the master device 16a.
  • a plurality of threshold values are provided for the accumulated operation time of each fuel cell device 16, and each time the accumulated operation time exceeds these threshold values, the master device is connected to the fuel cell with the shortest accumulated operation time. Replace with device. In this way, the accumulated operation time of the first to third fuel cell devices 16a to 16c can be prevented from being extremely biased.
  • the information generation unit 26 selects a new master device 16b in the same manner as when the threshold is exceeded. .
  • the information generation unit 26 transmits a master change instruction including the identifier of the new master device 16b to the master device 16a.
  • the master stop instruction is input from the input unit 27 such as a keyboard or a touch panel in the external management device 18, for example.
  • the master stop instruction may be externally managed from the master device 16a in various cases, such as when the master device 16a determines stop as a result of self-diagnosis, or when the stop button of the master device 16a is operated. It can also be transmitted to the device 18.
  • the information generator 26 when a slave stop instruction is received for a slave device (for example, the fuel cell device 16b), the information generator 26 satisfies another power consumption to satisfy other power consumption (for example, the fuel cell device 16c). Is to be changed from the standby state to the power generation state.
  • the information generator 26 transmits control information including a slave stop instruction for the fuel cell device 16b that has received the slave stop instruction to the master device 16a. If necessary, the information generating unit 26 transmits the control information to the master device 16a together with a slave state change instruction indicating a state change to the power generation state for the fuel cell 16c operating in another slave mode.
  • the slave stop instruction to the information generation unit 26 may also be input from the input unit 27 of the external management device 18 or may be transmitted from the master device 16a to the external management device 18.
  • FIGS. 4 to 6 are examples, and the processing order and contents can be changed.
  • the processing of the master device 16 a and the processing of the slave devices 16 b and 16 c are described by focusing on the processing related to the external management device 18.
  • FIG. 5 and FIG. 6 the same processing steps are shown using the same numbers as the processing step numbers shown in the flowchart of FIG.
  • the information generator 26 receives the power consumption of the load 15 and the accumulated operating time (discrimination information) of the first to third fuel cell devices 16a to 16c every predetermined period, for example, every minute (step S101). This power consumption is acquired from the energy management device 13 by the master device 16a before step S101 (step S201).
  • the slave devices 16b and 16c first acquire the accumulated operation time held by the respective time measuring units 22 and transmit it to the master device 16a (step S301). ).
  • the master device 16a receives the accumulated operating time and also acquires the accumulated operating time of the own device from the time measuring unit 22 (step S202).
  • the master device 16a transmits the power consumption acquired in step S201 and the accumulated operating time of each fuel cell device 16a to 16c acquired in step S202 to the external management device 18 (step S203).
  • the master device 16a has information on the operating state of each fuel cell device 16a to 16c at that time, that is, information on whether the fuel cell device 16a to 16c is in a power generation state, a standby state, or a stop state, an output in a power generation state, a standby state You may acquire the power consumption etc. in the case of a state.
  • the master device 16a may notify the external management device 18 of the acquired information together.
  • step S203 the processing from step S201 to step S203 is synchronized with a predetermined cycle in which the information generation unit 26 of the external management device 18 collects the power consumption and the accumulated operating time in step S101. , Repeatedly executed.
  • step S203 the master device 16a waits for an instruction from the external management device 18 until the next step S201 is performed (step S204).
  • step S205 each process is executed according to the content (step S205).
  • step S301 is repeatedly executed at a predetermined cycle.
  • the slave devices 16b and 16c wait for an instruction from the master device 16a until the next processing of step S301 is performed (step S302).
  • step S303 When the instruction from the master device 16a is received, each process is executed according to the contents (step S303).
  • the master device 16a may transmit both the power consumption information and the accumulated operating time information individually instead of simultaneously transmitting to the external management device 18.
  • the external management device 18 can execute the processes of steps S102 to S103 described later.
  • the external management device 18 can execute steps S104 to S106 described later.
  • the information generation unit 26 of the external management device 18 determines whether it is necessary to change the operating state of the slave devices 16 b and 16 c based on the power consumption of the load 15 (step S ⁇ b> 102). If it is determined that the state change is necessary, the information generation unit 26 generates control information for instructing the state change, and transmits the control information from the communication unit 25 to the master device 16a (step S103). If it is determined in step S102 that no state change is necessary, the process proceeds to step S104.
  • the state change instruction includes an instruction to change any one of the slave devices 16b and 16c from the power generation state to the standby state. In the opposite case, an instruction to change from the standby state to the power generation state is issued. As the slave devices 16b and 16c for changing from the power generation state to the standby state, a device having a longer accumulated operation time is selected.
  • the slave devices 16b and 16c that change from the standby state to the power generation state can be selected from a plurality of fuel cells, the one that has a short accumulated operation time is selected. By doing so, the integrated operation time between the first to third fuel cell devices 16a to 16c can be leveled.
  • the state change instruction of the slave devices 16b and 16c transmitted from the external management device 18 is received by the master device 16a (step S206).
  • the master device 16a transmits a state change instruction according to the instruction from the external management device 18 to the slave device 16b or 16c that is the target of state change included in the received control information (step S206).
  • the slave devices 16b and 16c when the slave devices 16b and 16c receive the state change instruction from the master device 16a (step S304), the power generation state changes from the standby state to the standby state, or from the standby state to the power generation state.
  • the state change is executed (step S305).
  • the slave devices 16b and 16c when the state change is completed, can notify the master device 16a of the completion of the change.
  • the master device 16a that has received the notification of the completion of the change may further notify the external management device 18 of the completion of the slave state change instruction. Thereby, the external management device 18 can always update and hold the latest operating state of each fuel cell device 16a to 16c.
  • step S106 the information generation unit 26 of the external management device 18 compares the accumulated operation time of the master device 16a acquired in step S101 with a predetermined operation time threshold. When the accumulated operation time exceeds the threshold value, the process proceeds to transmission of a master change instruction (step S106). If the accumulated operating time is less than or equal to the threshold, the process proceeds to step S105. In step S105, the information generation unit 26 determines whether a master stop instruction has been received. If a master stop instruction has been received, the process proceeds to transmission of a master change instruction (step S106). If a master stop instruction has not been received, the process proceeds to step S107.
  • step S106 the information generation unit 26 of the external management device 18 generates control information instructing change of the master, and transmits the control information to the master device 16a.
  • the control information of the master change instruction includes the new master device after the change and the operation state after the change of the current master device.
  • step S106 is executed via step S105 instructing the stop of the master device 16a, the operating state of the fuel cell device 16a after the change is in a stopped state.
  • the information generator 26 selects the fuel cell device 16b or 16c having the shortest accumulated operation time from the accumulated operation times of the fuel cell devices 16a to 16c received in step S101 as the new master device after the change.
  • the master change instruction control information transmitted from the external management device 18 is received by the master device 16a (step S208).
  • the master device 16a transmits the control information for the master change instruction to the slave device 16b or 16c, which becomes the new master device after the change, included in the received control information (step S209). Thereafter, the master device 16a waits for notification of the completion of the operation mode change from the slave device 16b or 16c that has received the master change instruction (step S210).
  • slave device after change which is the new master device after the change
  • receives the control information of the master change instruction step S306
  • Change to the master device the slave device 16b or 16c serving as the master device after the change confirms that the operating state is in the power generation state, and changes the state to the power generation state when the operating state is in the stop state or the standby state.
  • the slave device 16b or 16c which becomes the master device after the change, switches the operation mode of the control unit 24 to the master mode (step S307).
  • the master device 16a (hereinafter referred to as “master device before the change”) that issued the master change instruction, and others.
  • master device before the change the master device 16a (hereinafter referred to as “master device before the change”) that issued the master change instruction, and others.
  • master device before the change the master device 16a (hereinafter referred to as “master device before the change”) that issued the master change instruction, and others.
  • master device before the change the master device 16a (hereinafter referred to as “master device before the change”) that issued the master change instruction, and others.
  • the notification to the other slave devices may be performed by the master device 16a before the change that has received the notification of the completion of the operation mode change.
  • the master device before the change receives the operation mode change completion notification (step S211)
  • the master device switches the operation mode of the control unit 24 of the own device to the slave mode, and according to the changed operation state information included in the master change instruction, The operating state is changed (step S212).
  • the master device before the change or the master device after the change may notify the external management device 18 that the change of the master device is completed.
  • the first fuel cell device 16a is no longer the master.
  • the first fuel cell device 16a will be described as the master device 18a
  • the second and third fuel cell devices 16b and 16c will be described as the slave devices 16b and 16c.
  • the information generation unit 26 when there is a slave stop instruction to the external management device 18 (step S107), the information generation unit 26 generates control information of the slave stop instruction and transmits it to the master device 16a (step S108).
  • the slave stop instruction control information includes identification information of the slave device 16b or 16c to be stopped.
  • the master device 16a When the master device 16a receives the slave stop instruction (step S213), the master device 16a transmits stop instruction control information to the slave device 16b or 16c to be stopped (step S214).
  • the slave device 16b or 16c When receiving the stop instruction (step S309), the slave device 16b or 16c changes the operation state from the power generation state or the standby state to the stop state and stops (step S310). Although not described in FIGS. 4 to 6, when the stop is completed, the slave device 16b or 16c can notify the master device 16a of the completion of the stop. In response to this, the master device 16a can notify the external management device 18 that the slave stop instruction has been completed.
  • step S109 When there is no master stop instruction in step S107, or after the process of step S108 is finished, unless the stop of the external management apparatus 18 is instructed (step S109), the external management apparatus 18 performs each processing step S101 described above. To S108 are repeatedly executed.
  • the entire fuel cell system operates when a power failure occurs while the master device is in the standby state. There is a risk that it will not be possible.
  • the control units mounted on a plurality of fuel cell devices provided in parallel operate in any of the operation modes of the master mode and the slave mode. can do.
  • the master device can be switched between a plurality of fuel cell devices, and the master device is always in a power generation state, so that the master device does not stop operating in the event of a power failure.
  • the master device can be switched to another fuel cell device.
  • the external management device switches between the master device and the slave device, only one fuel cell device does not constantly generate power, and the life of the entire fuel cell system is unlikely to be shortened. Further, since the operation state of the fuel cell device is controlled according to the power consumption of the load by the control of the external management device, it is possible to efficiently generate the necessary power.
  • the master unit when the master unit is stopped for maintenance of the master device, it is not necessary to stop other fuel cell devices by changing the master device. improves. Furthermore, the fuel cell device used as the master device is always in a power generation state. For this reason, even if a power failure occurs in the system, the power generation of the fuel cell system is maintained.
  • each fuel cell device is controlled by the external management device via the master device, the same external management device is always used even if the master device is changed or the operating state of each fuel cell device is changed.
  • the fuel cell system can be stably controlled.
  • the external management device can be located at a remote location via a network, it is possible to remotely monitor the fuel cell system.
  • the external management device controls each fuel cell device via the master device, it is possible to reduce the amount of communication compared to the case where each fuel cell device and the external management device individually communicate with each other. .
  • the fuel cell device with the shortest accumulated operation time is selected as the master device.
  • the cumulative operation time of the fuel cell device selected as the master device exceeds the threshold value, a new master device is selected. Time can be made appropriate. Accordingly, it is possible to reduce a reduction in operating rate due to a sudden stop of the master device and a reduction in the life of the master device.
  • the first to third fuel cell devices 16a to 16a are used as discriminating information used by the external management device 18 to determine the fuel cell device to be a new master device after the change in step S106.
  • An accumulated operating time of 16c was used.
  • the rated output values of the fuel cell devices 16a to 16c are used as the discrimination information.
  • This embodiment is within the scope of the processing shown in the first embodiment, the configuration of the apparatus and system shown in FIGS. 1 to 3, and the processing flowchart shown in FIGS. And in common.
  • the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment.
  • the rated output values of the first to third fuel cell devices 16a to 16c were equal to each other and 1 kW.
  • the rated output values of the first to third fuel cell devices 16a to 16c are different as shown in Table 1.
  • the second and third fuel cell devices (slave devices) 16b and 16c transmit the determination information in step S301, and transmit the determination information to the first fuel cell device (master device) 16a.
  • the discrimination information includes the rated output value acquired from the storage unit 23 together with the accumulated operating time acquired from the time measuring unit 22.
  • the master device 16a receives this discrimination information in step S202, and transmits this discrimination information to the external management device 18 together with the power consumption of the load 15 in step S203. Thereby, the external management apparatus 18 acquires the discrimination information including the rated output value in step S101.
  • the external management device 18 uses the rated output value as follows. First, in steps S102 and S103, it is determined based on the rated output value whether the power consumption of the load 15 and the state change of the second and third fuel cell devices (slave devices) 16b and 16c are necessary. For example, it is assumed that the first fuel cell device (master device) 16a and the third fuel cell device 16c are in a power generation state, and the second fuel cell device 16b is in a standby state. When the power consumption of the load 15 acquired in step S101 exceeds or is predicted to exceed 2300 W, the external management device 18 generates an operating state for the second fuel cell device 16b in step S103. Change to state. Further, the external management device 18 transmits an instruction to change the operating state to the standby state for the third fuel cell device 16c. In this way, the output of the fuel cell system 12 can be set to an appropriate value in accordance with the power consumption of the load 15.
  • the rated output value information can be used for the process of selecting the changed master device when the master device is changed.
  • the external management device 18 changes the second and third fuel cell devices (slave devices) 16b and 16c to the master device after the change of the one with the maximum rated output value. Can be selected. By doing in this way, what can have a maximum rated output value among the fuel cell apparatuses which can be used can always be used as a master apparatus.
  • the external management device 18 can also select a fuel electric device having a rated output value larger than the power consumption acquired in step S101 and closest to the power consumption, as the master device after the change. For example, if the power consumption is 600 W, the second fuel cell device 16b is selected as the master device.
  • the external management device 18 can accumulate the fluctuation pattern of the power consumption of the load 15 and use this for the selection of the changed master device.
  • the variation pattern is, for example, a variation pattern of power consumption for one day, one week, one month, or the like.
  • the master device after the change is selected so that the specification efficiency of the fuel cell system is optimized with respect to the variation pattern. For example, if there is a time zone in which the power consumption is lowest in the day, the changed master device has a rated output value that is larger than the power consumption in the time zone and close to the power consumption. Can be selected.
  • the operating state is changed and / or the operation mode is changed so that the optimum output of the fuel cell system 12 can be obtained according to the difference in the rated output value of the fuel cell device. Changes can be made.
  • the device configuring the load transmits its own power consumption to the energy management device, and the energy management device transmits this power consumption to the master device, but is not limited thereto.
  • the master device may acquire power consumption directly from the load.
  • the power consumption information acquired by the energy management apparatus is transmitted to the external management apparatus via the master apparatus.
  • the external management device may acquire power consumption information directly from the energy management device.
  • the state change of the slave device in step S102 performed by the information generation unit of the external management device is not performed only between the power generation state and the standby state, but may be performed between the stop state and the power generation state or the standby state. it can.
  • the external management device has a clock, and the state can be changed so that the slave device in the standby state is stopped from midnight to early morning when the power demand is small.
  • the operation mode of the fuel cell device the master mode and the slave mode are mentioned, but the operation mode is not limited to this.
  • each fuel cell device transmits discrimination information by communicating with an external management device, so that the external management device determines a master fuel cell device. Can be.
  • the fuel cell device can have an operation mode dedicated to startup.
  • each fuel cell device may be operated independently. Therefore, the fuel cell device can have a single operation mode when such an error occurs.
  • the external management device issues a master change instruction when the accumulated operating time of the fuel cell device operating in the master mode exceeds a predetermined time and when the fuel cell device operating in the master mode is instructed to change to a stopped state. It is not limited to when receiving. For example, when there is a difference in the rated output value for each fuel cell device, the external management device continuously monitors the power consumption of the load for a certain period. Thereafter, the external management device can issue a change instruction to change the fuel cell device that operates in the master mode that constantly generates power to one that has an optimum rated output value for power consumption.
  • the external management device is an external management device that is located outside the facility and connected via a network.
  • the external management device can be arranged in the same facility instead of outside the facility.
  • a host system of an external management device may be provided.
  • the external management system transmits the accumulated operating time and power consumption information acquired from the master device to the host system, and the host system counts and monitors the operating time of each fuel cell device in the host system.
  • the host system generates an instruction to change the operating state, change between the master device and the slave device, stop the fuel cell device, and the like.
  • the external management device accepts the execution of these instructions from this higher system via the communication unit. By doing so, it becomes possible to centrally manage a plurality of fuel cell systems from the host system.

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Abstract

燃料電池システム１２は、複数の燃料電池装置１６ａ～１６ｃと外部管理装置１８とを含む。複数の燃料電池装置１６ａ～１６ｃは、自装置を、マスターモードとスレーブモードとを含む何れかの動作モードで制御する制御部２４を有し、外部管理装置１８は、負荷１５の消費電力を取得し、この消費電力に基づいて、複数の燃料電池装置１６ａ～１６ｃの稼働状態を制御するための制御情報を生成してマスターモードで動作する燃料電池装置１６ａに送信する。この装置１６ａは、受信した制御情報に基づいて自装置及び他の燃料電池装置１６ｂ、１６ｃの稼働状態を制御する。

Description

燃料電池システム、外部管理装置、燃料電池装置及び燃料電池装置の制御方法 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１５年６月２６日に出願された日本国特許出願２０１５－１２９１６２号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
　本開示は、複数の燃料電池装置を含む燃料電池システム、外部管理装置、燃料電池装置及び燃料電池装置の制御方法に関するものである。
　需要家施設内の負荷に電力を供給する手段として、例えば、燃料電池装置などの出力を調整可能な発電装置が用いられている。発電装置は出力の向上が求められている。１つ方法としては、複数の発電装置を並列運転させる場合がある。
　発電装置はそれぞれ対応する制御装置を備えていることが一般的であり、それぞれの制御装置が独自に各発電装置の制御を行なうことが考えられる。しかし、発電装置毎に自装置の制御を行なうことは、複数の発電装置全体の稼働率の向上および各発電装置の寿命の長期化には必ずしも適切ではない。そこで、例えば、特許文献１には、単一の運転制御装置により複数の発電装置の出力を調整することが提案されている。
特開２００２－２４７７６５号公報
　本開示の燃料電池システムは、負荷に電力を供給する複数の燃料電池装置と、外部管理装置とを含む。前記複数の燃料電池装置および前記外部管理装置は、ネットワークに接続され相互に通信可能である。前記複数の燃料電池装置は、自装置を、自装置及び他の燃料電池装置の稼働状態を制御するマスターモードと、他の燃料電池装置により稼働状態の制御を受けるスレーブモードとを含む何れかの動作モードで制御する制御部を有する。前記外部管理装置は、取得部と、情報生成部と、出力部とを含む。前記取得部は、前記負荷の消費電力を取得する。前記情報生成部は、前記消費電力に基づいて、前記複数の燃料電池装置の稼働状態を制御するための制御情報を生成する。前記出力部は、前記マスターモードで動作する燃料電池装置に対して前記制御情報を出力する。前記マスターモードで動作する燃料電池装置は、前記外部管理装置から出力された前記制御情報に基づいて、自装置及び他の燃料電池装置の前記稼働状態を制御する。
　また、本開示の外部管理装置は、取得部と情報生成部と出力部とを含む。前記取得部は、負荷の消費電力を取得する。前記情報生成部は、前記消費電力に基づいて、複数の燃料電池装置の稼働状態を制御するための制御情報を生成する。前記複数の燃料電池装置のそれぞれは、ネットワークに接続され相互に通信可能に構成される。前記複数の燃料電池装置のそれぞれは、自装置及び他の燃料電池装置の稼働状態を制御するマスターモード、および、他の燃料電池装置により稼働状態の制御を受けるスレーブモードを含む何れかの動作モードで動作する。前記複数の燃料電池装置のそれぞれは、前記負荷に電力を供給する。前記出力部は前記マスターモードで動作する前記燃料電池装置に対して前記制御情報を出力する。
　本開示の燃料電池装置は、発電部と、計時部と、記憶部と、制御部と、送信部と、受信部とを含む。前記発電部は、電力を出力する。前記計時部は、自装置の積算稼働時間を計時する。前記記憶部は、自装置の定格出力値を記憶する。前記制御部は、自装置を、自装置及び他の燃料電池装置の稼働状態を制御するマスターモードと、他の燃料電池装置により稼働状態の制御を受けるスレーブモードとを含む、何れかの動作モードで制御する。前記送信部は、前記スレーブモードで動作するとき、自装置の前記積算稼働時間および自装置の前記定格出力値の少なくとも一方を判別情報として送信する。前記受信部は、前記マスターモードで動作するとき、他の燃料電池装置から前記判別情報を受信する。前記マスターモードで動作するとき、前記送信部は、外部管理装置に自装置および他の燃料電池装置の判別情報を送信する。前記マスターモードで動作するとき、前記受信部は、前記外部管理装置から自装置および他の燃料電池装置に対する稼働状態を制御するための制御情報を受信する。
　また、本開示の燃料電池の制御方法は、負荷の消費電力を取得するステップを含む。前記制御方法は、前記消費電力に基づいて、複数の燃料電池装置の稼働状態を制御するための制御情報を生成するステップを含む。前記制御方法は、マスターモードで動作する燃料電池装置に対して前記制御情報を出力するステップを含む。前記制御方法は、前記マスターモードで動作する燃料電池装置が、前記制御情報に基づいて自装置及び他の燃料電池装置の前記稼働状態を制御するステップを含む。前記複数の燃料電池装置は、ネットワークに接続され相互に通信可能に構成される。前記複数の燃料電池装置は、前記負荷に電力を供給する。前記複数の燃料電池装置は、自装置及び他の燃料電池装置の稼働状態を制御する前記マスターモードと、他の燃料電池装置により稼働状態の制御を受けるスレーブモードとを含む複数の動作モードの何れかで動作する。
図１は、第１実施形態に係る燃料電池システムを含む電力供給システムの概略的な構成を示す機能ブロック図である。 図２は、図１の第１～第３の燃料電池装置の概略的な構成を示す機能ブロック図である 図３は、図１の外部管理装置の概略的な構成を示す機能ブロック図である。 図４は、外部管理装置の制御部が実行する制御をマスターモードで動作する燃料電池装置及びスレーブモードで動作する燃料電池装置における処理とともに示すフローチャートである。 図５は、マスターモードで動作する燃料電池装置の処理のフローチャートである。 図６は、スレーブモードで動作する燃料電池装置の処理のフローチャートである。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
　図１において、各機能ブロックを結ぶ実線は、電力の流れを表す。また、図１において、各機能ブロックを結ぶ破線は、制御信号または通信される情報の流れを表す。当該破線による制御信号または通信される情報の流れは、有線および無線の何れによるものでもよい。制御信号または情報の通信には、例えば赤外線通信、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの近距離通信方式および電力線搬送通信（ＰＬＣ；Ｐｏｗｅｒ　Ｌｉｎｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）などの種々の方式を用いることができる。
　電力供給システム１０は、分電盤１１、燃料電池システム１２及びエネルギー管理装置１３等を含む。
　分電盤１１は、燃料電池システム１２および系統１４から供給される電力を複数の支幹に分岐させて負荷１５に分配する。負荷１５とは、電力を消費する電力負荷であり、例えば、同一の需要家施設内で使用される空調機器、照明器具、冷蔵機器などの電力を消費する設備である。負荷１５は、電力センサを有し、自身の消費電力を示す情報（以下、「消費電力」と呼ぶ）を他の構成機器に送信することができる。
　燃料電池システム１２は、複数の燃料電池装置、例えば、第１～第３の燃料電池装置１６ａ～１６ｃの３つの燃料電池装置と外部管理装置１８を含む。以下で、第１～第３の燃料電池装置１６ａ～１６ｃを、適宜、燃料電池装置１６ａ～１６ｃと記載する。これら燃料電池装置１６ａ～１６ｃは、並列して分電盤１１に電力を出力する。燃料電池装置１６ａ～１６ｃは相互に通信可能であり、また、負荷１５との通信およびインターネットなどのネットワーク１７を介した外部管理装置１８との通信も可能である。燃料電池システム内の燃料電池装置は、３台に限られず、２台または４台以上の燃料電池装置を含んでもよい。
　以下の説明において、適宜第１の燃料電池装置１６ａは、後述するマスターモードで動作し、第２の燃料電池装置１６ｂおよび第３の燃料電池装置１６ｃは、後述するスレーブモードで動作しているものとして説明する。また、適宜前者を「マスター装置１６ａ」と表記し、後者を「スレーブ装置１６ｂ、１６ｃ」等と表記する。しかし、後述するように、第１～第３の燃料電池装置１６ａ～１６ｃの間で、動作モードは切替え可能である。第１の燃料電池装置１６ａが、スレーブモードで動作し、第２および第３の燃料電池装置１６ｂ、１６ｃの何れか一方が、マスターモードで動作することもある。ここで、本願において「動作モード」とは、燃料電池装置の制御方法の違いにより区別される動作の態様を意味する。
　外部管理装置１８は燃料電池システム１２を制御する機器であり、例えば、パソコン、ワークステーション等の汎用のコンピュータに専用の処理プログラムを実装したものでもよく、専用のコンピュータ装置でもよい。また、外部管理装置１８は、ネットワーク１７を介して燃料電池装置１６ａ～１６ｃとは離れた場所に配置することができ、燃料電池装置１６ａ～１６ｃを管理対象とするが、同時に、他の複数の施設内の燃料電池装置を管理することもできる。外部管理装置１８は、第１～第３の燃料電池装置１６ａ～１６ｃの積算稼働時間等の情報を、マスター装置１６ａから受信し、特定の燃料電池装置１６ａ～１６ｃの状態変更指示などを、マスター装置１６ａに対して送信する。
　エネルギー管理装置１３は、施設内のエネルギーを管理する装置である。エネルギー管理装置１３は、例えば、ＥＣＨＯＮＥＴ　Ｌｉｔｅ（登録商標）、ＳＥＰ２．０（Smart Energy Profile 2.0）等の通信規格に基づき、負荷１５を構成する設備から消費電力を収集することができる。エネルギー管理装置１３は、負荷の消費電力を監視する。また、エネルギー管理装置１３は、インテリジェント機能を有する分電盤１１から消費電力を収集するようにしてもよい。
　第１～第３の燃料電池装置１６ａ～１６ｃの構成について、図２を用いて以下に説明する。図２および以下の説明において、第１～第３の燃料電池装置１６ａ～１６ｃのうち任意の燃料電池装置を、適宜燃料電池１６として表記する。燃料電池装置１６は、例えば、固体酸化物形燃料電池装置とすることができるが、常時運転を可能な他の種類の燃料電池装置であってもよい。燃料電池装置１６は、停止状態、待機状態、および発電状態のいずれかの稼働状態に切替え可能である。
　本願において「稼働状態」は、燃料電池装置の発電に関する状態を意味する。燃料電池装置１６の稼働状態の中で、発電状態とは、発電を行っている状態を意味する。また、停止状態とは、発電を停止するとともに発電に関連する周辺機器（補機）までも停止し、外部からの電力もほぼ使用しない状態である。停止状態から発電状態へ移行するには、７００°～１０００°まで電池を昇温するための時間を要する。停止状態の場合、燃料電池装置１６の外部との通信および装置の制御を行う部分は動作している。待機状態は、発電状態へ停止状態の場合よりも短時間で移行可能なように、一部の周辺機器を動作させた状態である。この場合、燃料電池装置１６は、待機状態を維持するために、外部の系統１４から電力の供給を受ける。
　燃料電池装置１６は、発電部１９、補機２０、通信部２１、計時部２２、記憶部２３、制御部２４などを含む。通信部２１は、送信部、受信部を含む。
　発電部１９は、例えば、リフォーマ、セルスタック、インバータを含む。リフォーマは燃料ガスを改質して水素を生成する。セルスタックは水素を用いて直流電力を発電する。インバータは直流電力を交流電力に変換する。発電部１９は、インバータにおいて変換した交流電力を分電盤１１に出力する。
　補機２０は、発電部１９を動かすために必要な周辺機器であって、空気ブロワ、ヒーター等を含む。補機２０には、燃料電池装置１６の発電状態のときのみ動作するもの、待機状態と発電状態の双方で動作するもの、待機状態でのみ動作するもの等がある。燃料電池装置１６の待機状態においては、燃料電池装置１６は補機２０を動作させるための電力を必要とする。燃料電池装置１６の待機状態において、補機２０は、負荷１５の一部として作用する。
　通信部２１は、第１の燃料電池装置１６ａと外部機器との間で多様な情報の通信、すなわち送信及び受信を行う。例えば、自装置がマスター装置１６ａの場合、通信部２１は、スレーブ装置１６ｂ、１６ｃの通信部２１から、積算稼働時間を受信する。また、通信部２１は、エネルギー管理装置１３から、負荷１５の消費電力を受信することができる。さらに、通信部２１は、外部管理装置１８に対して、第１～第３の燃料電池装置１６ａ～１６ｃの積算稼働時間および／または負荷１５の消費電力を送信することができる。積算稼働時間は、後述する計時部２２により計時される時間である。積算稼働時間は、判別情報の一つである。
　一方、自装置がスレーブ装置１６ｂ、１６ｃであるとき、通信部２１は、マスター装置である燃料電池装置１６ａに対して、積算稼働時間を送信する。
　さらに、通信部２１は、自装置がマスター装置１６ａであるときには、外部管理装置１８から制御情報を受信し、スレーブ装置１６ｂ、１６ｃを制御する制御情報を、スレーブ装置１６ｂ、１６ｃに送信する。また、通信部２１は、自装置がスレーブ装置１６ｂ、１６ｃであるときには、マスター装置１６ａから、自装置の制御情報を受信する。
　計時部２２は、例えば、タイマであり、後述する制御部２４の制御のもと、自装置すなわち燃料電池装置１６が稼働を開始した後、発電状態にある時間を積算した積算稼働時間を計時する。この積算稼働時間は、燃料電池装置１６の運用開始後の累積の発電時間を計時するものである。また、計時部２２は、燃料電池装置１６内の複数の構成要素の稼働時間を、それぞれ個別に管理してもよい。以下の例では、燃料電池装置１６ごとに、一つの積算稼働時間が計時されるものとする。
　記憶部２３は、フラッシュメモリ等の任意の記憶資源を用いて構成される。記憶部２３は、自装置の定格出力値などの自装置の特性、スレーブモードで動作するときの同じ燃料電池システム１２内のマスター装置の識別情報、マスターモードで動作するときの同じ燃料電池システム１２内のスレーブ装置の識別情報、制御部２４で実行させるプログラムなどを記憶する。
　制御部２４は、一つ以上の専用のマイクロプロセッサ、または、特定の機能を実行させるプログラムを読み込んだ汎用のプロセッサを含む。制御部２４は、自装置を構成する各部位、および、マスター装置１６ａにおいては他の燃料電池装置（スレーブ装置１６ｂ、１６ｃ）を制御する。
　制御部２４は、自装置を、自装置及び他の燃料電池装置の稼働状態を制御するマスターモードと、他の燃料電池装置により稼働状態の制御を受けるスレーブモードとを含む何れかの動作モードで制御する。例えば、自装置がマスター装置１６ａのとき、制御部２４は、スレーブ装置１６ｂおよび１６ｃの双方または何れかに対して状態変更を指示することができる。また、自装置がスレーブ装置１６ｂまたは１６ｃのとき、制御部２４は、マスター装置１６ａからの状態変更の指示を受けて、自装置の状態変更を行う。
　マスターモードおよびスレーブモードの動作モードは、所定の手続きにより切換えが可能であり、第１～第３の燃料電池装置１６ａ～１６ｃは、何れも、マスター装置にもスレーブ装置にも成り得る。ただし、マスターモードで動作する燃料電池装置１６の切換えのときを除き、マスターモードの処理を行うのは、常に燃料電池システム１２内の１台の燃料電池装置とすることができる。ここで、状態変更とは、前述の停止状態、待機状態、および発電状態の間での変更を行うことである。マスターモードの処理を行うとき、制御部２４は自装置である燃料電池装置（マスター装置１６ａ）を、常に発電状態に制御する。
　マスターモードの処理を行うマスター装置１６ａの制御部２４は、定期的にスレーブモードで動作する他の燃料電池装置（スレーブ装置１６ｂ，１６ｃ）から、積算稼働時間等の判別情報を取得する。これらの情報の取得は、マスター装置１６ａの制御部２４から通信部２１を介して、スレーブ装置１６ｂ，１６ｃに対し、順次定期的に情報の送信を要求し、スレーブ装置１６ｂ、１６ｃがこれに応答することにより行うことができる。あるいは、スレーブ装置１６ｂ、１６ｃが、それぞれ定期的にマスター装置１６ａに対して、自動的に情報送信を行うようにしてもよい。また、マスター装置１６ａの制御部２４は、定期的にエネルギー管理装置１３から負荷１５の消費電力を取得する。
　さらにマスターモードの制御を行うとき、マスター装置１６ａの制御部２４は、自装置の計時部２２から取得した積算稼働時間と、スレーブ装置１６ｂおよび１６ｃから取得したそれぞれの装置の積算稼働時間を、通信部２１から外部管理装置１８に送信する。制御部２４は、これらの積算稼働時間を負荷１５の消費電力の情報とともに、外部管理装置１８に送信する。
　また、制御部２４は、外部管理装置１８から、「スレーブ状態変更指示」、「マスター変更指示」、及び、「スレーブ停止指示」等の制御情報を受信する。
　「スレーブ状態変更指示」を受信したとき、マスター装置１６ａの制御部２４は、外部管理装置１８により指定されたスレーブ装置１６ｂ、１６ｃに対して、外部管理装置１８により指定された状態変更を指示する。
　また、「マスター変更指示」を受けたとき、マスター装置１６ａの制御部２４は、外部管理装置１８により変更後のマスター装置として指定されたスレーブ装置１６ｂまたは１６ｃに対してマスター交代指示を送信する。その後、マスター装置１６ａの制御部２４は、当該スレーブ装置１６ｂまたは１６ｃによるマスター交代処理の完了を待つ。マスター装置１６ａの制御部２４は、指定されたスレーブ装置１６ｂまたは１６ｃから、マスターモードへの変更が完了した旨を示す「動作モード変更完了通知」を受けると、自らのモードをスレーブモードに変更する。制御部２４は、マスター装置の変更指示を受ける際に、自装置への停止指示を併せて受け得る。その場合は、スレーブモードに変更後に、停止状態へ移行する。
　「スレーブ停止指示」を受信したとき、マスター装置１６ａの制御部２４は、外部管理装置１８により指定されたスレーブ装置１６ｂ、１６ｃに対して停止を指示する。
　一方、スレーブモードの処理を行うとき、制御部２４は、定期的に自装置、例えば、スレーブ装置１６ｂまたは１６ｃの計時部２２から積算稼働時間（判別情報）を取得する。制御部２４は、これを通信部２１からマスター装置１６ａに送信する。積算稼働時間の送信方法としては、マスター装置１６ａからの要求を受けて応答する方式と、スレーブモードの処理を行う制御部２４から自動的にマスター装置１６ａに対して情報送信イベントを発生する方式の何れであってもよい。
　さらに、スレーブモードの処理を行うとき、制御部２４は、マスター装置１６ａへの定期的な情報送信時以外は、マスター装置１６ａからの指示を示す制御情報を待ち受ける。マスター装置１６ａから状態変更指示を受けたときは、指定された状態へ状態を変更する。また、マスター装置１６ａから、マスター交代指示を受けたときは、スレーブモードからマスターモードへ動作モードの変更を行い、動作モードの変更が完了したら、マスター装置１６ａに対して動作モード変更完了通知を、通信部２１を介して送信する。
　次に、外部管理装置１８の構成について、図３を用いて以下に説明する。外部管理装置１８は、通信部２５、制御情報生成部２６（以下、情報生成部２６）および入力部２７を含む。通信部２５は、取得部および出力部を兼ねる。
　通信部２５は、他の機器との間で情報の送受信を行う。例えば、通信部２５は、燃料電池システム１２のマスター装置１６ａから第１～第３の燃料電池装置１６ａ～１６ｃの積算稼働時間および負荷１５の消費電力等の情報を受信する。また、マスター装置１６ａに対し、スレーブ装置１６ｂ、１６ｃの「状態変更指示」、「マスター変更指示」および「スレーブ停止指示」などの制御情報を送信することができる。さらに、通信部２５は、必要に応じてエネルギー管理装置１３から、マスター装置１６ａを介さず直接消費電力の情報を取得するようにしてもよい。
　情報生成部２６は、マスター装置１６ａから受信した、負荷１５の消費電力および第１～第３の燃料電池装置１６ａ～１６ｃの積算稼働時間の情報に基づいて、スレーブ装置１６ｂおよび１６ｃの状態の切替えを制御する。
　例えば、第１～第３の燃料電池装置１６ａ～１６ｃの何れも定格出力値が１ｋＷの場合を想定する。第１～第３の燃料電池装置１６ａ～１６ｃの全てが発電状態にあり、消費電力が２ｋＷ未満に変化したとき、情報生成部２６はスレーブ装置１６ｂ、１６ｃのうち積算稼働時間の長い燃料電池装置（例えば、第３の燃料電池装置１６ｃとする）を選定する。そして、選定された第３の燃料電池装置１６ｃに対して、待機状態への状態変更を指示する制御情報を生成し、通信部２５からマスター装置１６ａに対してスレーブ状態変更指示として送信させる。ここで、第３の燃料電池装置１６ｃは、待機状態のときも一部の補機２０が稼働して電力を消費するため、負荷１５の消費電力には待機状態の燃料電池装置１６ｃの消費電力が考慮されるべきである。
　また、マスター装置１６ａおよびスレーブ装置１６ｂが発電状態であり、スレーブ装置１６ｃが待機状態にあり、消費電力が２ｋＷ以上に上昇したときを想定する。このような場合、情報生成部２６は、待機状態のスレーブ装置１６ｃに対して発電状態への状態変更を指示する制御情報を生成し、通信部２５からマスター装置１６ａに対してスレーブ状態変更指示として送信させる。
　マスター装置１６ａの積算稼働時間が、予め定められた閾値（所定時間）を超えた場合、情報生成部２６は、スレーブ装置１６ｂ、１６ｃから、積算稼働時間が短い方の燃料電池（例えば、燃料電池装置１６ｂとする）を新たなマスター装置として選定する。情報生成部２６は、新たなマスター装置１６ｂの識別子を含むマスター変更指示を、マスター装置１６ａに送信する。ここで、各燃料電池装置１６の積算稼働時間に対して、複数の閾値が設けられており、積算稼働時間がこれらの閾値を超過する度に、マスター装置を、積算稼働時間が最も短い燃料電池装置と交代する。このようにして、第１～第３の燃料電池装置１６ａ～１６ｃの積算稼働時間が極端に偏らないようにすることができる。
　マスター装置１６ａの積算稼働時間が予め定められた閾値を超えない場合でも、マスター停止指示を受けたとき、情報生成部２６は、閾値を超えた場合と同様に、新たなマスター装置１６ｂを選定する。情報生成部２６は、新たなマスター装置１６ｂの識別子を含むマスター変更指示を、マスター装置１６ａに送信する。マスター停止指示は、例えば、外部管理装置１８において、キーボード、タッチパネルなどの入力部２７から入力される。または、マスター停止指示は、マスター装置１６ａが、自己診断を行った結果停止を決定する場合、マスター装置１６ａの停止用のボタンが操作された場合等、種々の場合に、マスター装置１６ａから外部管理装置１８に対して送信することもできる。
　さらに、スレーブ装置（例えば、燃料電池装置１６ｂとする）について、スレーブ停止指示を受けたとき、情報生成部２６は、消費電力を満たすため、他のスレーブ装置（例えば、燃料電池装置１６ｃとする）を、待機状態から発電状態に変更すべきか判断する。情報生成部２６は、スレーブ停止指示を受けた燃料電池装置１６ｂについてのスレーブ停止指示を含む制御情報を、マスター装置１６ａに送信する。情報生成部２６は、必要ならば、他のスレーブモードで動作する燃料電池１６ｃについての発電状態への状態変更を示すスレーブ状態変更指示とともに、上記制御情報をマスター装置１６ａに送信する。情報生成部２６に対するスレーブ停止指示も、外部管理装置１８の入力部２７から入力される場合、または、マスター装置１６ａから、外部管理装置１８に対して送信される場合等があり得る。
　次に、外部管理装置１８が実行する燃料電池システム１２の稼働制御の例について図４～図６のフローチャートを用いて説明する。図４～図６に示したフローチャートは一例であり、処理の順序および内容を変更することができる。図４のフローチャートにおいて、マスター装置１６ａの処理およびスレーブ装置１６ｂ、１６ｃの処理は、外部管理装置１８と関連する処理を中心に抜き出して記載している。図５及び図６において、同一の処理ステップには、図４のフローチャートに示した処理ステップの番号と同じ番号を用いて処理内容を示している。
［情報収集］
　情報生成部２６は、所定の周期、例えば１分毎に、負荷１５の消費電力および第１～第３の燃料電池装置１６ａ～１６ｃの積算稼働時間（判別情報）を受信する（ステップＳ１０１）。この消費電力は、ステップＳ１０１よりも前にマスター装置１６ａが、エネルギー管理装置１３から取得する（ステップＳ２０１）。
　また、積算稼働時間については、ステップＳ１０１より前に、まず、スレーブ装置１６ｂ、１６ｃが、それぞれの計時部２２が保持する積算稼働時間を取得して、マスター装置１６ａに対して送信する（ステップＳ３０１）。マスター装置１６ａは、この積算稼働時間を受信するとともに、自装置の積算稼働時間も計時部２２から取得する（ステップＳ２０２）。マスター装置１６ａは、ステップＳ２０１で取得した消費電力およびステップＳ２０２で取得した各燃料電池装置１６ａ～１６ｃの積算稼働時間を、外部管理装置１８に対して送信する（ステップＳ２０３）。
　このとき、マスター装置１６ａは、各燃料電池装置１６ａ～１６ｃのその時点における稼働状態の情報、すなわち、発電状態、待機状態、停止状態の何れであるかの情報、発電状態の場合の出力、待機状態の場合の消費電力等を取得してよい。マスター装置１６ａは、これらの取得した情報を併せて外部管理装置１８に通知するようにしてもよい。
　図５のマスター装置１６ａの処理のフローチャートにおいて、ステップＳ２０１からステップＳ２０３の処理は、外部管理装置１８の情報生成部２６がステップＳ１０１で消費電力および積算稼働時間を収集する所定の周期に同期して、繰り返し実行される。ステップＳ２０３の完了後、次のステップＳ２０１の処理を行うまで、マスター装置１６ａは、外部管理装置１８からの指示を待って待機する（ステップＳ２０４）。外部管理装置１８からの指示を受信した場合は、その内容に従って各処理を実行する（ステップＳ２０５）。
　また、図６のスレーブ装置１６ｂ、１６ｃの処理を示すフローチャートにおいても、ステップＳ３０１の処理は、所定の周期で繰り返し実行される。ステップＳ３０１の完了後、次にステップＳ３０１の処理を行うまで、スレーブ装置１６ｂ、１６ｃは、マスター装置１６ａからの指示を待って待機する（ステップＳ３０２）。マスター装置１６ａからの指示を受信した場合は、その内容に従って各処理を実行する（ステップＳ３０３）。
　マスター装置１６ａは、消費電力と積算稼働時間との両情報を、同時に外部管理装置１８に送信するのではなく、個別に送信してもよい。また、これらの情報を個別に受信する場合、消費電力を受信したとき、外部管理装置１８は後述するステップＳ１０２～Ｓ１０３の処理を実行することができる。積算稼働時間を受信したとき、外部管理装置１８は、後述するステップＳ１０４～Ｓ１０６を実行するようにすることができる。
［スレーブ状態変更］
　図４に戻り、外部管理装置１８の情報生成部２６は、負荷１５の消費電力に基づいてスレーブ装置１６ｂ、１６ｃの稼働状態の状態変更が必要か判断する（ステップＳ１０２）。状態変更が必要と判断すれば、情報生成部２６は、状態の変更を指示する制御情報を生成し、通信部２５からマスター装置１６ａに送信する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０２で状態変更が必要ではないと判断すれば、ステップＳ１０４に進む。
　稼働している燃料電池装置１６ａ～１６ｃの発電量に比べ、負荷１５の消費電力が小さく、且つ、発電状態の燃料電池装置１６ａ～１６ｃの数が多いと判断される場合、情報生成部２６は状態変更の指示を出す。状態変更の指示は、何れかのスレーブ装置１６ｂ、１６ｃを、発電状態から待機状態へ変更する指示を含む。その逆の場合は、待機状態から発電状態へ変更する指示を出す。発電状態から待機状態へ変更するスレーブ装置１６ｂ、１６ｃは、積算稼働時間がより長いものを選定する。また、待機状態から発電状態へ変更するスレーブ装置１６ｂ、１６ｃが複数の燃料電池から選択できるときは、積算稼働時間が短いものを選定する。そのようにすることによって、第１～第３の燃料電池装置１６ａ～１６ｃ間の積算稼働時間を平準化することができる。
　図４および図５に示すように、外部管理装置１８から送信されたスレーブ装置１６ｂ、１６ｃの状態変更指示は、マスター装置１６ａにより受信される（ステップＳ２０６）。マスター装置１６ａは、受信した制御情報に含まれる、状態変更の対象となるスレーブ装置１６ｂまたは１６ｃに対して、外部管理装置１８からの指示に従い状態変更指示を送信する（ステップＳ２０６）。
　図４および図６に示すように、スレーブ装置１６ｂ、１６ｃは、マスター装置１６ａから状態変更指示を受信すると（ステップＳ３０４）、その指示に従い、発電状態から待機状態へ、または、待機状態から発電状態へ状態変更を実行する（ステップＳ３０５）。また、図４～図６のフローチャートには記載していないが、状態変更が完了すると、スレーブ装置１６ｂ、１６ｃは、マスター装置１６ａに対して変更完了を通知することができる。変更完了の通知を受けたマスター装置１６ａは、さらに、外部管理装置１８に対してスレーブ状態変更指示の完了を通知するようにしてもよい。これにより、外部管理装置１８は、常に、各燃料電池装置１６ａ～１６ｃの最新の稼働状態を更新して保持することができる。
［マスター変更］
　次に、外部管理装置１８の情報生成部２６は、ステップＳ１０１で取得したマスター装置１６ａの積算稼働時間を所定の稼働時間の閾値と比較する。積算稼働時間が閾値を超えるときは、マスター変更指示の送信（ステップＳ１０６）に進む。積算稼働時間が閾値以下の場合は、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５において、情報生成部２６は、マスター停止指示を受信しているか否かを判断する。マスター停止指示を受信していれば、マスター変更指示の送信（ステップＳ１０６）に進む。マスター停止指示を受信していなければ、ステップＳ１０７に進む。
　ステップＳ１０６において、外部管理装置１８の情報生成部２６は、マスターの変更を指示する制御情報を生成し、マスター装置１６ａに送信する。マスター変更指示の制御情報には、変更後の新たなマスター装置および現在のマスター装置の変更後の稼働状態を含む。マスター装置１６ａの停止を指示するステップＳ１０５を経てステップＳ１０６を実行する場合、変更後の燃料電池装置１６ａの稼働状態は停止状態となる。情報生成部２６は、変更後の新たなマスター装置として、ステップＳ１０１で受信した各燃料電池装置１６ａ～１６ｃの積算稼働時間から、最も積算稼働時間の短い燃料電池装置１６ｂまたは１６ｃを選定する。
　外部管理装置１８から送信されたマスター変更指示の制御情報は、マスター装置１６ａにより受信される（ステップＳ２０８）。マスター装置１６ａは、受信した制御情報に含まれる、変更後の新たなマスター装置となるスレーブ装置１６ｂまたは１６ｃに対して、マスター交代指示の制御情報を送信する（ステップＳ２０９）。その後、マスター装置１６ａは、マスター交代指示を受けたスレーブ装置１６ｂまたは１６ｃからの動作モード変更完了の通知を待つ待機状態となる（ステップＳ２１０）。
　変更後の新たなマスター装置となるスレーブ装置１６ｂまたは１６ｃ（以下、「変更後のマスター装置」とする）は、マスター交代指示の制御情報を受信すると（ステップＳ３０６）、以下のように自装置をマスター装置に変更する。まず、変更後のマスター装置となるスレーブ装置１６ｂまたは１６ｃは、稼働状態が発電状態にあることを確認し、稼働状態が停止状態または待機状態のときは、発電状態に状態を変更する。稼働状態が発電状態にあることが確認されると、変更後のマスター装置となるスレーブ装置１６ｂまたは１６ｃは、制御部２４の動作モードをマスターモードに切り替える（ステップＳ３０７）。その後、変更後のマスター装置は、動作モードの変更が完了したことを示す動作モード変更完了通知を、マスター交代指示を出したマスター装置１６ａ（以下、「変更前のマスター装置」とする）および他のスレーブ装置に送信する（ステップＳ３０８）。他のスレーブ装置への通知は、動作モード変更完了通知を受けた、変更前のマスター装置１６ａが行ってもよい。
　変更前のマスター装置は、動作モード変更完了通知を受信すると（ステップＳ２１１）、自装置の制御部２４の動作モードをスレーブモードに切り替え、マスター変更指示に含まれる変更後の稼働状態の情報に従い、稼働状態を変更する（ステップＳ２１２）。図４、５には記載していないが、変更前のマスター装置または変更後のマスター装置は、マスター装置の変更が完了したことを外部管理装置１８に通知してもよい。
　ステップＳ２１２およびステップＳ３０７で、マスター装置が変更された場合、第１の燃料電池装置１６ａはマスターではなくなる。以下の説明では、簡単のために引き続き第１の燃料電池装置１６ａをマスター装置１８ａとし、第２および第３の燃料電池装置１６ｂ、１６ｃをスレーブ装置１６ｂ、１６ｃとして説明する。
［スレーブ停止］
　次に、外部管理装置１８に対するスレーブ停止指示がある場合（ステップＳ１０７）、情報生成部２６は、スレーブ停止指示の制御情報を生成しマスター装置１６ａに送信する（ステップＳ１０８）。スレーブ停止指示の制御情報には、停止の対象となるスレーブ装置１６ｂまたは１６ｃの識別情報を含む。
　マスター装置１６ａは、スレーブ停止指示を受信すると（ステップＳ２１３）、停止の対象となるスレーブ装置１６ｂまたは１６ｃに対して、停止指示の制御情報を送信する（ステップＳ２１４）。
　スレーブ装置１６ｂまたは１６ｃは停止指示を受信すると（ステップＳ３０９）、稼働状態を発電状態または待機状態から、停止状態へと変更し停止する（ステップＳ３１０）。図４～図６に記載していないが、スレーブ装置１６ｂまたは１６ｃは、停止が完了すると、マスター装置１６ａに対して、停止完了を通知することができる。また、これを受けてマスター装置１６ａは、外部管理装置１８に対して、スレーブ停止指示が完了したことを通知することができる。
　ステップＳ１０７でマスター停止指示が無いとき、または、ステップＳ１０８の処理が終了した後、外部管理装置１８の停止が指示されていない限り（ステップＳ１０９）、外部管理装置１８は、上記の各処理ステップＳ１０１からＳ１０８を繰り返し実行する。
　複数の発電装置のうち常に同一の発電装置をマスター装置とし、他の発電装置をスレーブ装置として運転した場合、マスター装置が待機状態となっているときに停電が発生すると、燃料電池システム全体が動作できなくなるおそれがある。一方、以上のような構成により、本開示の燃料電池装置システムによれば、並列に設けられた複数台の燃料電池装置載の制御部は、マスターモードとスレーブモードとの何れの動作モードでも動作することができる。これにより、複数の燃料電池装置間でマスター装置を切り替えることができ、マスター装置を常に発電状態としているので、停電の際にマスター装置が動作しなくなることはない。また、マスター装置に障害が発生した時には、マスター装置を他の燃料電池装置に切り替えることができる。外部管理装置がマスター装置とスレーブ装置を切り替えることにより、一台の燃料電池装置のみが常時発電を続けることがなく、燃料電池システム全体の寿命が短くなりにくくなる。また、外部管理装置の制御により、負荷の消費電力に応じて燃料電池装置の稼働状態を制御するので、必要な電力を効率的に発電可能である。
　また、マスター装置のメンテナンスのために制御部も含めて停止するときに、マスター装置を変更することにより、他の燃料電池装置を停止する必要が無いので、複数の燃料電池装置全体の稼働率が向上する。さらに、マスター装置として用いられている燃料電池装置は、常時発電状態となっている。このため、仮に系統に停電が発生した場合でも、本燃料電池システムの発電は維持される。
　また、マスター装置を介して外部管理装置により各燃料電池装置を制御するので、マスター装置が変更されたり、各燃料電池装置の稼働状態が変更されたりしても、常に同じ外部管理装置を用いて燃料電池システムを安定的に制御することができる。さらに、外部管理装置は、ネットワークを介して遠隔地に配置することもできるので、燃料電池システムの遠隔監視が可能である。また、外部管理装置はマスター装置を介して各燃料電池装置を制御するので、各燃料電池装置と外部管理装置とが、それぞれ個別に通信を行うよりも、通信量を削減することが可能になる。
　さらに、本実施形態の燃料電池装置の制御方法によれば、積算稼働時間の最も短い燃料電池装置がマスター装置に選定される。これにより、複数の燃料電池装置それぞれが平均的にマスター装置に選定されることになるので、さらなる稼働率の向上、および寿命縮小の抑制が達成され得る。
　さらに、本実施形態の燃料電池装置の制御方法によれば、マスター装置に選定された燃料電池装置の積算稼働時間が閾値を超えるときに、新規なマスター装置の選定を行うので、マスター装置の交替時期が適切化され得る。したがって、マスター装置の急停止などによる稼働率の低下および当該マスター装置の寿命縮小を低減可能である。
（第２実施形態）
　次に、第２実施形態について説明する。
　上記第１実施形態では、外部管理装置１８がステップＳ１０６において、変更後の新たなマスター装置となる燃料電池装置を決定するために使用する判別情報として、第１～第３の燃料電池装置１６ａ～１６ｃの積算稼働時間を使用した。本実施形態では、判別情報として、各燃料電池装置１６ａ～１６ｃの定格出力値を使用する。本実施形態は、第１実施の形態と、図１～図３に示した装置およびシステムの構成、並びに、図４～６に示した処理のフローチャートに示される処理の範囲では、第１実施形態と共通する。以下では、これらの図を参照しながら、第１実施形態との違いについてのみ説明する。また、同一または対応する構成要素は第１実施形態と同じ構成要素の参照符号を用いる。
　第１実施形態において、第１～第３の燃料電池装置１６ａ～１６ｃの定格出力値は互いに等しく１ｋＷであった。これに対して、本実施形態では、第１～第３の燃料電池装置１６ａ～１６ｃの定格出力値は、表１に示すように異なる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　これらの定格出力値は、第１～第３の燃料電池装置１６ａ～１６ｃの記憶部２３に予め記憶される。第２および第３の燃料電池装置（スレーブ装置）１６ｂ、１６ｃは、ステップＳ３０１の判別情報を送信するステップで、判別情報を第１の燃料電池装置（マスター装置）１６ａに送信する。判別情報は、計時部２２から取得した積算稼働時間とともに、記憶部２３から取得した定格出力値を含む。
　マスター装置１６ａは、ステップＳ２０２でこの判別情報を受信し、ステップＳ２０３で、負荷１５の消費電力とともに、この判別情報を外部管理装置１８に送信する。これにより、外部管理装置１８は、ステップＳ１０１で定格出力値を含む判別情報を取得する。
　外部管理装置１８は、定格出力値を以下のように使用する。まず、ステップＳ１０２、Ｓ１０３において、負荷１５の消費電力および第２および第３の燃料電池装置（スレーブ装置）１６ｂ、１６ｃの状態変更が必要か否かを、定格出力値に基づいて判断する。例えば、第１の燃料電池装置（マスター装置）１６ａと第３の燃料電池装置１６ｃが発電状態で、第２の燃料電池装置１６ｂが、待機状態の場合を仮定する。外部管理装置１８は、ステップＳ１０１で取得する負荷１５の消費電力が、２３００Ｗを超えた場合、あるいは、超えることが予測される場合、ステップＳ１０３で第２の燃料電池装置１６ｂについては稼働状態を発電状態に変更する。また、外部管理装置１８は、第３の燃料電池装置１６ｃについては稼働状態を待機状態に変更する指示を送信する。このようにすることによって、燃料電池システム１２の出力を、負荷１５の消費電力に合わせて適切な値に設定することが可能になる。
　また、定格出力値の情報は、マスター装置を変更する際の変更後のマスター装置を選定する処理にも使用できる。ステップＳ１０６のマスター変更指示の送信ステップにおいて、外部管理装置１８は、第２および第３の燃料電池装置（スレーブ装置）１６ｂ、１６ｃのうち、定格出力値が最大のものを変更後のマスター装置に選定することができる。このようにすることで、使用可能な燃料電池装置のうち、最大の定格出力値を有するものを、常にマスター装置として使用することができる。
　あるいは、外部管理装置１８は、変更後のマスター装置として、ステップＳ１０１で取得した消費電力よりも大きく、かつ、消費電力に最も近い定格出力値を有する燃料電地装置を選定することもできる。例えば、消費電力が６００Ｗであれば、第２の燃料電池装置１６ｂをマスター装置として選択する。
　また、外部管理装置１８は、負荷１５の消費電力の変動パターンを蓄積して、これを変更後のマスター装置の選定に利用できる。変動のパターンとは、例えば１日間、１週間、１カ月間等の消費電力の変動パターンなどである。ステップＳ１０６の変更指示の送信ステップにおいては、変動パターンに対して燃料電池システムの仕様効率が最適になるように、変更後のマスター装置を選定する。例えば、一日の中で消費電力が最低となる時間帯があれば、変更後のマスター装置は、その時間帯の消費電力より大きく、かつ、その消費電力に近い定格出力値を有する燃料電池装置を選択することができる。
　このように、本実施の形態によれば、燃料電池装置の定格出力値の違いに応じて、燃料電池システム１２の最適な出力が得られるように、稼働状態の状態変更および／または動作モードの変更を行うことができる。
　本開示は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。たとえば、負荷を構成する装置は、自身の消費電力をエネルギー管理装置に送信し、この消費電力をエネルギー管理装置がマスター装置に送信するものとしたが、これには限られない。例えば、マスター装置が、直接負荷から消費電力を取得してもよい。エネルギー管理装置が取得した消費電力の情報は、マスター装置を介して、外部管理装置に送信されるものとした。複数の実施形態の一つにおいて、外部管理装置は、消費電力の情報を直接エネルギー管理装置から取得するようにしてもよい。
　外部管理装置の情報生成部が行うステップＳ１０２におけるスレーブ装置の状態変更は、発電状態と待機状態との間のみで行うものではなく、停止状態と、発電状態または待機状態との間で行うこともできる。例えば、外部管理装置は時計を有し、電力需要の小さい深夜から早朝の時間帯にかけて、待機状態のスレーブ装置を停止状態となるように状態変更することもできる。
　燃料電池装置の動作モードとしては、マスターモードとスレーブモードとを挙げたが、動作モードはこれだけに限られない。例えば、燃料電池装置を始めて起動する時は、それぞれの燃料電池装置が、外部管理装置と通信を行うことにより判別情報を送信し、これによって外部管理装置がマスターとなる燃料電池装置を決定するようにすることができる。このように、燃料電池装置は、起動時専用の動作モードを有することができる。また、何らかの理由でマスター装置とスレーブ装置との通信が不通になった場合等に、それぞれの燃料電池装置を独立して動作させることもあり得る。したがって、燃料電池装置はそのようなエラー発生時の単独運転モードを有することができる。
　外部管理装置がマスター変更指示を出すのは、マスターモードで動作する燃料電池装置の積算稼働時間が所定時間を超過したとき、および、マスターモードで動作する燃料電池装置に対する停止状態への変更の指示を受けたときに限られない。例えば、燃料電池装置ごとに定格出力値に差異がある場合、外部管理装置は、負荷の消費電力を一定期間継続して監視する。その後、外部管理装置は、常時発電を行うマスターモードで動作する燃料電池装置を、消費電力に対して最適な定格出力値を有するものに変更するため、変更指示を出すようにすることもできる。
　外部管理装置は、施設外に配置されネットワークを介して接続された外部管理装置を用いるものとした。複数の実施形態の一つにおいて、外部管理装置はこのような施設外部ではなく、同一の施設内に配置することもできる。
　さらに、外部管理装置の上位システムを設けてもよい。上位システムに対して、外部管理システムは、マスター装置から取得した積算稼働時間や消費電力の情報を送信し、上位システムにおいて、各燃料電池装置の稼働時間等を集計し、監視する。これにより、上位システムは、稼働状態の変更指示、マスター装置とスレーブ装置との変更、燃料電池装置の停止等の指示の生成を行う。外部管理装置はこの上位システムから通信部を介してこれらの指示の実行を受付ける。このようにすることによって、上位システムから、複数の燃料電池システムを集中管理することが可能になる。
　１０　　電力供給システム
　１１　　分電盤
　１２　　燃料電池システム
　１３　　エネルギー管理装置
　１４　　系統
　１５　　負荷
　１６　　燃料電池装置
　１６ａ　　第１の燃料電池装置（マスター装置）
　１６ｂ　　第２の燃料電池装置（スレーブ装置）
　１６ｃ　　第３の燃料電池装置（スレーブ装置）
　１７　　ネットワーク
　１８　　外部管理装置
　１９　　発電部
　２０　　補機
　２１　　通信部（受信部、送信部）
　２２　　計時部
　２３　　記憶部
　２４　　制御部
　２５　　通信部（取得部、出力部）
　２６　　情報生成部
　２７　　入力部

Claims (15)

  1. 　負荷に電力を供給する複数の燃料電池装置と、
    　外部管理装置と
    を備え、
    　前記複数の燃料電池装置および前記外部管理装置は、ネットワークに接続され相互に通信可能であり、
    　前記複数の燃料電池装置は、自装置を、自装置及び他の燃料電池装置の稼働状態を制御するマスターモードと、他の燃料電池装置により稼働状態の制御を受けるスレーブモードとを含む何れかの動作モードで制御する制御部を有し、
    　前記外部管理装置は、前記負荷の消費電力を取得する取得部と、前記消費電力に基づいて、前記複数の燃料電池装置の稼働状態を制御するための制御情報を生成する情報生成部と、前記マスターモードで動作する燃料電池装置に対して前記制御情報を出力する出力部とを有し、
    　前記マスターモードで動作する燃料電池装置は、前記外部管理装置から出力された前記制御情報に基づいて、自装置及び他の燃料電池装置の前記稼働状態を制御する燃料電池システム。
  2. 　前記マスターモードで動作する燃料電池装置は、前記消費電力を監視するエネルギー管理装置から前記消費電力を取得し、前記取得部に送信する請求項１に記載の燃料電池システム。
  3. 　前記複数の燃料電池装置の前記稼働状態は、発電状態および待機状態を含み、前記情報生成部は、前記消費電力に基づき、前記スレーブモードで動作する燃料電池装置の少なくとも一つを前記発電状態と前記待機状態との間での切り替える制御情報を生成する請求項１または２に記載の燃料電池システム。
  4. 　前記複数の燃料電池装置は、それぞれ自装置の積算稼働時間を計時する計時部、及び、自装置の定格出力値を記憶する記憶部の少なくとも一方を備え、
    　前記制御部は、
    　　自装置の前記積算稼働時間及び前記定格出力値の少なくとも何れかを、判別情報として取得し、
    　　前記スレーブモードで動作するとき、前記判別情報をマスターモードで動作する燃料電池装置に送信し、
    　　前記マスターモードで動作するとき、自装置から取得した前記判別情報および他の燃料電池装置から受信した前記判別情報を、前記取得部に送信するように構成され、
    　前記情報生成部は、所定の条件が満たされたとき、前記マスターモードで動作する燃料電池装置から受信した前記複数の燃料電池装置の前記判別情報に基づいて、前記スレーブモードで動作する燃料電池装置の一つを変更後のマスターモードで動作する燃料電池装置として選定し、マスターモードで動作する燃料電池装置を変更するマスター変更指示を生成する請求項１から３の何れか一項に記載の燃料電池システム。
  5. 　前記情報生成部は、前記判別情報が前記積算稼働時間を含み、前記マスターモードで動作する燃料電池装置の前記積算稼働時間が所定時間を超過したとき、または、前記マスターモードで動作する燃料電池装置に対する停止状態への変更の指示を受けたときを、前記所定の条件が満たされたときとし、前記マスター変更指示を生成する請求項４に記載の燃料電池システム。
  6. 　前記外部管理装置の前記情報生成部は、前記変更後のマスターモードで動作する燃料電池装置として、前記積算稼働時間が最も短い燃料電池装置を選定する請求項４または５に記載の燃料電池システム。
  7. 　前記情報生成部は、前記変更後のマスターモードで動作する燃料電池装置として、前記定格出力値が最大である燃料電池装置を選定する請求項４または５に記載の燃料電池システム。
  8. 　前記情報生成部は、前記変更後のマスターモードで動作する燃料電池装置として、前記消費電力よりも大きく、かつ、該消費電力に最も近い定格出力値を有する燃料電地装置を選定する請求項４または５に記載の燃料電池システム。
  9. 　負荷の消費電力を取得する取得部と、
    　前記消費電力に基づいて、複数の燃料電池装置の稼働状態を制御するための制御情報を生成する情報生成部と、
    　出力部と
    を備え、
    　前記複数の燃料電池装置のそれぞれは、ネットワークに接続され相互に通信可能であり、自装置及び他の燃料電池装置の稼働状態を制御するマスターモード、および、他の燃料電池装置により稼働状態の制御を受けるスレーブモードを含む何れかの動作モードで動作し、且つ、前記負荷に電力を供給し、
    　前記出力部は前記マスターモードで動作する前記燃料電池装置に対して前記制御情報を出力する外部管理装置。
  10. 　電力を出力する発電部と、
    　自装置の積算稼働時間を計時する計時部と、
    　自装置の定格出力値を記憶する記憶部と、
    　自装置を、自装置及び他の燃料電池装置の稼働状態を制御するマスターモードと、他の燃料電池装置により稼働状態の制御を受けるスレーブモードとを含む、何れかの動作モードで制御する制御部と、
    　前記スレーブモードで動作するとき、自装置の前記積算稼働時間および自装置の前記定格出力値の少なくとも一方を判別情報として送信する送信部と、
    　前記マスターモードで動作するとき、他の燃料電池装置から前記判別情報を受信する受信部と
    を備え、
    　前記マスターモードで動作するとき、前記送信部は、外部管理装置に自装置および他の燃料電池装置の判別情報を送信し、前記受信部は、前記外部管理装置から自装置および他の燃料電池装置に対する稼働状態を制御するための制御情報を受信する燃料電池装置。
  11. 　前記マスターモードで動作するとき、前記受信部は、負荷の消費電力を監視するエネルギー管理装置から前記消費電力を取得し、前記送信部は、前記外部管理装置に送信する請求項１０に記載の燃料電池装置。
  12. 　前記自装置および前記他の燃料電池装置の前記稼働状態は、発電状態および待機状態を含み、前記制御情報は、負荷の消費電力に基づき、前記スレーブモードで動作する前記他の燃料電池装置の少なくとも一つを前記発電状態と前記待機状態との間での切り替える制御をするための制御情報である請求項１０または１１に記載の燃料電池装置。
  13. 　負荷の消費電力を取得するステップと、
    　前記消費電力に基づいて、複数の燃料電池装置の稼働状態を制御するための制御情報を生成するステップと、
    　マスターモードで動作する燃料電池装置に対して前記制御情報を出力するステップと、
    　前記マスターモードで動作する燃料電池装置が、前記制御情報に基づいて自装置及び他の燃料電池装置の前記稼働状態を制御するステップと
    を含み、
    　前記複数の燃料電池装置は、ネットワークに接続され相互に通信可能であり、前記負荷に電力を供給し、
    　前記複数の燃料電池装置は、自装置及び他の燃料電池装置の稼働状態を制御する前記マスターモードと、他の燃料電池装置により稼働状態の制御を受けるスレーブモードとを含む複数の動作モードの何れかで動作する燃料電池装置の制御方法。
  14. 　前記負荷の消費電力を取得するステップは、前記マスターモードで動作する燃料電池装置が、前記負荷の消費電力を監視するエネルギー管理装置から取得した前記消費電力を、該マスターモードで動作する燃料電池装置から受信することを含む請求項１３に記載の燃料電池装置の制御方法。
  15. 　前記複数の燃料電池装置の前記稼働状態は、発電状態および待機状態を含み、前記制御情報を出力するステップは、前記負荷の消費電力に基づき、前記スレーブモードで動作する燃料電池装置の少なくとも一つを前記発電状態と前記待機状態との間での切り替える制御情報を出力することを含む請求項１３または１４に記載の燃料電池装置の制御方法。
     
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