JP6452330B2 - Power generation device, power generation system, and power generation method - Google Patents
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Description
本発明は、発電装置、発電システム、および発電方法に関するものである。より詳細には、本発明は、分散型電源を構成する燃料電池のような発電装置、このような発電装置を複数連結する発電システム、および、このような発電装置または発電システムの発電方法に関するものである。 The present invention relates to a power generation device, a power generation system, and a power generation method. More particularly, the present invention relates to a power generation device such as a fuel cell that constitutes a distributed power source, a power generation system that connects a plurality of such power generation devices, and a power generation method for such a power generation device or a power generation system. It is.
近年、例えば太陽電池および燃料電池のような複数の分散型電源を発電装置として連結し、これらの発電装置が発電する電力を供給する発電システムが研究されている。このような分散型電源として用いられる発電装置には、例えば固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）および固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）などのような燃料電池がある。このような分散型電源を複数採用し、これらの分散型電源が供給可能な電力に応じて、負荷を構成する機器の消費電力を制御することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。 In recent years, a power generation system that connects a plurality of distributed power sources such as solar cells and fuel cells as a power generation device and supplies power generated by these power generation devices has been studied. Examples of the power generation apparatus used as such a distributed power source include fuel cells such as a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) and a solid oxide fuel cell (SOFC). It has been proposed to employ a plurality of such distributed power sources and control the power consumption of the devices constituting the load according to the power that can be supplied by these distributed power sources (see, for example, Patent Document 1). .
現在、上述した燃料電池のような分散型電源を用いて発電する電力は、系統に売電することができない。このため、現在の発電システムにおいては、燃料電池のような分散型電源が発電する電力の系統への逆潮流を検出すると、その出力を低下させるように制御を行う。したがって、これらの分散型電源を複数連結して運転する発電システムにおいては、電力の逆潮流を検出すると、複数の分散型電源の出力をそれぞれ調整して、システム全体として出力する電力が逆潮流しないように制御している。 Currently, power generated using a distributed power source such as the fuel cell described above cannot be sold to the grid. For this reason, in the current power generation system, when a reverse power flow to a system of power generated by a distributed power source such as a fuel cell is detected, control is performed to reduce the output. Therefore, in a power generation system that operates by connecting a plurality of these distributed power sources, when a reverse power flow is detected, the output of the plurality of distributed power sources is adjusted, and the power output as a whole system does not flow backward So that it is controlled.
上述したように、従来、複数の分散型電源を連結させた運転においては、各分散型電源の出力をそれぞれ調整している。このため、複数の分散型電源の中には、例えば発電効率が比較的高いものが存在したり、逆に発電効率が比較的低いものが存在したりするため、分散型電源の発電効率に偏りが生じ得る。このように一部の分散型電源の発電効率が低いと、このような分散型電源を含む発電システムも、システム全体としての発電効率が低くなり得る。 As described above, conventionally, in the operation in which a plurality of distributed power sources are connected, the output of each distributed power source is adjusted. For this reason, some of the plurality of distributed power sources, for example, have a relatively high power generation efficiency, or conversely have a relatively low power generation efficiency. Can occur. As described above, when the power generation efficiency of some of the distributed power sources is low, the power generation efficiency of the power generation system including such a distributed power source as a whole system may be low.
したがって、本発明の目的は、複数の分散型電源の出力を全体として高効率化する発電装置、発電システム、および発電方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a power generation apparatus, a power generation system, and a power generation method that can improve the efficiency of the outputs of a plurality of distributed power sources as a whole.
上記目的を達成する第１の観点に係る発明は、
系統に連系して負荷に供給する電力を発電する発電部と、
前記発電部が発電する電力の出力を制御する制御部と、を備える発電装置であって、
前記制御部は、当該発電装置および当該発電装置に連結された他の発電装置が発電する電力の総出力が前記負荷の消費電力よりも大きくなる時、当該発電装置および当該他の発電装置の発電効率を示す情報に基づいて、当該発電装置および当該他の発電装置のうち発電効率の高いものから稼働率が高くなるように、および／または、当該発電装置および当該他の発電装置のうち発電効率の低いものから稼働率が低くなるように、当該発電装置および当該他の発電装置がそれぞれ発電する電力の出力を調整するように制御するものである。
The invention according to the first aspect to achieve the above object is
A power generation unit that generates power to be connected to the grid and supplied to the load;
A control unit that controls an output of electric power generated by the power generation unit, and a power generation device comprising:
When the total output of the power generated by the power generation device and another power generation device connected to the power generation device is larger than the power consumption of the load, the control unit generates power from the power generation device and the other power generation device. Based on the information indicating the efficiency, the power generation efficiency of the power generation device and the other power generation devices is increased so that the operation rate becomes higher from the power generation efficiency of the power generation device and the other power generation devices. The power generation device and the other power generation device are controlled so as to adjust the output of the electric power generated by the power generation device and the other power generation devices, respectively , so that the operation rate becomes lower from the lowest .
上記目的を達成する第２の観点に係る発明は、
系統に連系して負荷に供給する電力の出力を制御可能な複数の発電装置を含む発電システムであって、
前記複数の発電装置のそれぞれは、当該複数の発電装置が連結されて発電する電力の総出力が前記負荷の消費電力よりも大きくなる時、当該複数の発電装置のそれぞれの発電効率を示す情報に基づいて、当該複数の発電装置のうち発電効率の高いものから稼働率が高くなるように、および／または、当該複数の発電装置のうち発電効率の低いものから稼働率が低くなるように、当該発電装置が発電する電力の出力を調整するように制御するものである。
The invention according to the second aspect to achieve the above object is
A power generation system including a plurality of power generation devices capable of controlling the output of electric power supplied to a load connected to a system,
Each of the plurality of power generation devices includes information indicating the power generation efficiency of each of the plurality of power generation devices when the total output of the power generated by connecting the plurality of power generation devices is larger than the power consumption of the load. Based on the power generation efficiency of the plurality of power generation devices from the high power generation efficiency and / or from the low power generation efficiency of the power generation devices of the plurality of power generation devices It controls to adjust the output of the electric power which a power generator generates.
上記目的を達成する第３の観点に係る発明は、
系統に連系して負荷に供給する電力の出力を制御可能な複数の発電装置による発電方法であって、
前記複数の発電装置のそれぞれは、当該複数の発電装置が連結されて発電する電力の総出力が前記負荷の消費電力よりも大きくなる時、当該複数の発電装置のそれぞれの発電効率を示す情報に基づいて、当該複数の発電装置のうち発電効率の高いものから稼働率が高くなるように、および／または、当該複数の発電装置のうち発電効率の低いものから稼働率が低くなるように、当該発電装置が発電する電力の出力を調整するように制御する制御ステップを含むものである。
The invention according to the third aspect for achieving the above object is:
A power generation method using a plurality of power generation devices capable of controlling the output of power supplied to a load connected to a system,
Each of the plurality of power generation devices includes information indicating the power generation efficiency of each of the plurality of power generation devices when the total output of the power generated by connecting the plurality of power generation devices is larger than the power consumption of the load. Based on the power generation efficiency of the plurality of power generation devices from the high power generation efficiency and / or from the low power generation efficiency of the power generation devices of the plurality of power generation devices It includes a control step for controlling so as to adjust the output of the power generated by the power generation device.
本発明によれば、複数の分散型電源の出力を全体として高効率化する発電装置、発電システム、および発電方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electric power generating apparatus, electric power generation system, and electric power generation method which make highly efficient the output of several distributed power supply as a whole can be provided.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の実施形態に係る発電装置を複数含む発電システムを概略的に示す機能ブロック図である。 FIG. 1 is a functional block diagram schematically showing a power generation system including a plurality of power generation devices according to an embodiment of the present invention.
図１に示すように、本発明の実施形態に係る発電装置を含む発電システム１は、発電装置１０Ａ、発電装置１０Ｂ、および発電装置１０Ｃを含んで構成される。図１においては、発電システム１は、分散型電源として、発電装置１０Ａ〜Ｃの３つの発電装置を含む例を示してある。しかしながら、本実施形態に係る発電システム１は、発電装置１０Ａ〜Ｃのような構成の発電装置を任意の複数個含んで構成することができる。以下の説明において、従来よく知られている要素および機能部については、適宜、説明を簡略化または省略する。
As shown in FIG. 1, a power generation system 1 including a power generation device according to an embodiment of the present invention includes a
発電装置１０Ａは、図１に示すように、発電部１２Ａ、電力変換部１４Ａ、および制御部１６Ａを備えている。図１において、太い実線は電力の経路を示し、破線は制御信号または各種情報を通信する信号の経路を示している。
As illustrated in FIG. 1, the
発電部１２Ａは、系統１００に連系して負荷２００に供給する電力を発電する。系統１００は、一般的な商用の電力系統（グリッド）とすることができる。発電部１２Ａは、例えば固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）または固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）などのような各種の燃料電池などで構成することができる。特に、本実施形態においては、発電部１２Ａは、発電した電力を系統に売電することができない、すなわち逆潮流させることができない電力を発電するものとするのが好適である。
The power generation unit 12 </ b> A generates power that is connected to the
ここで、「逆潮流させることができない電力」とは、例えば燃料電池の発電による電力のようにインフラストラクチャーから供給されるエネルギーに基づく電力であって、例えば現在の日本国におけるように売電が認められていない電力である。したがって、本実施形態において、発電部１２Ａは、例えば太陽光発電を行う太陽電池を備えた発電部のように、発電した電力を系統に売電することができるものとは異なる発電部とするのが好適である。以下、発電部１２ＡがＳＯＦＣである場合の例について説明する。しかしながら、本発明に係る発電部はＳＯＦＣに限定されず、典型的には燃料電池を備えた各種の発電部とすることができる。特に、発電部１２Ａは、逆潮流不可能な分散型電源とするのが好適である。
Here, “electric power that cannot be reversely flowed” is electric power based on energy supplied from the infrastructure, such as electric power generated by a fuel cell, for example. Unacceptable power. Therefore, in the present embodiment, the
ＳＯＦＣで構成される発電部１２Ａは、外部から供給される水素および酸素などのガスを電気化学反応させる燃料電池発電装置によって発電を行い、発電した電力を供給することができる。本実施形態において、発電部１２Ａは、起動時には系統１００からの電力を受けて運転を開始するが、起動した後は、系統１００からの電力を受けずに稼動する、すなわち自立運転が可能であってもよい。本実施形態において、発電部１２Ａは、自立運転することができるように、改質部など他の機能部も必要に応じて適宜含むものとする。本実施形態において、発電部１２Ａは、一般的によく知られた燃料電池で構成することができるため、燃料電池のより詳細な説明は省略する。
The power generation unit 12 </ b> A configured by SOFC can generate power by a fuel cell power generation device that electrochemically reacts gases such as hydrogen and oxygen supplied from the outside, and can supply the generated power. In the present embodiment, the
発電部１２Ａが発電した電力は、電力変換部１４Ａを経て、電力を消費する各種の負荷２００に供給することができる。ここで、発電装置１０Ａから出力される電力は、実際の家屋などにおいては、分電盤などを経てから負荷２００に供給されるが、そのような部材は省略してある。負荷２００は、発電システム１から電力が供給される、ユーザが使用する家電製品などの各種の機器とすることができる。図１においては、負荷２００は１つの部材として示してあるが、１つの部材には限定されず任意の個数の機器とすることができる。
The power generated by the
電力変換部１４Ａは、発電部１２Ａが発電する電力を直流から交流に変換する。より詳細には、電力変換部１４Ａは、発分部１２Ａが発電した直流の電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータによって昇圧または降圧してから、ＤＣ／ＡＣインバータによって交流の電力に変換する。電力変換部１４Ａは、一般的なインバータなどを用いて構成することができ、一般的によく知られた構成とすることができるため、詳細な説明は省略する。
The
制御部１６Ａは、発電装置１０Ａの各機能部をはじめとして発電装置１０Ａの全体を制御および管理する。制御部１６Ａは、例えばマイコンまたはプロセッサ（ＣＰＵ）などで構成することができる。また、制御部１６Ａは、各種プログラムおよび種々の情報を記憶するメモリも備えるものとして、以下説明する。このメモリは、制御部１６Ａが行うデータ解析および各種の演算処理などを行う際のアルゴリズム、およびルックアップテーブル（ＬＵＴ）のような各種の参照テーブルなども記憶する。特に、本実施形態において、制御部１６Ａは、発電部１２Ａが発電する電力の出力を制御する。このような制御を行うために、制御部１６Ａは、例えば発電部１２Ａの発電を制御したり、電力変換部１４Ａの出力を制御したりすることができる。このため、図１に示すように、制御部１６Ａは、発電部１２Ａおよび電力変換部１４Ａと、制御線により接続される。以下、本実施形態独自の制御に係る制御部１６Ａなどの動作について中心的に説明する。
The
発電装置１０Ｂは、系統１００に連系して負荷２００に供給する電力を発電する発電部１２Ｂと、発電部１２Ｂが発電する電力を直流から交流に変換する電力変換部１４Ｂと、発電部１２Ｂが発電する電力の出力を制御する制御部１６Ｂと、を備える。また、発電装置１０Ｃは、系統１００に連系して負荷２００に供給する電力を発電する発電部１２Ｃと、発電部１２Ｃが発電する電力を直流から交流に変換する電力変換部１４Ｃと、発電部１２Ｃが発電する電力の出力を制御する制御部１６Ｃと、を備える。
The
図１に示すように、発電装置１０Ａ、１０Ｂ、および１０Ｃは、それぞれほぼ同様の構成とすることができるが、それに限定されるものではなく、それぞれ種々の構成を採用することができる。本実施形態において、発電装置１０Ａ、１０Ｂ、および１０Ｃは、系統１００に連系して負荷２００に供給する電力の出力を制御可能であればよい。すなわち、発電システム１は、系統１００に連系して負荷２００に供給する電力の出力を制御可能な複数の発電装置１０Ａ、１０Ｂ、および１０Ｃを含んで構成される。
As shown in FIG. 1, the power generation apparatuses 10 </ b> A, 10 </ b> B, and 10 </ b> C can have substantially the same configuration, but are not limited thereto, and various configurations can be employed. In the present embodiment, the
また、図１に示すように、発電システム１において、発電装置１０Ａは、他の発電装置１０Ｂおよび１０Ｃに連結される。このように、発電装置１０Ａ、発電装置１０Ｂ、発電装置１０Ｃは、それぞれ、分散型電源により構成することができる。図１においては、発電部１０Ａ〜Ｃが発電した直流の電力を、交流に変換してから連結しているが、本実施形態に係る発電システム１はこのような態様に限定されず、直流電力のまま連結してもよい。
As shown in FIG. 1, in the power generation system 1, the
さらに、図１に示すように、発電システム１において、発電装置１０Ａ〜Ｃは、それぞれ対応する電流センサ１８Ａ〜Ｃに接続されている。電流センサ１８Ａ〜Ｃは、例えば、ＣＴ（Current Transformer：変流器）とすることができる。しかしながら、電流を検出することができる要素であれば、任意のものを採用することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 1, in the power generation system 1, the power generation apparatuses 10 </ b> A to 10 </ b> C are connected to the corresponding current sensors 18 </ b> A to 18 </ b> C, respectively. The
この電流センサ１８Ａ〜Ｃは、発電システム１の出力する電力が系統１００に逆潮流していることを検出することができる。このため、電流センサ１８Ａ〜Ｃは、図１に示すように、発電装置１０Ａ〜Ｃから出力される電力のうち、負荷２００に供給された後で系統１００に流れる電力を検出する位置に配置される。電流センサ１８Ａ〜Ｃが検出した電流は、それぞれ制御部１６Ａ〜Ｃに、無線または有線の通信により、直接的または間接的に通知されるようにする。そして、制御部１６Ａは、電流センサ１８Ａ〜Ｃが検出した電流から、逆潮流電力を算出することができる。
The current sensors 18 </ b> A to 18 </ b> C can detect that the power output from the power generation system 1 is flowing backward through the
本実施形態に係る発電システム１においては、図１に示すように、発電装置１０Ａと１０Ｂとが接続され、発電装置１０Ｂと１０Ｃとが接続されている。より詳細には、制御部１６Ａと１６Ｂとが接続され、制御部１６Ｂと１６Ｃとが接続されるようにするのが好適であるが、そのような接続態様に限定されるものではなく、各発電装置の間で通信ができるような任意の接続態様とすることができる。また、このような接続は、有線または無線により行うことができる。このような接続により、発電装置１０Ａ〜Ｃは、それぞれの間で各種情報の交換および共有などを行うことができる。
In the power generation system 1 according to the present embodiment, as illustrated in FIG. 1, the
次に、本実施形態に係る発電システム１における発電装置１０Ａ〜Ｃの動作について説明する。
Next, the operation of the
本実施形態に係る発電システム１が動作を開始する際には、複数の発電装置（例えば１０Ａ〜Ｃ）のうち１つを選定して、これを主たる装置（マスター）として制御することができる。この場合、複数の発電装置（例えば１０Ａ〜Ｃ）のうち、主たる装置（マスター）として選定されなかったものは、従たる装置（スレーブ）として制御するのが好適である。以下、一例として、発電装置１０Ａを主たる装置（マスター）として、この発電装置１０Ａが、他の従たる装置（スレーブ）である発電装置１０Ｂおよび１０Ｃの動作を制御する場合について説明する。
When the power generation system 1 according to the present embodiment starts operation, one of a plurality of power generation devices (for example, 10A to C) can be selected and controlled as a main device (master). In this case, among the plurality of power generation devices (for example, 10A to 10C), those not selected as the main device (master) are preferably controlled as the subordinate devices (slave). Hereinafter, as an example, a case will be described in which the
本実施形態においては、逆潮流が発生する際、各発電装置の発電効率を考慮して、各発電装置の稼働状態を決定する。すなわち、複数の発電装置のうち、発電効率の低いものはなるべく稼働させないようにし、発電効率の高いものをなるべく稼働させるようにする。 In this embodiment, when a reverse power flow occurs, the operating state of each power generator is determined in consideration of the power generation efficiency of each power generator. That is, among the plurality of power generation devices, those with low power generation efficiency are not operated as much as possible, and those with high power generation efficiency are operated as much as possible.
このような制御を実現するために、発電システム１に含まれる発電装置１０Ａ〜Ｃは、それぞれの発電効率を示す情報を共有する。また、発電装置１０Ａ〜Ｃは、それぞれ、発電システム１全体として求められる出力を実現する際の各発電装置の出力を規定する参照テーブルも共有する。このような情報およびテーブルは、発電装置１０Ａ〜Ｃにおいて、それぞれの制御部１６Ａ〜Ｃに記憶することができる。
In order to realize such control, the
ここで、発電装置１０Ａ〜Ｃの「発電効率を示す情報（以下、「効率情報」と略記する）」とは、各種の情報とすることができる。以下、「効率情報」について、さらに説明する。
Here, “information indicating power generation efficiency (hereinafter abbreviated as“ efficiency information ”)” of the
例えば、発電部１２Ａ〜Ｃには、ポンプおよびファンなどの駆動部品、ならびに燃料電池発電モジュールおよび内燃機関などの機能部を構成する各種の部品が存在する。これらの各種部品は、それぞれ発電装置の発電効率の特性を決定づける要素であり、発電装置１０Ａ〜Ｃの発電効率に影響を与える。また、特に、燃料電池のような発電装置は、発電する電力の出力、および発電する際の動作温度などによって、発電効率が変化する。
For example, the
そこで、本実施形態では、各制御部１６Ａ〜Ｃは、それぞれ発電装置１０Ａ〜Ｃが発電する電力の出力、および発電する際の動作温度などを検出する。そして、制御部１６Ａ〜Ｃは、これら検出した情報をもとに、それぞれ発電装置１０Ａ〜Ｃの発電効率を算出し、「効率情報」として保持する。そして、この効率情報は、発電装置１０Ａ〜Ｃの間の通信により、他の発電装置と共有されるようにする。さらに、主たる装置（マスター）である発電装置１０Ａは、後述する参照テーブルを作成し、他の発電装置（この場合１０Ｂおよび１０Ｃ）に送信する。
Therefore, in the present embodiment, each of the
図２は、発電装置１０Ａ〜Ｃの効率特性の例を示す図である。図２（Ａ）は発電装置１０Ａの効率特性の例を示し、図２（Ｂ）は発電装置１０Ｂの効率特性の例を示し、図２（Ｃ）は発電装置１０Ｃの効率特性の例を示す。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of efficiency characteristics of the
図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、発電装置１０Ａ〜Ｃは、それぞれ、出力する電力におおよそ比例して、効率も高くなる特性を有している。図２においては、発電装置１０Ａ〜Ｃの発電効率の特性が比較できるように、破線による基準線を示してある。図２に示すように、発電装置１０Ａが最も定格効率が高く、次に発電装置１０Ｂ、その次に発電装置１０Ｃという順に定格効率が低くなる様子を示している。
As shown in FIGS. 2A to 2C, the power generation apparatuses 10 </ b> A to 10 </ b> C have characteristics that increase efficiency in proportion to the output power. In FIG. 2, the reference line by a broken line is shown so that the power generation efficiency characteristics of the
上述したように、発電装置１０Ａ〜Ｃの発電効率は、例えば発電部１２Ａ〜Ｃが発電する電力の出力、および発電部１２Ａ〜Ｃが発電する際の動作温度などによって変化し得るため、効率情報も時間とともに変化し得る情報となる。このため、各発電装置１０Ａ〜Ｃは、なるべく最新の効率情報を共有するのが好適である。したがって、本実施形態においては、例えば所定の時間間隔などで、各発電装置１０Ａ〜Ｃの発分効率を示す情報を収集して、上述した参照テーブルを更新するのが望ましい。以下、発電装置１０Ａ〜Ｃが発電効率を示す情報などを収集し、参照テーブルを更新する処理について説明する。
As described above, the power generation efficiency of the
図３は、本発明の実施形態に係る発電装置１０Ａ〜Ｃにおける参照テーブル更新処理を説明するフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating reference table update processing in the
図３に示すように、発電装置１０Ａによる参照テーブル更新処理が開始すると、制御部１６Ａは、自機である発電装置１０Ａについての各種情報を、他の発電装置１０Ｂおよび１０Ｃに送信する（ステップＳ１１）。具体的には、ステップＳ１１においては、制御部１６Ａは、（１）発電装置１０Ａが発電可能な電力の最大出力値、（２）発電装置１０Ａが現在発電している電力の出力値、（３）発電装置１０Ａの効率情報、を送信する。このステップＳ１１の処理を行うため、制御部１６Ａは、例えば所定の時間間隔などで、上記各種情報を予め取得するように制御を行う。
As shown in FIG. 3, when the reference table update process by the
ここで、（１）発電装置１０Ａが発電可能な電力の最大出力値とは、例えば発電装置１０Ａの定格出力のような、発電装置１０Ａが発電することができる最大の電力の出力値である。また、（２）発電装置１０Ａが現在発電している電力の出力値とは、現在、発電装置１０Ａが出力している電力の値である。また、（３）発電装置１０Ａの効率情報とは、上述したように、例えば、発電装置１０Ａが発電する電力の出力、および発電する際の動作温度などに基づいて算出した情報とすることができる。
Here, (1) the maximum output value of power that can be generated by the
ステップＳ１１において自機（発電装置１０Ａ）についての各種情報を他の発電装置１０Ｂおよび１０Ｃに送信したら、制御部１６Ａは、他の発電装置１０Ｂおよび１０Ｃから、同様の情報を受信する（ステップＳ１２）。なお、ステップＳ１１において、発電装置１０Ｂは、発電装置１０Ａおよび１０Ｃに、上述の各種情報を送信する。また、ステップＳ１１において、発電装置１０Ｃは、発電装置１０Ａおよび１０Ｂに、上述の各種情報を送信する。したがって、ステップＳ１２においては、発電装置１０Ａ〜Ｃは、それぞれ、他の発電装置から、上述の各種情報を受信することにより、発電システム１に含まれる発電装置１０Ａ〜Ｃの情報を共有することができる。
If various information about the own machine (
ステップＳ１２において発電装置１０Ａが他の発電装置１０Ｂおよび１０Ｃから各種の情報を受信したら、制御部１６Ａは、発電システム１の発電する電力の現在の総出力を算出する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３においては、制御部１６Ａは、発電装置１０Ａ〜１０Ｃが現在発電している電力の出力値を取得しているため、これらの情報から発電システム１の発電する電力の現在の総出力を算出することができる。
When the
ステップＳ１３において発電システム１の発電する電力の現在の総出力を算出したら、制御部１６Ａは、受信した各種情報に基づいて、参照テーブルを更新する（ステップＳ１４）。この参照テーブル更新の際、制御部１６Ａは、発電装置１０Ａ〜Ｃの発電効率を考慮して、それぞれの稼働状態を決定する。また、制御部１６Ａは、このようにして更新した参照テーブルをメモリに保持する。ステップＳ１４において、発電装置１０Ａ〜Ｃは、それぞれ、更新された参照テーブルを保持することができる。この時、発電装置１０Ａ〜Ｃの制御部１６Ａ〜Ｃがそれぞれ参照テーブルの更新処理を行ってもよいし、発電装置１０Ａが更新した参照テーブルを発電装置１０Ｂおよび１０Ｃに送信してもよい。
When the current total output of the power generated by the power generation system 1 is calculated in step S13, the
図４は、ステップＳ１４において更新された参照テーブルの例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the reference table updated in step S14.
ステップＳ１４において、制御部１６Ａは、図４に示すように、発電装置１０Ａ〜Ｃの効率情報および発電可能な電力の最大出力値に基づいて、発電システム１が所定の電力を出力する際に発電装置１０Ａ〜Ｃがそれぞれ出力すべき電力を規定する。図４においては、例として、発電装置１０Ａ〜Ｃの最大出力値を、それぞれ３ｋＷと想定している。また、図４においては、例として、発電装置１０Ａの発電効率が最も高く、発電装置１０Ｃの発電効率が最も低い場合を想定している。
In step S14, the
図４においては、発電システム１が全体として出力する電力ｘ［ｋＷ］を左の列に示してあり、その時に発電装置１０Ａ〜Ｃがそれぞれ出力すべき電力を表にして示してある。発電装置１０Ａは発電効率が最も高いため、発電システム１の運転時において、稼働させる優先度を高くしている。一方、発電装置１０Ｃは発電効率が最も低いため、発電システム１の運転時において、稼働させる優先度を低くしている。このような参照テーブルを参照することにより、制御部１６Ａ〜Ｃは、発電システム１が電力ｘ［ｋＷ］を出力する際に、発電装置１０Ａ〜Ｃがそれぞれ出力すべき電力を把握することができる。
In FIG. 4, the power x [kW] output from the power generation system 1 as a whole is shown in the left column, and the power to be output by the power generation apparatuses 10 </ b> A to 10 </ b> C at that time is shown in a table. Since the
次に、図４のような更新した参照テーブルに従って、発電装置１０Ａ〜Ｃがそれぞれ行う動作を説明する。
Next, operations performed by the
図１に示した発電システム１において、発電装置１０Ａ〜Ｃが出力する最大の電力よりも、負荷２００の消費電力の需要が大きい場合、系統１００から電力を買電することになる。この時、発電装置１０Ａ〜Ｃがそれぞれ備える電流センサ１８Ａ〜Ｃは、順潮流の電流を検出する。このようにして、電流センサ１８Ａ〜Ｃが順潮流の電流を検出すると、それぞれの制御部１６Ａ〜Ｃは、発電装置１０Ａ〜Ｃがそれぞれ最大の電力を出力するように制御する。そして、負荷２００の消費電力の需要のうち、発電システム１の出力で不足するぶんは、系統１００から買電することによりまかなう。
In the power generation system 1 shown in FIG. 1, when the demand for the power consumption of the
一方、発電システム１において、発電装置１０Ａ〜Ｃが出力する最大の電力が、負荷２００の消費電力の需要よりも大きい場合、発電装置１０Ａ〜Ｃがそれぞれ備える電流センサ１８Ａ〜Ｃは、逆潮流の電流を検出する。この場合、発電装置１０Ａ〜Ｃは、以下説明する本実施形態に係る制御を行う。
On the other hand, in the power generation system 1, when the maximum power output from the power generation devices 10 </ b> A to 10 </ b> C is larger than the demand for power consumption of the
本実施形態においては、逆潮流の電流が発生する場合、電流センサ１８Ａ〜Ｃが検出した電流値に応じて、発電装置１０Ａ〜Ｃが出力する電力を減少させて、発電システム１の電力の総出力を負荷２００の消費電力の需要以下にする。この時、発電装置１０Ａ〜Ｃがそれぞれ出力する電力は、図４で説明した参照テーブルに従うようにする。
In the present embodiment, when a reverse flow current is generated, the power output from the
図５は、発電装置１０Ａ〜Ｃが出力の目標を決定して出力を制御する処理を説明するフローチャートである。以下、例として、発電装置１０Ａが行う処理について説明するが、発電装置１０Ｂおよび１０Ｃについても、同様にして処理を行うことができる。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a process in which the
図５に示す処理が開始すると、発電装置１０Ａの制御部１６Ａは、電流センサ１８Ａが逆潮流の電流を検出したか否かを判定する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１において逆潮流が検出されると、制御部１６Ａは、電流センサ１８Ａが検出した当該逆潮流の電流値を取得する（ステップＳ２２）。
When the process illustrated in FIG. 5 starts, the
ステップＳ２２において逆潮流の電流値を取得したら、制御部１６Ａは、当該取得した逆潮流の電流値およびステップＳ１３で算出した発電システム１の発電する電力の総出力から、発電システム１による電力の総出力の目標を算出する（ステップＳ２３）。燃料電池の発電による電流の逆潮流が所定時間を超えて発生するのを防ぐため、ステップＳ２３で算出される電力の総出力の目標は、発電装置１０Ａ〜Ｃがそれぞれ出力可能な電力の合計よりも小さなものとなる。
When the reverse flow current value is acquired in step S22, the
ステップＳ２３において電力の総出力の目標を算出したら、制御部１６Ａは、メモリに記憶された（図４に示したような）参照テーブルを参照する（ステップＳ２４）。これにより、発電装置１０Ａ〜Ｃは、発電システム１が全体として目標とする電力を出力する際に、それぞれ個々が出力すべき電力を把握することができる。このように、ステップＳ２４において参照テーブルを参照することにより、制御部１６Ａは、自装置である発電装置１０Ａが出力する電力の目標を決定する（ステップＳ２５）。
After calculating the target of the total power output in step S23, the
ステップＳ２５において出力する電力の目標を決定したら、制御部１６Ａは、発電装置１０Ａの出力が当該目標の電力になるように、発電部１２Ａおよび／または電力変換部１４Ａを制御する（ステップＳ２６）。このように、制御部１６Ａ〜Ｃがそれぞれ制御を行うことより、発電装置１０Ａ〜Ｃがそれぞれ出力する電力の合計は、発電システム１の目標とする電力の総出力となる。
When the target of the power output in step S25 is determined, the
このように、制御部１６Ａは、発電装置１０Ａ〜Ｃが発電する電力の総出力が負荷２００の消費電力よりも大きくなる時、発電装置１０Ａ〜Ｃの発電効率を示す情報に基づいて、発電装置１０Ａ〜Ｃがそれぞれ発電する電力の出力を調整するように制御する。
In this way, the
この時、制御部１６Ａは、発電装置１０Ａ〜Ｃの発電効率を示す情報に基づいて、発電装置１０Ａ〜Ｃのうち発電効率の低いものから優先的に発電する電力の出力を調整するように制御してもよい。また、この時、制御部１６Ａは、発電装置１０Ａ〜Ｃの発電効率を示す情報に基づいて、発電装置１０Ａ〜Ｃのうち発電効率の高いものから優先的に発電する電力の出力を調整するように制御してもよい。なお、本実施形態において、発電する電流の出力を「調整する」とは、例えば、出力を上げる、下げる、抑制する、維持するなど、各種の態様とすることができる。また、本実施形態において、発電装置１０Ａ〜Ｃの発電部１２Ａ〜Ｃが例えばＳＯＦＣのような燃料電池により構成される場合、「発電効率」とは、燃料電池に供給するガスを電気に変換する際の効率とすることができる。
At this time, the control unit 16 </ b> A performs control so as to adjust the output of the power generated preferentially from the power generation devices 10 </ b> A to 10 </ b> C having the lowest power generation efficiency, based on the information indicating the power generation efficiency of the power generation devices 10 </ b> A to 10 </ b> C. May be. In addition, at this time, the
また、制御部１６Ａにおいて、発電装置１０Ａ〜Ｃの「発電効率を示す情報」は、発電装置１０Ａ〜Ｃが発電する電力を示す情報としてもよい。また、この「発電効率を示す情報」は、発電装置１０Ａ〜Ｃが発電する際の動作温度を示す情報としてもよい。
In the
以上説明したように、本実施形態においては、発電効率が高い分散型電源を優先的に運転させて、発電効率が低い分散型電源の運転を抑えるようにする。すなわち、本実施形態によれば、発電システム１全体としての効率が高くなるように各分散型電源の出力が制御される。このため、本実施形態によれば、発電システム１全体として、入力する燃料を低減することができる。特に、燃料電池またはエンジンなどの分散型電源においては、複数の分散型電源おいて効率にばらつきがあると、同じ出力を得るのに必要な燃料が増大し、ランニングコストが悪化する。したがって、本実施形態によれば、ランニングコストを削減することができ、経済的に有利になる。 As described above, in the present embodiment, the distributed power source with high power generation efficiency is preferentially operated to suppress the operation of the distributed power source with low power generation efficiency. That is, according to the present embodiment, the output of each distributed power source is controlled so that the efficiency of the power generation system 1 as a whole is increased. For this reason, according to this embodiment, the input fuel can be reduced as the power generation system 1 as a whole. In particular, in a distributed power source such as a fuel cell or an engine, if the efficiency varies among a plurality of distributed power sources, the fuel required to obtain the same output increases and the running cost deteriorates. Therefore, according to the present embodiment, the running cost can be reduced, which is economically advantageous.
本発明を諸図面および実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形および修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部およびステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本発明の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。 Although the present invention has been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various variations and modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention. For example, the functions included in each functional unit, each means, each step, etc. can be rearranged so that there is no logical contradiction, and a plurality of functional units, steps, etc. are combined or divided into one. It is possible. In addition, each of the embodiments of the present invention described above is not limited to being performed faithfully to each of the embodiments described above, and is implemented by appropriately combining the features or omitting some of the features. You can also.
例えば、上述した実施形態では、制御部１６Ａ〜Ｃが、それぞれメモリを備え、参照テーブルなどを記憶するものとして説明した。しかしながら、発電装置１０Ａ〜Ｃは、それぞれ制御部１６Ａ〜Ｃとは別個の記憶部を備えるように構成してもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
また、発電装置１０Ａ〜Ｃにおいて、それぞれの制御部１６Ａ〜Ｃは、図４に示したような参照テーブルを予め記憶するのではなく、発電装置１０Ａ〜Ｃが出力すべき電力を、例えばリアルタイムで算出してもよい。
Further, in the
また、上述の実施形態では、発電装置１０Ａ〜Ｃの発電効率を各種の条件から算出したものを効率情報とする態様を説明した。しかしながら、このような効率情報は動的に更新される情報とはせずに、発電装置１０Ａ〜Ｃにおいて予め与えられた情報としてもよい。
Moreover, in the above-described embodiment, the aspect in which the power generation efficiency of the
また、図２で示した発電装置１０Ａ〜Ｃの効率特性は、図２に示したような特性に限定されるものではない。発電装置１０Ａ〜Ｃの効率特性は、出力におおよそ比例するような特性でなくてもよい。また、発電装置１０Ａ〜Ｃの効率特性は、ほとんど同じような特性曲線を有するものであってもよい。
Further, the efficiency characteristics of the
また、図３で説明したステップＳ１３の後に、例えば制御部１６Ａは、他の発電装置１０Ｂおよび１０Ｃと参照テーブルの情報を交換することにより、参照テーブルを補正するように制御してもよい。
Further, after step S13 described with reference to FIG. 3, for example, the
また、本発明は、発電システム１の発明としても実施することができる。この場合、複数の発電装置１０Ａ〜Ｃのそれぞれは、複数の発電装置１０Ａ〜Ｃが連結されて発電する電力の総出力が負荷２００の消費電力よりも大きくなる時、複数の発電装置１０Ａ〜Ｃのそれぞれの発電効率を示す情報に基づいて、発電する電力の出力を調整するように制御する。
The present invention can also be implemented as an invention of the power generation system 1. In this case, each of the plurality of power generation devices 10 </ b> A to 10 </ b> C is connected to the plurality of power generation devices 10 </ b> A to 10 </ b> C when the total output of the generated power is larger than the power consumption of the
また、本発明は、系統１００に連系して負荷２００に供給する電力の出力を制御可能な複数の発電装置１０Ａ、１０Ｂ、および１０Ｃによる発電方法としても実施することができる。例えば、当該発電方法は、複数の発電装置１０Ａ〜Ｃのそれぞれが、複数の発電装置１０Ａ〜Ｃが連結されて発電する電力の総出力が負荷２００の消費電力よりも大きくなる時、発電する電力の出力を調整するように制御する制御ステップを含む。この時、当該制御ステップにおいて、複数の発電装置１０Ａ〜Ｃのそれぞれの発電効率を示す情報に基づいて、発電する電力の出力を調整するように制御する。その他、本発明は、発電装置１０Ａ、１０Ｂ、および１０Ｃの発明に対応する方法の発明、および発電システム１の発明に対応する方法の発明としても、実施することができる。
In addition, the present invention can also be implemented as a power generation method using a plurality of
１ 発電システム
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 発電装置
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ 発電部
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ 電力変換部
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ 制御部
１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ 電流センサ
１００ 系統
２００ 負荷
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric
Claims (7)
前記発電部が発電する電力の出力を制御する制御部と、を備える発電装置であって、
前記制御部は、当該発電装置および当該発電装置に連結された他の発電装置が発電する電力の総出力が前記負荷の消費電力よりも大きくなる時、当該発電装置および当該他の発電装置の発電効率を示す情報に基づいて、当該発電装置および当該他の発電装置のうち発電効率の高いものから稼働率が高くなるように、および／または、当該発電装置および当該他の発電装置のうち発電効率の低いものから稼働率が低くなるように、当該発電装置および当該他の発電装置がそれぞれ発電する電力の出力を調整するように制御する、発電装置。 A power generation unit that generates power to be connected to the grid and supplied to the load;
A control unit that controls an output of electric power generated by the power generation unit, and a power generation device comprising:
When the total output of the power generated by the power generation device and another power generation device connected to the power generation device is larger than the power consumption of the load, the control unit generates power from the power generation device and the other power generation device. Based on the information indicating the efficiency, the power generation efficiency of the power generation device and the other power generation devices is increased so that the operation rate becomes higher from the power generation efficiency of the power generation device and the other power generation devices. The power generation device that controls the power generation device and the other power generation device to adjust the output of the power generated by the power generation device and the other power generation device, respectively , so that the operation rate is low from the lowest .
前記複数の発電装置のそれぞれは、当該複数の発電装置が連結されて発電する電力の総出力が前記負荷の消費電力よりも大きくなる時、当該複数の発電装置のそれぞれの発電効率を示す情報に基づいて、当該複数の発電装置のうち発電効率の高いものから稼働率が高くなるように、および／または、当該複数の発電装置のうち発電効率の低いものから稼働率が低くなるように、当該発電装置が発電する電力の出力を調整するように制御する、発電システム。 A power generation system including a plurality of power generation devices capable of controlling the output of electric power supplied to a load connected to a system,
Each of the plurality of power generation devices includes information indicating the power generation efficiency of each of the plurality of power generation devices when the total output of the power generated by connecting the plurality of power generation devices is larger than the power consumption of the load. Based on the power generation efficiency of the plurality of power generation devices from the high power generation efficiency and / or from the low power generation efficiency of the power generation devices of the plurality of power generation devices A power generation system that controls to adjust the output of the power generated by the power generation device.
前記複数の発電装置のそれぞれは、当該複数の発電装置が連結されて発電する電力の総出力が前記負荷の消費電力よりも大きくなる時、当該複数の発電装置のそれぞれの発電効率を示す情報に基づいて、当該複数の発電装置のうち発電効率の高いものから稼働率が高くなるように、および／または、当該複数の発電装置のうち発電効率の低いものから稼働率が低くなるように、当該発電装置が発電する電力の出力を調整するように制御する制御ステップを含む、発電方法。 A power generation method using a plurality of power generation devices capable of controlling the output of power supplied to a load connected to a system,
Each of the plurality of power generation devices includes information indicating the power generation efficiency of each of the plurality of power generation devices when the total output of the power generated by connecting the plurality of power generation devices is larger than the power consumption of the load. Based on the power generation efficiency of the plurality of power generation devices from the high power generation efficiency and / or from the low power generation efficiency of the power generation devices of the plurality of power generation devices A power generation method including a control step of controlling so as to adjust an output of electric power generated by a power generation device.
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