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WO2013015225A1 - 制御装置及び電力制御方法 - Google Patents

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WO2013015225A1
WO2013015225A1 PCT/JP2012/068515 JP2012068515W WO2013015225A1 WO 2013015225 A1 WO2013015225 A1 WO 2013015225A1 JP 2012068515 W JP2012068515 W JP 2012068515W WO 2013015225 A1 WO2013015225 A1 WO 2013015225A1
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WO
WIPO (PCT)
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power
fuel cell
load
increase
storage battery
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/068515
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
一尊 中村
Original Assignee
京セラ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 京セラ株式会社 filed Critical 京セラ株式会社
Priority to US14/234,336 priority Critical patent/US20140163762A1/en
Priority to EP12817675.7A priority patent/EP2736144A4/en
Publication of WO2013015225A1 publication Critical patent/WO2013015225A1/ja

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    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Definitions

  • the present invention relates to a control device and a power control method provided in a consumer including a load and a fuel cell that generates power to be supplied to the load using gas, and controlling power supplied to the load.
  • Fuel cells generate electric power by a chemical reaction between hydrogen and oxygen extracted (reformed) from a gas such as city gas or propane gas.
  • the fuel cell can also increase or decrease the power to be generated following the increase or decrease of the power consumption of the load.
  • a control device includes a load, a fuel cell generating power using a gas to generate a first power to be supplied to the load, and a power supply capable of supplying a second power to the load. And control the power supplied to the load.
  • the control device controls a first control unit that controls power generation of the fuel cell so as to follow the power consumption of the load, and an increase amount of the power consumption is equal to or more than an increase amount that can be followed by the fuel cell.
  • a second control unit configured to control the power supply device to supply the second power to the load according to the increase amount of the power consumption.
  • the second control unit is controlled to supply the second power to the load as the increase amount of the power consumption is equal to or more than the increase amount which can be followed by the fuel cell.
  • the first control unit performs control to increase the power generation amount of the fuel cell, and the second control unit reduces the second power to be supplied to the load according to the increase of the power generation amount of the fuel cell.
  • the second control unit is configured to set the amount of increase in power consumption to a value that can be followed by the fuel cell or more during a stand-alone operation in which grid power is not supplied to the load.
  • the power supply device is controlled to supply the second power to the load in accordance with the amount of increase of the power consumption.
  • the power supply device is a storage battery
  • the second control unit is configured so that the power stored in the storage battery does not fall below the startup power necessary for the fuel cell to start power generation. Control the storage battery.
  • control device detects each of the first power and / or the second power when the first power and / or the second power can be reversely flowed to the power system, and the power system
  • the communication apparatus further includes a communication unit that notifies the side management apparatus.
  • each of the first power and / or the second power is detected and each of the first power and / or the second power is detected even if the selling price of each of the first power and / or the second power is different. Calculate the sale price according to the amount of reverse flow of power.
  • a power control method comprising: a load; a fuel cell for generating a first power to be supplied to the load using a gas; and a power supply device capable of supplying the second power to the load. It is a method of controlling the power supplied to the load at home.
  • the power control method comprises the steps of controlling power generation of the fuel cell to follow the power consumption of the load, and the consumption when the increase amount of the power consumption is equal to or more than the increase amount which can be followed by the fuel cell. Supplying the second power to the load according to the amount of increase in power.
  • a power control system includes a fuel cell that generates a first power to be supplied to a load using a gas, a power supply device capable of supplying a second power to the load, and a control device.
  • the control device controls a first control unit that controls power generation of the fuel cell to follow the power consumption of the load, and the increase amount of the power consumption is equal to or more than the increase amount that can be followed by the fuel cell.
  • a second control unit configured to control the power supply apparatus to supply the second power to the load according to the increase amount of the power consumption.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power control system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the multi PCS according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an operation of the multi PCS according to the first embodiment at the time of self-sustaining operation.
  • FIG. 4 is an overall configuration diagram of a power control system according to another embodiment.
  • FIG. 5 is an overall configuration diagram of a power control system according to another embodiment.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power control system 1 according to a first embodiment.
  • power lines are indicated by thick lines
  • control signal lines are indicated by broken lines.
  • the control signal line is not limited to wired and may be wireless.
  • the power control system 1 is provided in a consumer 10 such as a general household who receives the supply of AC power from a power system 20 of a power company. Power control can be performed.
  • the power control system 1 includes a smart meter 110, a distribution board 120, a fuel cell 141, a storage battery 142, a solar cell 143, a multi PCS 200, and a load 300.
  • the power control system 1 may have a storage battery mounted on an electric vehicle or the like.
  • the smart meter 110 can measure the total power consumption which is the sum of the power consumed by the load of the power control system 1.
  • the smart meter 110 can notify the system-side management apparatus 500 of the measured total power consumption via the wide area communication network 80.
  • the grid-side management device 500 is assumed to be a device called a Community Energy Management System (CEMS) managed by a power company.
  • the wide area communication network 80 may be a dedicated network or the Internet.
  • the smart meter 110 can also measure the reverse flow power reversely flowed from the power control system 1 to the power grid 20 and notify the grid-side management device 500 of it. Also, when the smart meter 110 detects a power failure, it can also transmit a control signal to that effect to the multi-PCS 200.
  • the distribution board 120 distributes power in accordance with the control of the multi PCS 200.
  • the distribution board 120 receives AC power from the power system 20 for the shortage, and the AC power and power output from the multi PCS 200.
  • the AC power received from the grid 20 is supplied to the load 300.
  • the distribution board 120 reversely flows the excess AC power to the power system 20.
  • an operating state in which both power from multi PCS 200 and power from electric power system 20 are supplied to load 300 is referred to as “connected operation”, and an operating state in which only power from multi PCS 200 is supplied to load 300 is It is called “independent operation”.
  • the distribution board 120 performs parallel connection with the electric power system 20 and shifts from the interconnection operation to the autonomous operation.
  • the distribution board 120 switches the power supply destination to the separately-provided stand-alone operation power line, and the distribution board 120 There is a method of performing disconnection and making the home distribution line 150 a power supply destination.
  • the distribution board 120 is disconnected from the electric power system 20 and the home distribution line 150 is used as a power supply destination.
  • fuel cell power, solar cell power, and storage battery discharge power are supplied to load 300 via multi PCS 200 and distribution board 120.
  • the power sensor 130 periodically measures the power value of the power consumption consumed by the load 300, and notifies the multi PCS 200 of the measured power value.
  • the power sensor 130 may notify the multi PCS 200 of the current value of the power consumption consumed by the load 300.
  • the fuel cell 141 is a household fuel cell that generates power to be supplied to a load using a city gas or a gas such as propane gas input through a gas line.
  • the fuel cell 141 outputs DC power obtained by power generation (hereinafter, fuel cell power) to the multi-PCS 200 via a power line provided between the fuel cell 141 and the multi-PCS 200.
  • Storage battery 142 stores power, and outputs DC power (hereinafter referred to as storage battery discharge power) obtained by the discharge to multi PCS 200 via power line provided between multi PCS 200 and multi PCS 200. Charge the DC power from Further, the storage battery 142 outputs information indicating stored power to the multi PCS 200 via the control signal line provided between the storage battery 142 and the multi PCS 200, and inputs a control signal for performing charging and discharging.
  • the storage battery 142 constitutes a power supply device capable of supplying storage battery discharge power (second power) to a load.
  • the solar cell 143 receives sunlight and generates power, and outputs DC power (hereinafter, solar cell power) obtained by the power generation to the multi PCS 200 via a power line provided between the solar cell 143 and the multi PCS 200.
  • the solar cell 143 is configured of one or more panels.
  • the solar cell 143 may be configured using a plurality of strings formed of a plurality of panels.
  • the solar cell 143 may be a power supply device capable of supplying the solar cell power (second power) to the load.
  • Multi PCS 200 inputs and outputs AC power between distribution boards 120 via a power line provided between distribution boards 120. Specifically, the multi PCS 200 converts the DC power supplied from the fuel cell 141, the storage battery 142, and the solar cell 143 into AC power and outputs the AC power, and converts the AC power from the power system 20 into DC power. And output functions. Such multi-PCS 200 may be referred to as a hybrid PCS. The AC power output from the multi PCS 200 is sent to the home distribution line 150 via the distribution board 120 and is appropriately used in the load 300 or becomes reverse flow power to the power system 20.
  • DC power supplied from the fuel cell 141 and AC power obtained by converting the DC power will be appropriately described as fuel cell power.
  • DC power discharged from storage battery 142 and AC power obtained by converting the DC power are appropriately described as storage battery discharge power, and DC power supplied from solar cell 143 and DC power are converted.
  • AC power is appropriately described as solar cell power.
  • the fuel cell power (first power) supplied from the fuel cell 141 and the storage battery discharge power (second power) supplied from the storage battery 142 are home power distribution lines, which are common power lines. It is supplied to the load via 150. With such a configuration, power in which the fuel cell power and the storage battery discharge power are mixed is supplied to the load 300.
  • the multi PCS 200 configures a control device that controls the power supplied to the load 300.
  • the load 300 is assumed to be, for example, a heat storage device in addition to home appliances such as lighting, air conditioners, cold storage devices, and televisions.
  • the load 300 is supplied with AC power through a home distribution line 150 provided between the distribution board 120 and operates by consuming the supplied AC power.
  • the load 300 may be one or more than one.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of multi PCS 200.
  • the multi PCS 200 includes a power conversion unit 210, a communication unit 220, a storage unit 230, and a processing unit 240.
  • the power conversion unit 210 inputs and outputs AC power to and from the distribution board 120 via a power line provided between the power conversion board 120 and the distribution board 120.
  • the power conversion unit 210 converts DC power supplied from the fuel cell 141, the storage battery 142, and the solar cell 143 into AC power, and outputs the AC power to the distribution board 120.
  • the power conversion unit 210 operates according to the control of the processing unit 240.
  • the power conversion unit 210 includes a fuel cell power conversion unit 211, a storage battery power conversion unit 212, and a solar cell power conversion unit 213.
  • the fuel cell power conversion unit 211 converts the fuel cell power (DC power) generated by the fuel cell 141 into AC power and outputs the AC power to the distribution board 120.
  • the fuel cell power conversion unit 211 can control the amount of fuel cell power generated by the fuel cell 141 by controlling the amount of supplied gas such as city gas or propane gas input through the gas line.
  • the fuel cell power conversion unit 211 can also detect the power value of the fuel cell power generated by the fuel cell 141 and notify the processing unit 240.
  • Storage battery power conversion unit 212 converts storage battery discharge power (DC power) supplied from storage battery 142 into AC power, and outputs the AC power to distribution board 120.
  • the storage battery power conversion unit 212 outputs DC power for storing (charging) the storage battery 142 to the storage battery 142 via a power line provided between the storage battery 142 and the storage battery 142.
  • the storage battery power conversion unit 212 outputs the fuel cell power generated by the fuel cell 141 or the solar battery power generated by the solar cell 143 to the storage battery 142 as DC power for storing (charging) the storage battery 142. It can also be done.
  • the storage battery power conversion unit 212 can also detect the power value of the storage battery discharge power supplied from the storage battery 142 and notify the processing unit 240 of the detected power value.
  • the storage battery power conversion unit 212 can also detect the amount of power stored in the storage battery 142 (the amount of stored power) and notify the processing unit 240.
  • the solar cell power conversion unit 213 converts the solar cell power (DC power) generated by the solar cell 143 into AC power and outputs the AC power to the distribution board 120.
  • the solar cell power conversion unit 213 can also detect the power value of the solar cell power generated by the solar cell 143 and notify the processing unit 240 of the detected power value.
  • the communication unit 220 connects to the home communication line 60.
  • the communication unit 220 communicates with each device such as the smart meter 110 and the power sensor 130 via the home communication line 60.
  • the communication unit 220 can also communicate with the grid-side management device 500 via the smart meter 110.
  • the storage unit 230 stores a program to be executed by the processing unit 240 and is used as a work area while the processing unit 240 is executing a program.
  • the processing unit 240 controls various functions of the multi PCS 200, and is configured using a CPU and a memory.
  • the processing unit 240 can control the power supplied to the load 300.
  • the processing unit 240 includes a power control unit 241, a power detection unit 242, a solar cell control unit 243, a storage battery control unit 244, and a fuel cell control unit 245.
  • the power control unit 241 controls switching between interconnected operation and independent operation. Specifically, when the power control unit 241 receives from the smart meter 110 a notification that the power supplied from the power system 20 has a power failure, the power control unit 241 instructs the distribution board 120 to switch to the stand-alone operation. In addition, the power control unit 241 notifies the solar cell control unit 243, the storage battery control unit 244, and the fuel cell control unit 245 that the operation is switched to the self-sustaining operation. Alternatively, when the multi PCS 200 includes a power failure detection unit and the power failure detection unit detects a power failure, switching to the above-described automatic operation may be performed.
  • Power detection unit 242 detects storage battery discharge power supplied from storage battery 142 to a load. Specifically, the storage battery discharge power supplied from the storage battery 142 to the load is detected by acquiring the power value of the storage battery discharge power notified from the storage battery power conversion unit 212.
  • the solar cell control unit 243 controls the solar cell 143 and the solar cell power conversion unit 213. For example, when the solar cell power becomes surplus, the solar cell control unit 243 can instruct the solar cell power conversion unit 213 to output to the storage battery 142.
  • the storage battery control unit 244 controls the storage battery 142 and the storage battery power conversion unit 212.
  • the storage battery controller 244 uses the storage battery discharge power corresponding to the increase in power consumption as a load.
  • the storage battery 142 is controlled to be supplied.
  • the storage battery control unit 244 is consumed when the self-sustaining operation is performed and the increase amount of the power consumption of the load 300 is equal to or more than the increase amount of the fuel cell power which can be followed by the fuel cell 141.
  • Storage battery 142 is controlled to supply storage battery discharge power corresponding to the increase in power to load 300.
  • storage battery control unit 244 discharges the power stored in storage battery 142 to storage battery power conversion unit 212 when it receives notification from power control unit 241 that self-sustaining operation is to be performed. Instruct In the present embodiment, the storage battery control unit 244 configures a second control unit.
  • the fuel cell control unit 245 controls the fuel cell 141 and the fuel cell power conversion unit 211.
  • the fuel cell control unit 245 controls the fuel cell 141 to supply the fuel cell power that follows the increase in the power consumption consumed by the load 300 to the load.
  • the fuel cell control unit 245 periodically acquires the power consumption of the load from the power sensor 130 via the communication unit 220.
  • the fuel cell control unit 245 instructs the fuel cell power conversion unit 211 to increase or decrease the fuel cell power generated by the fuel cell 141 according to the increase or decrease of the acquired power consumption.
  • the fuel cell control unit 245 controls the fuel cell power conversion unit 211 in accordance with the increase and decrease of the power consumption in any operation state of the interconnection operation and the independent operation.
  • the fuel cell control unit 245 increases the fuel cell power supplied from the fuel cell 141 so as to reduce the storage battery discharge power.
  • the fuel cell control unit 245 acquires the storage battery discharge power detected by the power detection unit 242 when the self-sustaining operation is performed.
  • the fuel cell control unit 245 stores in advance a threshold of an increase / decrease amount of fuel cell power that can be generated by the fuel cell 141, that is, a threshold of the increase amount of fuel cell power that can follow the power consumption.
  • the above threshold value is calculated from the state information of the fuel cell 141 (power generation module temperature etc.).
  • the fuel cell control unit 245 acquires the storage battery discharge power detected by the power detection unit 242 when the increase amount of the power consumption of the load 300 is larger than the threshold of the increase amount of the fuel cell power that can be followed.
  • the fuel cell control unit 245 instructs the fuel cell power conversion unit 211 to increase the fuel cell power generated by the fuel cell 141 by the acquired storage battery discharge power. Further, the fuel cell power conversion unit 211 receiving this instruction controls the fuel cell 141 so as to increase the fuel cell power.
  • the fuel cell control unit 245 constitutes a first control unit.
  • FIG. 3 is a sequence diagram showing the operation of the multi PCS 200.
  • FIG. 3 shows an operation of the power control system 1 when the power grid 20 has a power failure and the multi-PCS 200 is performing the self-sustaining operation.
  • movement shown below is not limited to when performing a self sustaining.
  • step S100 in the multi-PCS 200, when self-sustaining operation is started, storage battery control unit 244 instructs storage battery power conversion unit 212 to discharge the power stored in storage battery 142.
  • the storage battery power conversion unit 212 that has received this instruction starts supply of stored discharge power from the storage battery 142 to the load.
  • step S110 the power detection unit 242 periodically detects the power consumption of the load from the power sensor 130.
  • step S120 the fuel cell control unit 245 determines whether the increase in power consumption is larger than the increase in fuel cell power that can be followed by the power generation of the fuel cell 141. Specifically, the fuel cell control unit 245 determines whether the amount of increase in power consumption of the load 300 is larger than a threshold of the amount of increase in fuel cell power that can be followed.
  • step S130 If the fuel cell control unit 245 determines in step S130 that the amount of increase in power consumption is not larger than the amount of increase in fuel cell power that can be followed, it is assumed that the load follow capability of the fuel cell 141 is within the range. It instructs the fuel cell power converter 211 to increase the amount of power generation in the fuel cell 141, that is, to increase the fuel cell power to be generated.
  • step S ⁇ b> 140 the storage battery 142 supplies storage battery discharge power corresponding to the increase amount of power consumption to the load 300.
  • the increase in power consumption can be increased by the fuel cell power that can be followed by the fuel cell 141. Even if it becomes larger, the load 300 can be continuously supplied with power.
  • step S150 the power detection unit 242 detects the power value of the storage battery discharge power. Specifically, the power detection unit 242 acquires the power value of the storage battery discharge power from the storage battery power conversion unit 212. Power detection unit 242 notifies fuel cell control unit 245 of the power value of the storage battery discharge power.
  • step S160 the fuel cell control unit 245 instructs the fuel cell power conversion unit 211 to increase the fuel cell power generated by the fuel cell 141 by the acquired storage battery discharge power. Fuel cell power conversion unit 211 increases the fuel cell power generated by fuel cell 141 in accordance with this instruction. Furthermore, the storage battery control unit 244 instructs the storage battery power conversion unit 211 to reduce the storage battery discharge power by the increased fuel cell power. Storage battery power conversion unit 211 reduces the power discharged by storage battery 142 in accordance with this instruction.
  • step S170 the power control unit 241 determines whether or not the independent operation has ended, and ends the operation when the independent operation has ended, and returns to step S110 when the independent operation has not ended. Make it
  • the multi-PCS 200 detects the power value of the storage battery discharge power and controls the fuel cell power generated by the fuel cell 141 to be increased by the storage battery discharge power.
  • the power value of the solar cell power may be detected, and the fuel cell power generated by the fuel cell 141 may be controlled to be increased by the amount of the solar cell power.
  • the multi PCS 200 increases the power consumption of the load 300 by increasing the amount of fuel cell power generated by the fuel cell 141 when performing self-sustaining operation. If the quantity can not be followed, the storage battery discharge power supplied from the storage battery 142 is supplied to the load 300.
  • the power can be continuously supplied to the load 300.
  • multi-PCS 200 increases fuel cell power generated by fuel cell 141 so as to reduce storage battery discharge power supplied from storage battery 142 to load 300. That is, by actively using the fuel cell power generated by the fuel cell 141, the multi PCS 200 can leave the power stored in the storage battery 142 as much as possible.
  • the storage battery discharge power is detected, and the fuel cell power generated by the fuel cell 141 is increased to reduce the storage battery discharge power.
  • the fuel cell power generated by the fuel cell 141 is increased so as to reduce the grid power supplied from the power grid 20 when the grid operation is performed.
  • the power detection unit 242 detects the power value of the grid power.
  • the power detection unit 242 may detect the power value of the grid power.
  • the fuel cell control unit 245 increases the fuel cell power by the load following control to reduce the grid power. Specifically, the fuel cell control unit 245 instructs the fuel cell power conversion unit 211 to increase the fuel cell power generated by the fuel cell 141 by the amount of the acquired system power.
  • the multi-PCS 200 it is possible to suppress the use of the grid power supplied from the power grid 20 and use the fuel cell power generated by the fuel cell 141 as much as possible.
  • Such multi PCS 200 is useful, for example, when the power rate of the fuel cell power generated by the fuel cell 141 is cheaper than the power rate of the grid power supplied from the power system 20. Furthermore, since the multi-PCS 200 actively uses the fuel cell power generated by the fuel cell 141, carbon dioxide reduction and the like can be made as compared to the case where system power of the power system 20 generated by thermal power generation and the like is used. It is also beneficial from the point of view of environmental protection.
  • the fuel cell 141 requires start-up power for starting up the ignition heater and the accessories (various pumps). Specifically, the fuel cell 141 can be activated when AC power is input through the power line provided between the fuel cell 141 and the multi PCS 200, and the input AC power reaches the start power.
  • storage battery control unit 244 controls storage battery 142 such that the power stored in storage battery 142 does not fall below the startup power necessary for fuel cell 141 to start power generation.
  • the storage battery control unit 244 periodically acquires, from the storage battery power conversion unit 212, the power value (stored power value) stored in the storage battery 142.
  • the storage battery control unit 244 stores in advance a start power value necessary for the fuel cell 141 to start power generation, so that the power value stored in the storage battery 142 does not fall below the start power value. It instructs the storage battery power converter 212.
  • the storage battery power conversion unit 212 that has received this instruction controls the output of the storage battery discharge power so that the power value stored in the storage battery 142 does not fall below the start power value.
  • the system side management apparatus 500 needs to have a function to notify.
  • the processing unit 240 reverses each of the solar cell power, the fuel cell power, and the storage battery discharge power when reverse power flow is possible to the power system 20.
  • a reverse power flow detection unit 246 that detects a power flow amount is provided.
  • the reverse flow detection unit 246 detects fuel cell reverse flow electric power (first reverse flow electric power) reversely flowed from the fuel cell 141 to the electric power system 20, and a storage battery reverse electric flow reversely flows from the storage battery 142 to the electric power system 20. The power (second reverse flow power) is detected. Further, the reverse flow detection unit 246 can also detect the solar cell reverse flow power (second reverse flow power) reversely flowed from the solar cell 143 to the power system 20.
  • the reverse flow detection unit 246 determines the amount of power of the solar cell power and the amount of power of the fuel cell power from each of the fuel cell power conversion unit 211, the storage battery power conversion unit 212, and the solar cell power conversion unit 213. , And the storage battery discharge power is acquired. Also, the reverse power flow detection unit 246 acquires the total reverse power flow amount from the smart meter 110.
  • the reverse flow detection unit 246 determines the solar cell reverse flow power based on the power of the solar cell power, the power of the fuel cell power, the ratio of the power of the storage battery discharge power, and the total reverse power flow. Calculate the amount, fuel cell reverse flow power, storage battery reverse flow power.
  • the reverse flow detection unit 246 calculates the solar cell reverse flow power amount as “250 kW”, the fuel cell reverse flow power amount as “100 kW”, and the storage battery reverse flow power amount as “150 kW”.
  • the reverse flow detection unit 246 may detect at least one of the power of the solar cell power, the power of the fuel cell power, and the power of the storage battery discharge power.
  • the reverse flow detection unit 246 may be configured to detect at least one of the power of the solar cell power, the power of the fuel cell power, and the power of the storage battery discharge power.
  • the reverse flow detection unit 246 is configured to calculate at least one reverse flow power amount among the solar cell reverse flow power amount, the fuel cell reverse flow power amount, and the storage battery reverse flow power amount based on the detected power amount. It should just be comprised.
  • the communication unit 220 controls the grid-side management device 500 that manages the power supplied from the power grid 20 to the group of customers including the customer 10, such as solar cell reverse flow power, fuel cell reverse flow power, It notifies storage battery reverse flow power. Specifically, the communication unit 220 transmits the solar cell reverse flow power amount, the fuel cell reverse flow power amount, and the storage battery reverse flow power amount calculated by the reverse flow detection unit 246 to the system via the smart meter 110. The side management apparatus 500 is notified. In the present embodiment, the communication unit 220 configures a notification unit that notifies the grid-side management device 500 of the amount of reverse flow power.
  • the solar cell reverse flow power amount, the fuel cell reverse flow power amount, and the storage battery can be detected and notified to the grid-side management device 500.
  • the multi PCS 200 even if the selling price of each of the solar cell reverse flow power, the fuel cell reverse flow power, and the storage battery reverse flow power is different, the selling price according to each reverse flow power amount It becomes possible to calculate
  • the power control system 1 includes an HEMS (Home Energy Management System) 400 that controls the power in the customer 10, and converts it to the multi PCS 200, and the solar cell PCS 200A and the storage battery PCS 200B.
  • HEMS Home Energy Management System
  • An example in the case of including a fuel cell PCS 200C is shown.
  • the HEMS 400 may have the function of the reverse flow detection unit 246 and the function of the communication unit 220 described above.
  • FIG. 5 shows an example where the smart meter 110 of the power control system 1 has the function of the reverse flow detection unit 246 and the function of the communication unit 220 described above.
  • the power control system 1 is changed to the multi-PCS 200, and comprises a solar cell PCS 200A, a storage battery PCS 200B, and a fuel cell PCS 200C, a solar cell PCS 200A, a storage battery PCS 200B, and a fuel cell PCS 200C.
  • a solar cell PCS 200A a storage battery PCS 200B
  • a fuel cell PCS 200C a solar cell PCS 200A, a storage battery PCS 200B, and a fuel cell PCS 200C.
  • An example is shown in the case where each is connected to the in-home distribution line 150 without passing through the distribution board 120.
  • the power sensors 131 to 133 are disposed on the home distribution line 150.
  • the power sensor 131 is disposed between the connection point of the in-home distribution line 150 of the solar cell PCS 200A and the power system 20.
  • a power sensor 132 is disposed between a connection point of the home distribution line 150 of the solar cell PCS 200A and a connection point of the home distribution line 150 of the storage battery PCS 200B.
  • a power sensor 133 is disposed between a connection point of the home distribution line 150 of the storage battery PCS 200B and a connection point of the home distribution line 150 of the fuel cell PCS 200C.
  • the power sensor 131 includes a solar cell reverse flow power amount (for example, A (kw)), a storage battery reverse flow power amount (for example, B (kw)), and a fuel cell reverse flow power amount (for example, C (kw))
  • the total value of (A + B + C (kw)) is detected.
  • the power sensor 132 detects a total value (B + C (kw)) of the battery reverse flow power (for example, B (kw)) and the fuel cell reverse flow energy (for example, C (kw)).
  • the power sensor 133 detects fuel cell reverse flow power (for example, C (kw)).
  • the smart meter 110 determines the solar battery reverse flow power amount (for example, A (kw)) and the storage battery reverse flow power amount (for example, B (kw) based on the difference between the detection results of the power sensors 131 to 133. And the fuel cell reverse flow power amount (for example, C (kw)) are calculated, and the calculation result is notified to the grid-side management device 500.
  • the solar battery reverse flow power amount for example, A (kw)
  • the storage battery reverse flow power amount for example, B (kw)
  • the fuel cell reverse flow power amount for example, C (kw)
  • the storage battery 142 is described as a power supply device, but the solar cell 143 may be used as a power supply device.
  • the multi-PCS 200 increases the fuel cell power so as to reduce the solar cell power. According to such a multi-PCS 200, when the variation of the solar cell power generated by the solar cell 143 is large due to the influence of weather etc., the stable power from the fuel cell 141 can be positively supplied to the load. it can.
  • the functions of the processing unit 240, the communication unit 220, and the storage unit 230 of the multi PCS 200 may be configured independently of the PCS as the HEMS 400, or may be configured by the smart meter 110 or the BEMS (Building).
  • Various devices in smart grid technology may be provided, such as Energy Management System).
  • the present invention it is possible to provide a control device and a power control method capable of supplying power to a load even when the power generated by the fuel cell can not follow the power consumption of the load.

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Abstract

　制御装置は、負荷の消費電力に追従するように燃料電池を制御する第１制御部と、消費電力の増加量が燃料電池によって追従可能な増加量以上になる場合に、消費電力の増加量に応じて第２電力を負荷に供給するように電力供給装置を制御する第２制御部と、第２電力を検出する電力検出部とを備え、第１制御部は、第２電力が検出された際、第２電力を小さくするように第１電力を増加させる。

Description

制御装置及び電力制御方法
　本発明は、負荷と、ガスを用いて負荷に供給する電力を発電する燃料電池とを備える需要家に設けられ、負荷に供給される電力を制御する制御装置及び電力制御方法に関する。
　負荷に電力を供給可能な分散電源として、太陽電池（ＰＶ）や蓄電池を備える電力制御システムを導入する需要家が増えつつある。また、近年では、燃料電池を備える電力制御システムも積極的に導入が進められている（例えば特許文献１参照）。
　燃料電池は、都市ガス又はプロパンガスなどのガスから抽出（改質）した水素と酸素との化学反応によって電力を発電する。また、燃料電池は、負荷の消費電力の増減に追従して、発電する電力を増減することもできる。
　ここで、燃料電池は、上述のように化学反応によって発電するため、負荷の消費電力が急激に増加する場合、発電する電力が消費電力に追従できない場合がある。このような場合、従来技術では、電力系統から供給される電力を負荷に供給することによって、負荷の運転を停止させないようにする手法がとられていた。
　ところで、最近では、大規模な地震の発生などに起因した電力系統の電力供給能力の低下によって、電力系統から供給される電力が停電するケースが発生している。
　このような停電の発生を考慮し、最近では、電力系統から供給される電力に頼らずに、燃料電池から供給される電力を積極的に利用することも検討されつつある。具体的には、電力系統から供給される電力が停電する場合に、燃料電池から供給される電力で負荷を運転する「自立運転」を実行することも検討されている。
　しかしながら、燃料電池から供給される電力で「自立運転」を実行する場合、負荷の消費電力が急激に増加して、燃料電池によって発電される電力が消費電力を追従できないと、負荷に電力を供給できなくなる。このような場合、負荷を停止させなければならないという問題があった。
特開２００８－８４７１５号公報
　第１の特徴に係る制御装置は、負荷と、ガスを用いて前記負荷に供給する第１電力を発電する燃料電池と、前記負荷に第２電力を供給可能な電力供給装置とを備える需要家に設けられ、前記負荷に供給される電力を制御する。制御装置は、前記負荷の消費電力に追従するように前記燃料電池の発電を制御する第１制御部と、前記消費電力の増加量が前記燃料電池によって追従可能な増加量以上になる場合に、前記消費電力の増加量に応じて前記第２電力を負荷に供給するように前記電力供給装置を制御する第２制御部と、を備える。
　第１の特徴において、前記第２制御部が、前記消費電力の増加量が前記燃料電池によって追従可能な増加量以上であるとして前記第２電力を負荷に供給するように制御した場合に、前記第１制御部は、前記燃料電池の発電量を増加させるよう制御し、前記第２制御部は、前記燃料電池の発電量の増加に応じて前記負荷に供給する前記第２電力を小さくする。
　第１の特徴において、前記第２制御部は、前記負荷に系統電力が供給されない自立運転中に、前記消費電力の増加量が前記燃料電池によって追従可能な増加量以上になった場合には、前記消費電力の増加量に応じた前記第２電力を負荷に供給するように前記電力供給装置を制御する。
　第１の特徴において、前記電力供給装置は、蓄電池であり、前記第２制御部は、前記蓄電池に蓄電される電力が、前記燃料電池が発電を開始するために必要な起動電力を下回らないように、前記蓄電池を制御する。
　第１の特徴において、制御装置は、前記第１電力および／または前記第２電力を電力系統に逆潮流可能な場合、前記第１電力および／または前記第２電力の各々を検出して、系統側管理装置に通知する通信部をさらに備える。
　第１の特徴において、前記第１電力および／または前記第２電力の各々の売電価格が異なる場合であっても、前記第１電力および／または前記第２電力の各々を検出して、各々の逆潮流電力量に応じた売電価格を算出する。
　第２の特徴に係る電力制御方法は、負荷と、ガスを用いて前記負荷に供給する第１電力を発電する燃料電池と、前記負荷に第２電力を供給可能な電力供給装置とを備える需要家において、前記負荷に供給される電力を制御する方法である。電力制御方法は、前記負荷の消費電力に追従するように前記燃料電池の発電を制御するステップと、前記消費電力の増加量が前記燃料電池によって追従可能な増加量以上になる場合に、前記消費電力の増加量に応じて前記第２電力を前記負荷に供給するステップとを備える。
　第３の特徴に係る電力制御システムは、ガスを用いて負荷に供給する第１電力を発電する燃料電池と、前記負荷に第２電力を供給可能な電力供給装置と、制御装置を有する。前記制御装置は、前記負荷の消費電力に追従するように前記燃料電池の発電を制御する第１制御部と、前記消費電力の増加量が前記燃料電池によって追従可能な増加量以上になる場合に、前記消費電力の増加量に応じて前記第２電力を負荷に供給するように前記電力供給装置を制御する第２制御部と、を備える。
図１は、第１実施形態に係る電力制御システムの全体構成図である。 図２は、第１実施形態に係るマルチＰＣＳの構成を示すブロック図である。 図３は、第１実施形態に係るマルチＰＣＳの自立運転時の動作を示すフローチャートである。 図４は、他の実施形態に係る電力制御システムの全体構成図である。 図５は、他の実施形態に係る電力制御システムの全体構成図である。
　図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態における図面において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付す。
　［第１実施形態］
　（１）電力制御システムの構成
　図１は、第１実施形態に係る電力制御システム１の全体構成図である。以下の図面において、電力ラインは太線で示し、制御信号ラインは破線で示している。なお、制御信号ラインは有線に限らず無線であってもよい。
　図１に示すように、本実施形態に係る電力制御システム１は、電力会社の電力系統２０からＡＣ電力の供給を受ける一般家庭などの需要家１０に設けられており、需要家１０内の機器の電力制御を行うことができる。
　図１に示すように、電力制御システム１は、スマートメータ１１０、分電盤１２０、燃料電池１４１、蓄電池１４２、太陽電池１４３、マルチＰＣＳ２００、負荷３００を有する。なお、電力制御システム１は、電気自動車などに搭載される蓄電池を有していてもよい。
　スマートメータ１１０は、電力制御システム１の負荷によって消費される電力の合計である総消費電力を測定できる。スマートメータ１１０は、広域通信網８０を介して、測定した総消費電力を系統側管理装置５００に通知することができる。なお、系統側管理装置５００は、電力事業者によって管理されるＣＥＭＳ（Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）と称される装置を想定している。また、広域通信網８０は、専用回線網でもよいし、インターネットでもよい。
　また、スマートメータ１１０は、電力制御システム１から電力系統２０に逆潮流された逆潮流電力を測定して、系統側管理装置５００に通知することもできる。また、スマートメータ１１０は、停電を検出すると、その旨の制御信号をマルチＰＣＳ２００に送信することもできる。
　分電盤１２０は、マルチＰＣＳ２００の制御にしたがって、電力の分配を行う。分電盤１２０は、マルチＰＣＳ２００が出力するＡＣ電力が負荷３００によって消費される消費電力未満であるときには、不足分のＡＣ電力を電力系統２０から受電して、マルチＰＣＳ２００が出力するＡＣ電力と電力系統２０から受電したＡＣ電力とを負荷３００に供給する。また、分電盤１２０は、マルチＰＣＳ２００が出力するＡＣ電力が負荷３００の消費電力を超えるときには、超過分のＡＣ電力を電力系統２０に逆潮流する。
　なお、マルチＰＣＳ２００からの電力及び電力系統２０からの電力の両電力を負荷３００に供給する運転状態は「連系運転」と称され、マルチＰＣＳ２００からの電力のみを負荷３００に供給する運転状態は「自立運転」と称される。分電盤１２０は、電力系統２０から供給される電力が停電（以下、単に「停電」という）する場合、電力系統２０との解列を行って、連系運転から自立運転に移行する。
　なお、連系運転から自立運転への切り替えには、分電盤１２０が、別途設けられた自立運転用電力ラインに電力の供給先を切り替える方法と、分電盤１２０が、電力系統２０との解列を行って、家庭内配電ライン１５０を電力の供給先とする方法とがある。以下においては、分電盤１２０が、電力系統２０との解列を行って、家庭内配電ライン１５０を電力の供給先とするケースを主として説明する。
　自立運転時においては、負荷３００には、燃料電池電力、太陽電池電力、及び、蓄電池放電電力が、マルチＰＣＳ２００及び分電盤１２０を介して供給される。
　電力センサ１３０は、負荷３００が消費する消費電力の電力値を定期的に測定し、測定した電力値をマルチＰＣＳ２００に通知する。なお、電力センサ１３０は、負荷３００が消費する消費電力の電流値をマルチＰＣＳ２００に通知してもよい。
　燃料電池１４１は、ガスラインを介して入力される都市ガス又はプロパンガスなどのガスを用いて負荷に供給する電力を発電する家庭用燃料電池である。燃料電池１４１は、マルチＰＣＳ２００との間に設けられた電力ラインを介して、発電により得られたＤＣ電力（以下、燃料電池電力）をマルチＰＣＳ２００に出力する。
　蓄電池１４２は、電力を蓄えるものであり、マルチＰＣＳ２００との間に設けられた電力ラインを介して、放電により得られたＤＣ電力（以下、蓄電池放電電力）をマルチＰＣＳ２００に出力すると共に、マルチＰＣＳ２００からのＤＣ電力を充電する。また、蓄電池１４２は、マルチＰＣＳ２００との間に設けられた制御信号ラインを介して、蓄えている電力を示す情報をマルチＰＣＳ２００に出力すると共に、充放電を行うための制御信号を入力する。本実施形態において、蓄電池１４２は、負荷に蓄電池放電電力（第２電力）を供給可能な電力供給装置を構成する。
　太陽電池１４３は、太陽光を受けて発電し、マルチＰＣＳ２００との間に設けられた電力ラインを介して、発電により得られたＤＣ電力（以下、太陽電池電力）をマルチＰＣＳ２００に出力する。なお、太陽電池１４３は、１又は複数のパネルにより構成される。また、太陽電池１４３は、複数のパネルにより構成されたストリングを複数用いて構成されていてもよい。なお、本実施形態において、太陽電池１４３は、負荷に太陽電池電力（第２電力）を供給可能な電力供給装置としてもよい。
　マルチＰＣＳ２００は、分電盤１２０との間に設けられた電力ラインを介して、ＡＣ電力を分電盤１２０の間で入出力する。具体的に、マルチＰＣＳ２００は、燃料電池１４１、蓄電池１４２、及び、太陽電池１４３から供給されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換して出力する機能と、電力系統２０からのＡＣ電力をＤＣ電力に変換して出力する機能とを有する。このようなマルチＰＣＳ２００は、ハイブリッドＰＣＳと称されることがある。マルチＰＣＳ２００から出力されたＡＣ電力は、分電盤１２０を介して、家庭内配電ライン１５０へ送り出され、適宜、負荷３００において使用され、あるいは、電力系統２０への逆潮流の電力となる。
　なお、本実施形態では、燃料電池１４１から供給されるＤＣ電力と、当該ＤＣ電力を変換したＡＣ電力とを、適宜、燃料電池電力として説明する。同様に、蓄電池１４２から放電されたＤＣ電力と、当該ＤＣ電力を変換したＡＣ電力とを、適宜、蓄電池放電電力として説明し、太陽電池１４３から供給されるＤＣ電力と、当該ＤＣ電力を変換したＡＣ電力とを、適宜、太陽電池電力として説明する。
　また、本実施形態では、燃料電池１４１から供給される燃料電池電力（第１電力）と、蓄電池１４２から供給される蓄電池放電電力（第２電力）とは、共通の電力線である家庭内配電ライン１５０を介して負荷に供給される。このような構成によって、燃料電池電力と蓄電池放電電力とが混ざった電力が負荷３００に供給される。なお、本実施形態において、マルチＰＣＳ２００は、負荷３００に供給される電力を制御する制御装置を構成する。
　負荷３００は、例えば、照明、エアコン、冷蔵装置、テレビ等の家電機器に加え、蓄熱器などを想定している。負荷３００は、分電盤１２０との間に設けられた家庭内配電ライン１５０を介してＡＣ電力が供給され、供給されたＡＣ電力を消費して動作する。負荷３００は、１つであってもよく、複数であってもよい。
　（２）マルチＰＣＳの構成
　図２を参照して、マルチＰＣＳ２００の構成について説明する。図２は、マルチＰＣＳ２００の構成を示すブロック図である。図２に示すように、マルチＰＣＳ２００は、電力変換部２１０と、通信部２２０と、記憶部２３０と、処理部２４０とを備える。
　電力変換部２１０は、分電盤１２０との間に設けられた電力ラインを介して、ＡＣ電力を分電盤１２０との間で入出力する。電力変換部２１０は、燃料電池１４１、蓄電池１４２、及び、太陽電池１４３から供給されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換して、ＡＣ電力を分電盤１２０に出力する。なお、電力変換部２１０は、処理部２４０の制御に従って、動作する。具体的に、電力変換部２１０は、燃料電池電力変換部２１１と、蓄電池電力変換部２１２と、太陽電池電力変換部２１３とを備える。
　燃料電池電力変換部２１１は、燃料電池１４１によって発電される燃料電池電力（ＤＣ電力）をＡＣ電力に変換して、分電盤１２０に出力する。燃料電池電力変換部２１１は、ガスラインを介して入力される都市ガス又はプロパンガスなどのガスの供給量を制御して、燃料電池１４１によって発電される燃料電池電力の電力量を制御できる。燃料電池電力変換部２１１は、燃料電池１４１によって発電される燃料電池電力の電力値を検出して、処理部２４０に通知することもできる。
　蓄電池電力変換部２１２は、蓄電池１４２から供給される蓄電池放電電力（ＤＣ電力）をＡＣ電力に変換して、分電盤１２０に出力する。蓄電池電力変換部２１２は、蓄電池１４２との間に設けられた電力ラインを介して、蓄電池１４２を蓄電（充電）するためのＤＣ電力を蓄電池１４２に出力する。蓄電池電力変換部２１２は、燃料電池１４１によって発電された燃料電池電力、又は、太陽電池１４３によって発電された太陽電池電力を、蓄電池１４２を蓄電（充電）するためのＤＣ電力として蓄電池１４２に出力することもできる。蓄電池電力変換部２１２は、蓄電池１４２から供給された蓄電池放電電力の電力値を検出して、処理部２４０に通知することもできる。蓄電池電力変換部２１２は、蓄電池１４２に蓄電される電力量（蓄電量）を検出して、処理部２４０に通知することもできる。
　太陽電池電力変換部２１３は、太陽電池１４３によって発電された太陽電池電力（ＤＣ電力）をＡＣ電力に変換して、分電盤１２０に出力する。太陽電池電力変換部２１３は、太陽電池１４３によって発電された太陽電池電力の電力値を検出して、処理部２４０に通知することもできる。
　通信部２２０は、家庭内通信回線６０に接続する。通信部２２０は、家庭内通信回線６０を介して、スマートメータ１１０や電力センサ１３０などの各機器と通信を行う。通信部２２０は、スマートメータ１１０を介して、系統側管理装置５００と通信することもできる。
　記憶部２３０は、処理部２４０が実行するプログラムを記憶すると共に、処理部２４０でのプログラム実行中にワークエリアとして使用される。
　処理部２４０は、マルチＰＣＳ２００の各種機能を制御するものであり、ＣＰＵやメモリを用いて構成される。処理部２４０は、負荷３００に供給する電力を制御することができる。処理部２４０は、電力制御部２４１と、電力検出部２４２と、太陽電池制御部２４３と、蓄電池制御部２４４と、燃料電池制御部２４５とを備える。
　電力制御部２４１は、連系運転と自立運転との切り替えを制御する。具体的に、電力制御部２４１は、電力系統２０から供給される電力が停電した旨の通知をスマートメータ１１０から受けると、分電盤１２０に自立運転への切り替えを指示する。また、電力制御部２４１は、太陽電池制御部２４３、蓄電池制御部２４４、燃料電池制御部２４５に対して、自立運転に切り替える旨を通知する。または、マルチＰＣＳ２００が停電検出部を備え、停電検出部が停電を検出した場合、上記の自動運転への切替を行っても良い。
　電力検出部２４２は、蓄電池１４２から負荷に供給される蓄電池放電電力を検出する。具体的に、蓄電池電力変換部２１２から通知された蓄電池放電電力の電力値を取得することで、蓄電池１４２から負荷に供給される蓄電池放電電力を検出する。
　太陽電池制御部２４３は、太陽電池１４３及び太陽電池電力変換部２１３を制御する。例えば、太陽電池制御部２４３は、太陽電池電力が余剰となる場合には、蓄電池１４２に出力するように、太陽電池電力変換部２１３に指示することができる。
　蓄電池制御部２４４は、蓄電池１４２及び蓄電池電力変換部２１２を制御する。蓄電池制御部２４４は、負荷によって消費される消費電力の増加量が燃料電池１４１によって追従可能な燃料電池電力の増加量以上になる場合に、消費電力の増加量に応じた蓄電池放電電力を負荷に供給するように蓄電池１４２を制御する。
　具体的に、蓄電池制御部２４４は、自立運転が実行される場合で、かつ、負荷３００の消費電力の増加量が燃料電池１４１によって追従可能な燃料電池電力の増加量以上である場合に、消費電力の増加に応じた蓄電池放電電力を負荷３００に供給するように蓄電池１４２を制御する。
　より詳細には、蓄電池制御部２４４は、電力制御部２４１から、自立運転を実行する旨の通知を受けると、蓄電池電力変換部２１２に対して、蓄電池１４２に蓄電されている電力を放電するように指示する。なお、本実施形態において、蓄電池制御部２４４は、第２制御部を構成する。
　燃料電池制御部２４５は、燃料電池１４１及び燃料電池電力変換部２１１を制御する。燃料電池制御部２４５は、負荷３００によって消費される消費電力の増加に追従した燃料電池電力を負荷に供給するように燃料電池１４１を制御する。
　具体的に、燃料電池制御部２４５は、通信部２２０を介して、電力センサ１３０から負荷の消費電力を定期的に取得する。燃料電池制御部２４５は、取得した消費電力の増減に応じて、燃料電池１４１によって発電する燃料電池電力を増減するように燃料電池電力変換部２１１に指示する。なお、燃料電池制御部２４５は、連系運転及び自立運転のいずれの運転状態においても、消費電力の増減に追従して、燃料電池電力変換部２１１を制御する。
　また、燃料電池制御部２４５は、電力検出部２４２によって蓄電池放電電力が検出された際、蓄電池放電電力を小さくするように燃料電池１４１から供給される燃料電池電力を増加させる。
　具体的に、燃料電池制御部２４５は、自立運転が実行される場合に、電力検出部２４２によって検出された蓄電池放電電力を取得する。
　また、燃料電池制御部２４５は、燃料電池１４１によって発電可能な燃料電池電力の増減量の閾値、すなわち、消費電力に追従可能な燃料電池電力の増加量の閾値を予め記憶している。または、燃料電池１４１の状態情報（発電モジュール温度など）から、上記閾値を算出する。燃料電池制御部２４５は、負荷３００の消費電力の増加量が、追従可能な燃料電池電力の増加量の閾値よりも大きい場合、電力検出部２４２によって検出された蓄電池放電電力を取得する。燃料電池制御部２４５は、取得した蓄電池放電電力の分だけ、燃料電池１４１によって発電される燃料電池電力を増加するように、燃料電池電力変換部２１１に指示する。また、この指示を受けた燃料電池電力変換部２１１は、燃料電池電力を増加するように燃料電池１４１を制御する。
　ここで、燃料電池電力と蓄電池放電電力とは、共通の電力線である家庭内配電ライン１５０を介して負荷に供給されるため、上述のように燃料電池電力を増加させることで、蓄電池放電電力を小さくすることが可能になる。なお、本実施形態において、燃料電池制御部２４５は、第１制御部を構成する。
　（３）マルチＰＣＳの動作
　次に、マルチＰＣＳ２００の動作について説明する。図３は、マルチＰＣＳ２００の動作を示すシーケンス図である。ここで、図３には、電力制御システム１において、電力系統２０が停電し、マルチＰＣＳ２００が自立運転を実行している際の動作が示されている。なお、下記に示す動作は、自立運転を実行している場合に限定するものではない。
　ステップＳ１００において、マルチＰＣＳ２００では、自立運転が開始されると、蓄電池制御部２４４が、蓄電池電力変換部２１２に対して、蓄電池１４２に蓄電されている電力を放電するように指示する。この指示を受けた蓄電池電力変換部２１２は、蓄電池１４２から負荷に蓄電放電電力の供給を開始する。
　ステップＳ１１０において、電力検出部２４２が、電力センサ１３０から、負荷の消費電力を定期的に検出する。
　ステップＳ１２０において、燃料電池制御部２４５は、消費電力の増加量が燃料電池１４１の発電によって追従可能な燃料電池電力の増加量よりも大きいか否かを判定する。具体的に、燃料電池制御部２４５は、負荷３００の消費電力の増加量が、追従可能な燃料電池電力の増加量の閾値よりも大きいか否かを判定する。
　ステップＳ１３０において、燃料電池制御部２４５は、消費電力の増加量が、追従可能な燃料電池電力の増加量よりも大きくないと判定した場合、燃料電池１４１の負荷追従能力の範囲内であるとして、燃料電池１４１における発電量を増加、すなわち発電される燃料電池電力を増加するように、燃料電池電力変換部２１１に対して指示する。
　ステップＳ１４０において、蓄電池１４２は、消費電力の増加量に応じた蓄電池放電電力を負荷３００に供給する。
　つまり、マルチＰＣＳ２００では、ステップＳ１００からステップＳ１４０において、蓄電池１４２から負荷３００に蓄電放電電力を供給しておくことで、消費電力の増加量が、燃料電池１４１によって追従可能な燃料電池電力の増加量よりも大きくなる場合であっても、負荷３００に継続して電力を供給することが可能になる。
　ステップＳ１５０において、電力検出部２４２は、蓄電池放電電力の電力値を検出する。具体的に、電力検出部２４２は、蓄電池電力変換部２１２から、蓄電池放電電力の電力値を取得する。電力検出部２４２は、蓄電池放電電力の電力値を燃料電池制御部２４５に通知する。
　ステップＳ１６０において、燃料電池制御部２４５は、取得した蓄電池放電電力の分だけ、燃料電池１４１によって発電される燃料電池電力を増加させるように、燃料電池電力変換部２１１に指示する。燃料電池電力変換部２１１は、この指示に従って、燃料電池１４１によって発電される燃料電池電力を増加する。さらに、蓄電池制御部２４４は、増加した燃料電池電力分だけ蓄電池放電電力を減少させるように蓄電池電力変換部２１１に指示する。蓄電池電力変換部２１１は、この指示に従って、蓄電池１４２によって放電される電力を減少させる。
　さらに、ステップＳ１７０において、電力制御部２４１は、自立運転が終了したかを判定し、自立運転が終了した場合には動作を終了し、自立運転が終了していない場合にはステップＳ１１０に戻るようにする。
　なお、上述したステップＳ１００乃至Ｓ１６０の動作では、マルチＰＣＳ２００は、蓄電池放電電力の電力値を検出するとともに、蓄電池放電電力の分だけ、燃料電池１４１によって発電される燃料電池電力を増加するように制御していたが、太陽電池電力の電力値を検出するとともに、太陽電池電力の分だけ、燃料電池１４１によって発電される燃料電池電力を増加するように制御してもよい。
　（４）作用及び効果
　本実施形態に係る電力制御システム１において、マルチＰＣＳ２００は、自立運転を実行する際、燃料電池１４１によって発電される燃料電池電力の増加量が、負荷３００の消費電力の増加量に追従できない場合、蓄電池１４２から供給される蓄電池放電電力が負荷３００に供給される。
　このように、マルチＰＣＳ２００では、燃料電池１４１によって発電される燃料電池電力が負荷３００の消費電力の増加に追従できない場合であっても、負荷３００に継続して電力を供給することができる。
　また例えば、電力系統２０から供給される電力が停電し、自立運転を実行する場合、蓄電池１４２に蓄電される電力をできるだけ残すことが好ましい。本実施形態に係る電力制御システム１において、マルチＰＣＳ２００では、蓄電池１４２から負荷３００に供給される蓄電池放電電力を小さくするように、燃料電池１４１によって発電される燃料電池電力を増加する。つまり、マルチＰＣＳ２００は、燃料電池１４１によって発電される燃料電池電力を積極的に用いることで、蓄電池１４２に蓄電される電力を可能な限り残すことができる。
　［変更例１］
　次に、第１実施形態に係る変更例１について説明する。
　上述した実施形態では、マルチＰＣＳ２００では、自立運転が実行されている際に、蓄電池放電電力を検出して、蓄電池放電電力を小さくするように、燃料電池１４１によって発電される燃料電池電力を増加していた。
　本変更例に係るマルチＰＣＳ２００では、連系運転を行っている際に、電力系統２０から供給される系統電力を小さくするように、燃料電池１４１によって発電される燃料電池電力を増加する。具体的に、マルチＰＣＳ２００では、電力系統２０から負荷３００に系統電力が供給されている場合、電力検出部２４２が、系統電力の電力値を検出する。なお、電力検出部２４２は、系統電力の電力値を検出してもよい。
　また、燃料電池制御部２４５は、系統電力の電力値が検出された際、負荷追従制御によって燃料電池電力を増加して、系統電力を減少させる。具体的に、燃料電池制御部２４５は、取得した系統電力の分だけ、燃料電池１４１によって発電される燃料電池電力を増加するように、燃料電池電力変換部２１１に指示する。
　本変更例に係るマルチＰＣＳ２００によれば、電力系統２０から供給される系統電力の利用を抑制して、燃料電池１４１によって発電された燃料電池電力を可能な限り利用することができる。
　かかるマルチＰＣＳ２００は、例えば、電力系統２０から供給される系統電力の電力料金よりも、燃料電池１４１によって発電された燃料電池電力の電力料金の方が安価になるような場合に有益である。更には、マルチＰＣＳ２００は、燃料電池１４１によって発電された燃料電池電力を積極的に利用するので、火力発電などによって発電される電力系統２０の系統電力を利用する場合に比べて、二酸化炭素削減などの環境保護の観点からも有益である。
　［変更例２］
　次に、第１実施形態に係る変更例２について説明する。ここで、一般に、燃料電池１４１は、着火ヒータや補機（各種ポンプ）を起動するための起動電力を要する。具体的に、燃料電池１４１は、マルチＰＣＳ２００との間に設けられた電力ラインを介してＡＣ電力が入力され、入力されたＡＣ電力が起動電力に達している場合に起動することができる。
　本変更例に係るマルチＰＣＳ２００では、蓄電池制御部２４４は、蓄電池１４２に蓄電される電力が、燃料電池１４１が発電を開始するために必要な起動電力を下回らないように、蓄電池１４２を制御する。
　具体的に、蓄電池制御部２４４は、蓄電池電力変換部２１２から、蓄電池１４２に蓄電されている電力値（蓄電値）を定期的に取得する。また、蓄電池制御部２４４は、燃料電池１４１が発電を開始するために必要な起動電力値を予め記憶しており、蓄電池１４２に蓄電されている電力値が、起動電力値を下回らないように、蓄電池電力変換部２１２に指示する。この指示を受けた蓄電池電力変換部２１２は、蓄電池１４２に蓄電されている電力値が、起動電力値を下回らないように、蓄電池放電電力の出力を制御する。
　本変更例に係るマルチＰＣＳ２００によれば、燃料電池１４１の起動電力を蓄電池１４２に常に蓄電しておくことができるので、電力系統２０から供給される系統電力が、突然停電になる場合であっても、燃料電池１４１を起動することが可能になる。
　［第２実施形態］
　次に、第２実施形態について説明する。ここで、最近では、大規模な地震の発生などに起因した電力系統２０の電力供給能力の低下が問題となっており、太陽電池１４３によって発電される太陽電池電力だけでなく、燃料電池１４１によって発電される燃料電池電力及び蓄電池１４２から供給される蓄電池放電電力を電力系統２０に逆潮流することによって、電力供給能力の低下を抑制することも検討されつつある。
　また、太陽電池電力、燃料電池電力、及び、蓄電池放電電力を電力系統２０に逆潮流する場合、太陽電池電力、燃料電池電力、及び、蓄電池放電電力の各々の売電価格は、異なることが想定される。
　また、売電された逆潮流電力の総売電価格を算出するためには、太陽電池電力、燃料電池電力、及び、蓄電池放電電力の各々の逆潮流電力量を検出し、電力事業者が管理する系統側管理装置５００に通知する機能が必要になる。
　このような点を踏まえ、本実施形態に係るマルチＰＣＳ２００において、処理部２４０は、太陽電池電力、燃料電池電力、及び、蓄電池放電電力を電力系統２０に逆潮流可能である場合に、各々の逆潮流電力量を検出する逆潮流検出部２４６を備える。
　逆潮流検出部２４６は、燃料電池１４１から電力系統２０に逆潮流される燃料電池逆潮流電力（第１逆潮流電力）を検出するとともに、蓄電池１４２から電力系統２０に逆潮流される蓄電池逆潮流電力（第２逆潮流電力）を検出する。また、逆潮流検出部２４６は、太陽電池１４３から電力系統２０に逆潮流される太陽電池逆潮流電力（第２逆潮流電力）も検出することができる。
　具体的には、逆潮流検出部２４６は、燃料電池電力変換部２１１、蓄電池電力変換部２１２、及び、太陽電池電力変換部２１３の各々から、太陽電池電力の電力量、燃料電池電力の電力量、及び、蓄電池放電電力の電力量を取得する。また、逆潮流検出部２４６は、スマートメータ１１０から、逆潮流総電力量を取得する。
　逆潮流検出部２４６は、太陽電池電力の電力量、燃料電池電力の電力量、及び、蓄電池放電電力の電力量の各々の比率と、逆潮流総電力量とに基づいて、太陽電池逆潮流電力量、燃料電池逆潮流電力量、蓄電池逆潮流電力量を算出する。
　例えば、太陽電池電力の電力量が“５００ｋＷ”、燃料電池電力の電力量が“２００ｋＷ”、蓄電池放電電力の電力量が“３００ｋｗ”であり、逆潮流総電力量が、“５００ｋＷ”である場合を例に挙げて説明する。かかる場合、逆潮流検出部２４６は、太陽電池逆潮流電力量を“２５０ｋＷ”、燃料電池逆潮流電力量を“１００ｋＷ”、蓄電池逆潮流電力量を“１５０ｋＷ”として算出する。
　実施形態において、逆潮流検出部２４６は、太陽電池電力の電力量、燃料電池電力の電力量及び蓄電池放電電力の電力量のうち、少なくとも１つの電力量を検出すればよい。逆潮流検出部２４６は、太陽電池電力の電力量、燃料電池電力の電力量及び蓄電池放電電力の電力量のうち、少なくとも１つの電力量を検出するように構成されていればよい。逆潮流検出部２４６は、検出された電力量に基づいて、太陽電池逆潮流電力量、燃料電池逆潮流電力量及び蓄電池逆潮流電力量のうち、少なくとも１つの逆潮流電力量を算出するように構成されていればよい。
　また、通信部２２０は、需要家１０を含む需要家群に電力系統２０から供給される電力を管理する系統側管理装置５００に対して、太陽電池逆潮流電力、燃料電池逆潮流電力、及び、蓄電池逆潮流電力を通知する。具体的に、通信部２２０は、逆潮流検出部２４６によって算出された、太陽電池逆潮流電力量、燃料電池逆潮流電力量、及び、蓄電池逆潮流電力量を、スマートメータ１１０を介して、系統側管理装置５００に通知する。なお、本実施形態において、通信部２２０は、逆潮流電力量を系統側管理装置５００に通知する通知部を構成する。
　本実施形態に係るマルチＰＣＳ２００では、太陽電池電力、燃料電池電力、及び、蓄電池放電電力を電力系統２０に逆潮流可能な場合、太陽電池逆潮流電力量、燃料電池逆潮流電力量、及び、蓄電池逆潮流電力量の各々を検出して、系統側管理装置５００に通知することができる。
　よって、マルチＰＣＳ２００では、太陽電池逆潮流電力、燃料電池逆潮流電力、及び、蓄電池逆潮流電力の各々の売電価格が異なる場合であっても、各々の逆潮流電力量に応じた売電価格を算出することが可能になる。
　ここで、図４には、電力制御システム１が、需要家１０内の電力を制御するＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）４００を備えるとともに、マルチＰＣＳ２００に変えて、太陽電池用ＰＣＳ２００Ａと蓄電池用ＰＣＳ２００Ｂと燃料電池用ＰＣＳ２００Ｃとを備える場合の例が示されている。
　図４に示すように、電力制御システム１が、ＨＥＭＳ４００を備えている場合、上述した逆潮流検出部２４６の機能、及び通信部２２０の機能は、ＨＥＭＳ４００が有していても良い。
　更に、図５には、電力制御システム１のスマートメータ１１０が、上述した逆潮流検出部２４６の機能、及び通信部２２０の機能を有する場合の一例が示されている。
　図５の例では、電力制御システム１は、マルチＰＣＳ２００に変えて、太陽電池用ＰＣＳ２００Ａと蓄電池用ＰＣＳ２００Ｂと燃料電池用ＰＣＳ２００Ｃとを備えるとともに、太陽電池用ＰＣＳ２００Ａと蓄電池用ＰＣＳ２００Ｂと燃料電池用ＰＣＳ２００Ｃとの各々が、分電盤１２０を介さずに家庭内配電ライン１５０に接続する場合の例が示されている。
　また、図５の例では、家庭内配電ライン１５０上に電力センサ１３１乃至１３３が配置されている。具体的に、太陽電池用ＰＣＳ２００Ａの家庭内配電ライン１５０の接続点と、電力系統２０との間に、電力センサ１３１が配置されている。太陽電池用ＰＣＳ２００Ａの家庭内配電ライン１５０の接続点と、蓄電池用ＰＣＳ２００Ｂの家庭内配電ライン１５０の接続点との間に、電力センサ１３２が配置されている。蓄電池用ＰＣＳ２００Ｂの家庭内配電ライン１５０の接続点と、燃料電池用ＰＣＳ２００Ｃの家庭内配電ライン１５０の接続点との間に、電力センサ１３３が配置されている。
　電力センサ１３１は、太陽電池逆潮流電力量（例えば、Ａ（ｋｗ））、蓄電池逆潮流電力量（例えば、Ｂ（ｋｗ））、及び、燃料電池逆潮流電力量（例えば、Ｃ（ｋｗ））の合計値（Ａ＋Ｂ＋Ｃ（ｋｗ））を検出する。電力センサ１３２は、蓄電池逆潮流電力量（例えば、Ｂ（ｋｗ））、及び、燃料電池逆潮流電力量（例えば、Ｃ（ｋｗ））の合計値（Ｂ＋Ｃ（ｋｗ））を検出する。電力センサ１３３が、燃料電池逆潮流電力量（例えば、Ｃ（ｋｗ））を検出する。
　かかる場合、スマートメータ１１０は、電力センサ１３１乃至１３３による各々の検出結果の差に基づいて、太陽電池逆潮流電力量（例えば、Ａ（ｋｗ））、蓄電池逆潮流電力量（例えば、Ｂ（ｋｗ））、及び、燃料電池逆潮流電力量（例えば、Ｃ（ｋｗ））を算出して、算出結果を系統側管理装置５００に通知する。
　［その他の実施形態］
　上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
　例えば、上述した実施形態において、蓄電池１４２を電力供給装置として説明したが、太陽電池１４３を電力供給装置としてもよい。この場合、マルチＰＣＳ２００は、太陽電池電力が小さくなるように、燃料電池電力を増加させる。このようなマルチＰＣＳ２００によれば、天候の影響などにより、太陽電池１４３によって発電される太陽電池電力の変動が大きい場合に、燃料電池１４１からの安定した電力を積極的に負荷に供給することができる。
　また、上述した実施形態において、マルチＰＣＳ２００の処理部２４０、通信部２２０、記憶部２３０の各機能は、ＨＥＭＳ４００としてＰＣＳから独立して構成されていてもよいし、スマートメータ１１０、あるいはＢＥＭＳ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）等、スマートグリッド技術における様々な装置に備えてもよい。
　また、上述した実施形態及び変更例は組み合わせることも可能である。このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
　なお、日本国特許出願第２０１１－１６１２３９号（２０１１年７月２２日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。
　本発明によれば、燃料電池によって発電される電力が負荷の消費電力を追従できない場合であっても、負荷に電力を供給することが可能な制御装置及び電力制御方法を提供できる。

Claims (8)

  1. 　負荷と、ガスを用いて前記負荷に供給する第１電力を発電する燃料電池と、前記負荷に第２電力を供給可能な電力供給装置とを備える需要家に設けられ、前記負荷に供給される電力を制御する制御装置であって、
    　前記負荷の消費電力に追従するように前記燃料電池の発電を制御する第１制御部と、
    　前記消費電力の増加量が前記燃料電池によって追従可能な増加量以上になる場合に、前記消費電力の増加量に応じて前記第２電力を負荷に供給するように前記電力供給装置を制御する第２制御部と、を備えることを特徴とする制御装置。
  2. 　前記第２制御部が、前記消費電力の増加量が前記燃料電池によって追従可能な増加量以上であるとして前記第２電力を負荷に供給するように制御した場合に、
    　　前記第１制御部は、前記燃料電池の発電量を増加させるよう制御し、
    　　前記第２制御部は、前記燃料電池の発電量の増加に応じて前記負荷に供給する前記第２電力を小さくする
    ことを特徴とする制御装置。
  3. 　前記第２制御部は、前記負荷に系統電力が供給されない自立運転中に、前記消費電力の増加量が前記燃料電池によって追従可能な増加量以上になった場合には、前記消費電力の増加量に応じた前記第２電力を負荷に供給するように前記電力供給装置を制御する
    ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  4. 　前記電力供給装置は、蓄電池であり、
    　前記第２制御部は、前記蓄電池に蓄電される電力が、前記燃料電池が発電を開始するために必要な起動電力を下回らないように、前記蓄電池を制御する
    ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  5. 　前記第１電力および／または前記第２電力を電力系統に逆潮流可能な場合、前記第１電力および／または前記第２電力の各々を検出して、系統側管理装置に通知する通信部をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の制御装置。
  6. 　前記第１電力および／または前記第２電力の各々の売電価格が異なる場合であっても、前記第１電力および／または前記第２電力の各々を検出して、各々の逆潮流電力量に応じた売電価格を算出する
    ことを特徴とする請求項５の何れか一項に記載の制御装置。
  7. 　負荷と、ガスを用いて前記負荷に供給する第１電力を発電する燃料電池と、前記負荷に第２電力を供給可能な電力供給装置とを備える需要家において、前記負荷に供給される電力を制御する電力制御方法であって、
    　前記負荷の消費電力に追従するように前記燃料電池の発電を制御するステップと、
    　前記消費電力の増加量が前記燃料電池によって追従可能な増加量以上になる場合に、前記消費電力の増加量に応じて前記第２電力を前記負荷に供給するステップと
    を備えることを特徴とする電力制御方法。
  8. 　ガスを用いて負荷に供給する第１電力を発電する燃料電池と、前記負荷に第２電力を供給可能な電力供給装置と、制御装置を有する電力制御システムであって、
    　前記制御装置は、
    　　前記負荷の消費電力に追従するように前記燃料電池の発電を制御する第１制御部と、
    　　前記消費電力の増加量が前記燃料電池によって追従可能な増加量以上になる場合に、前記消費電力の増加量に応じて前記第２電力を負荷に供給するように前記電力供給装置を制御する第２制御部と、を備える
    ことを特徴とする電力制御システム。
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