(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発電装置により電力負荷に電力を供給する分散型発電システムであって、
前記電力負荷の総電力需要量を発電装置数で平均化した平均発電量が予め定められた第１の閾値以上で、かつ第１の閾値よりも大きく発電装置の最大発電量よりも小さい第２の閾値以下になるように、発電する発電装置の数を制御する発電数制御器を備え、
前記発電数制御器は、前記平均発電量が前記第１の閾値よりも小さい場合、発電運転中の前記発電装置のうち、前記発電装置内の発電機から回収された熱を蓄える蓄熱器の蓄熱可能量が最小の蓄熱器を有する発電装置を発電停止させ、発電する発電装置数を減少させる、
分散型発電システム。
【請求項２】
複数の発電装置により電力負荷に電力を供給する分散型発電システムであって、
前記電力負荷の総電力需要量を発電装置数で平均化した平均発電量が予め定められた第１の閾値以上で、かつ第１の閾値よりも大きく発電装置の最大発電量よりも小さい第２の閾値以下になるように、発電する発電装置の数を制御する発電数制御器を備え、
前記発電数制御器は、前記平均発電量が前記第２の閾値よりも大きい場合、発電運転中でない発電装置のうち、前記発電装置内の発電機から回収された熱を蓄える蓄熱器の蓄熱可能量が最大の蓄熱器を有する発電装置を発電開始させ、発電する発電装置数を増加させる、
分散型発電システム。
【請求項３】
複数の発電装置により電力負荷に電力を供給する分散型発電システムであって、
前記電力負荷の総電力需要量を発電装置数で平均化した平均発電量が予め定められた第１の閾値以上で、かつ第１の閾値よりも大きく発電装置の最大発電量よりも小さい第２の閾値以下になるように、発電する発電装置の数を制御する発電数制御器と、
前記発電装置内の発電機から回収された熱を蓄える蓄熱器の蓄熱可能量に基づいて重み付け処理した発電量を前記発電装置の発電量として許可する許可発電量制御器と、
を備える、分散型発電システム。
【請求項４】
前記許可発電量制御器は、前記発電数制御器により決定された発電する発電装置の数で平均化した平均発電量について前記重み付け処理を行う、請求項３に記載の分散型発電システム。
【請求項５】
前記許可発電量制御器は、前記総電力需要量から前記発電数制御器により決定された発電する発電装置の数と前記第１の閾値との積を減じた値について前記重み付け処理を行う、請求項３に記載の分散型発電システム。
【請求項６】
複数の発電装置により電力負荷に電力を供給する分散型発電システムの制御方法であって、
前記電力負荷の総電力需要量を発電装置数で平均化した平均発電量が予め定められた第１の閾値以上で、かつ第１の閾値よりも大きく発電装置の最大発電量よりも小さい第２の閾値以下になるように、発電する発電装置の数を制御する発電数制御ステップを備え、
前記発電数制御ステップにおいて、前記平均発電量が前記第１の閾値よりも小さい場合、発電運転中の前記発電装置のうち、前記発電装置内の発電機から回収された熱を蓄える蓄熱器の蓄熱可能量が最小の蓄熱器を有する発電装置を発電停止させ、発電する発電装置数を減少させる、
分散型発電システムの制御方法。
【請求項７】
複数の発電装置により電力負荷に電力を供給する分散型発電システムの制御方法であって、
前記電力負荷の総電力需要量を発電装置数で平均化した平均発電量が予め定められた第１の閾値以上で、かつ第１の閾値よりも大きく発電装置の最大発電量よりも小さい第２の閾値以下になるように、発電する発電装置の数を制御する発電数制御ステップを備え、
前記発電数制御ステップにおいて、前記平均発電量が前記第２の閾値よりも大きい場合、発電運転中でない発電装置のうち、前記発電装置内の発電機から回収された熱を蓄える蓄熱器の蓄熱可能量が最大の蓄熱器を有する発電装置を発電開始させ、発電する発電装置数を増加させる、
分散型発電システムの制御方法。
【請求項８】
複数の発電装置により電力負荷に電力を供給する分散型発電システムの制御方法であって、
前記電力負荷の総電力需要量を発電装置数で平均化した平均発電量が予め定められた第１の閾値以上で、かつ第１の閾値よりも大きく発電装置の最大発電量よりも小さい第２の閾値以下になるように、発電する発電装置の数を制御する発電数制御ステップと、
前記発電装置内の発電機から回収された熱を蓄える蓄熱器の蓄熱可能量に基づいて重み付け処理した発電量を前記発電装置の発電量として許可する許可発電量制御ステップと、を備える、分散型発電システムの制御方法。
【請求項９】
前記許可発電量制御ステップにおいて、前記発電数制御器により決定された発電する発電装置の数で平均化した平均発電量について前記重み付け処理を行う、請求項８に記載の分散型発電システムの制御方法。
【請求項１０】
前記許可発電量制御ステップにおいて、前記総電力需要量から前記発電数制御器により決定された発電する発電装置の数と前記第１の閾値との積を減じた値について前記重み付け処理を行う、請求項８に記載の分散型発電システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力ネットワークによって接続された分散型発電システムにおいて、エネルギー効率を最適化するための発電量配分を行う分散型発電システム、ならびにその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の発電装置を電力ネットワークを介して運転制御するよう構成された分散型電源システムにおいて、エネルギー効率を最適化するために様々な運転制御技術が提案されている。
【０００３】
例えば、第１の従来の技術として、システム内の総電力負荷量を満たすよう複数の発電装置で分散発電する際に、各発電装置の最大発電量によって重み付け配分を行って、各発電装置の発電量割り当てを決定する発電量制御システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図９は、上記特許文献１に記載された従来の発電量制御システムを示すものである。図９において、改質器９００は天然ガスやＬＰＧなどを原料として浄化水素を生成する。燃料電池９０１〜９０３は生成された浄化水素がガス配管網９０７から供給され、各燃料電池の運転制御に対応する制御装置９０４〜９０６によって、その発電量が制御される。制御装置９０４〜９０６は通信ネットワーク９０８を経て、複数の演算装置９０９〜９１１と通信可能なように構成されている。また、演算装置９０９〜９１１は、発電量送信手段９１２、発電量算出手段９１３、総電力負荷算出手段９１４、電力負荷取得手段９１５を含むよう構成されている。電力負荷取得手段９１５が家庭内の電力負荷からその消費電力を取得して、総電力負荷算出手段９１４がそれらの総和を求める。発電量算出手段９１３はその総和を元に各燃料電池９０１〜９０３の発電量を決定し、最後に発電量送信手段９１２が各制御装置９０４〜９０６に決定された発電量を送信する。燃料電池９０１〜９０３で発電された電力は電力線９１６を介して、相互に電力を融通することができる。
【０００５】
図１０は、第１の従来例における発電量の配分を示す図である。演算装置は燃料電池の定格発電量を取得し、保持している。図１０（ａ）では、ＦＣ１、ＦＣ２、ＦＣ３がそれぞれ１０００Ｗ、１０００Ｗ、２０００Ｗの定格発電量であることを示している。図１０（ｂ）に示すように電力負荷１、電力負荷２、電力負荷３からそれぞれ２００Ｗ、３００Ｗ、５００Ｗの電力需要を受けた時、定格発電量に比例してＦＣ１〜ＦＣ３に電力を配分すると、図１０（ｃ）に示すように２５０Ｗ、２５０Ｗ、５００Ｗとなる。この結果、定格発電量に対して平均して２５％の発電量が各燃料電池に割り当てられる。
【０００６】
本従来例では、総電力負荷量を複数の発電装置で分散発電する為に、発電装置の最大発電量に比例して電力負荷分散を行うが、その結果、すべての発電装置がそれぞれの最大発電量に対して同じ比率で発電量を割り当てられることになる。これにより、単純に発電装置の数によって平均化する場合であれば、最大発電量が大きい発電装置にとっては割り当てられた発電量が低出力発電の範囲であるためにエネルギー効率が悪いというケースがあり得るが、本従来例ではそういった問題が抑制できる。
【０００７】
また、第２の従来技術として、燃料電池１台の発電量が予め決められた閾値を下回った場合はその発電を停止し、他の燃料電池にその分の発電量を割り当てる電力供給システムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
図１１は、上記特許文献２に記載された電力供給システムを示すブロック図である。図１１において、発電装置１１０１〜１１０４は電力ネットワーク１１００を介して接続され、お互いに電力の融通が可能である。発電装置１１０１〜１１０４は燃料電池１１０５を含み、その発電量は制御装置１１０８から通信ネットワーク１１０７を経て与えられる。また、電力負荷１１０６が要求する電力は反対に通信ネットワーク１１０７を介して、制御装置１１０８に集められる。通常は、電力負荷１１０６の要求する電力は電力負荷１１０６に対応する燃料電池１１０５から供給される。制御装置１１０８は常時その対応する燃料電池の発電量を監視して、発電量が予め決められた閾値よりも小さい場合には、対応する燃料電池での発電を止めてその燃料電池から電力負荷へのダイレクトの電力供給を停止する。そして、他の燃料電池で発電を停止した燃料電池の発電力を補って発電するよう指示して、電力ネットワーク１１００を経由して他の燃料電池が発電した電力を受け取るようにする。この結果、第２の従来例では燃料電池はエネルギー効率の悪い低出力発電を避けることができる。
【０００９】
図１２は、特許文献２記載の電力供給システムにおける燃料電池の発電量の配分方法を示す図である。図１２に示すように制御装置１１０８は一つの燃料電池の発電量が予め決められた最小発電量を下回ることを検知すると、その燃料電池の発電を止め、他の燃料電池に発電を止めた燃料電池の発電量分をさらに発電するよう指示する。指示された燃料電池は発電量を増やして、電力ネットワークを介して、発電を止めた燃料電池から直接電力供給を受けていた電力負荷に電力を供給する。図１２（ａ）で示すようにＦＣ１、ＦＣ２、ＦＣ３は夫々２００Ｗ、３００Ｗ、５００Ｗの発電をしている。最小発電量が２５０Ｗに定義されているため、制御装置１１０８は、ＦＣ１の２００Ｗの発電を止めさせ、ＦＣ２で余分に発電させることに決めて、ＦＣ２、ＦＣ３で夫々５００Ｗづつを発電するように指示する。この結果、燃料電池のエネルギー効率が低下する低出力発電を抑制することができ、システムの全体最適を図ることが可能となる。
【特許文献１】特開２００６−２７８１５１号公報
【特許文献２】特開２００４−２６６８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１記載の発電制御システムでは、総発電量が少ない場合には各発電機（燃料電池）に割り当てられる発電量が小さくエネルギー効率が低い状態で燃料電池の運転を継続することを避けられない。
【００１１】
また、上記特許文献２記載の電力供給システムでは、電力負荷が小さい場合に発電機（燃料電池）が低出力運転となるケースを抑制できるが、分散発電によるその他のメリットを享受できない。例えば、分散発電によって、一つの電力負荷に対して複数の発電機（燃料電池）からの電力供給が可能となり、その結果、電力負荷変動への追従性が高まる。例えば、１０台の燃料電池によって１つの電力負荷に電力を供給すると、１台の燃料電池で電力を供給する場合に比べて、１０倍の電力負荷変動の追従性を得ることができるが、発電機の低出力を運転を避けるために無制限に高出力運転中の発電機で電力負荷量を賄おうとすると発電中に発電機の発電余力が少なくなり、電力負荷変動に対する追従性が損なわれる。
【００１２】
本発明は、前記従来の技術における課題を鑑み、分散発電による電力負荷追従のメリットを確保するとともに、効率の悪い低出力発電を抑制する分散型発電システム及びその制御方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記従来の課題を解決するために、第１の本発明の分散型発電システムは、複数の発電装置により電力負荷に電力を供給する分散型発電システムであって、前記電力負荷の総電力需要量を発電装置数で平均化した平均発電量が予め定められた第１の閾値以上で、かつ第１の閾値よりも大きく発電装置の最大発電量よりも小さい第２の閾値以下になるように、発電する発電装置の数を制御する発電数制御器を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、第２の本発明の分散型発電システムは、前記発電数制御器は、前記平均発電量が第１の閾値よりも小さい場合、発電する発電装置数を減少させることを特徴とする。
【００１５】
また、第３の本発明の分散型発電システムは、前記発電数制御器は、前記平均発電量が第２の閾値よりも大きい場合、発電する発電装置数を増加させることを特徴とする。
【００１６】
また、第４の本発明の分散型発電システムは、前記発電数制御器により決定された発電する発電装置の数で平均化した平均発電量を前記発電装置の発電量として許可する許可発電量制御器を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、第５の本発明の分散型発電システムは、前記発電装置は、前記発電装置内の発電機から回収された熱を蓄える蓄熱器を備え、前記発電数制御器は、前記蓄熱器の蓄熱可能量に基づいて発電する発電装置数を増加させるために発電開始させる前記発電装置または発電する発電装置数を減少させるために発電停止させることを特徴とする。
【００１８】
また、第６の本発明の分散型発電システムは、前記発電装置内の発電機から回収された熱を蓄える蓄熱器を備え、
前記許可発電量制御器は、前記蓄熱器の蓄熱可能量に基づいて重み付け処理した発電量を前記発電装置の発電量として許可することを特徴とする。
【００１９】
また、第７の本発明の分散型発電システムは、前記許可発電量制御器は、前記総電力需要量から前記発電数制御器により決定された発電する発電装置の数と第１の閾値との積を減じた値について重み付け処理を行うことを特徴とする。
【００２０】
また、第８の本発明の分散型発電システムの制御方法は、複数の発電装置により電力負荷に電力を供給する分散型発電システムの制御方法であって、
前記電力負荷の総電力需要量を発電装置数で平均化した平均発電量が予め定められた第１の閾値以上で、かつ第１の閾値よりも大きく発電装置の最大発電量よりも小さい第２の閾値以下になるよう発電する発電装置の数を制御する発電数制御ステップを備えることを特徴とする。
【００２１】
また、第９の本発明の分散型発電システムの制御方法は、前記発電数制御ステップにより決定された発電する発電装置の数で平均化した平均発電量を前記発電装置の発電量として許可する許可発電量制御ステップを備えることを特徴とする。
【００２２】
また、第１０の本発明の分散型発電システムの制御方法は、前記発電装置は、前記発電装置内の発電機から回収された熱を蓄える蓄熱器を備え、
前記発電数制御ステップにおいて、前記蓄熱器の蓄熱可能量に基づいて発電する発電装置数を増加させるために発電開始させる前記発電装置または発電する発電装置数を減少させるために発電停止させる前記発電装置を決定することを特徴とする。
【００２３】
また、第１１の本発明の分散型発電システムの制御方法は、前記発電装置内の発電機から回収された熱を蓄える蓄熱器を備え、前記許可発電量制御ステップにおいて、前記蓄熱器の蓄熱可能量に基づいて重み付け処理した発電量を前記発電装置の発電量として許可することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の分散型発電システム、及びその制御方法によれば、エネルギー効率の低い低電力発電を抑制するとともに、複数の発電装置の分散発電による電力負荷追従性をより向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における分散型発電システムを示すブロック図である。図１において、電力ネットワーク１００は複数の発電装置１０４、１０８を接続し、本ネットワークによって複数の発電装置は相互に電力を融通することができる。発電装置１０４、１０８は運転制御器１０５、１０９と、発電機の一例としての燃料電池１０６、１１０を含み、運転制御器１０５、１０９が燃料電池の発電運転を制御するよう構成され、各燃料電池１０６、１１０で出力された電力は電力負荷１０３及び１０７に供給される。また、発電装置１０４、１０８は、燃料電池１０６及び１１０から回収した熱を蓄える蓄熱器１１１及び１１３、そしてこれらの蓄熱器１１１及び１１３に貯えられた熱は、それぞれ少なくとも１つ以上の熱負荷に供給されるよう構成される。本実施の形態では、蓄熱器１１１に貯えられた熱は、複数の熱負荷（熱負荷１１２、Ｘ等）に、また、蓄熱器１１３に貯えられた熱も、複数の熱負荷（熱負荷１１４、Ｙ等）に供給されるよう構成されている。また、運転制御器１０５、１０９は通信ネットワーク１０１と接続可能で、電力負荷の電力需要量並びに、蓄熱器が最大蓄熱量になるまで蓄熱可能な熱量（蓄熱余力）である蓄熱可能量を送信する一方で、発電量配分制御器１０２から送信される許可発電量を受信することができる。運転制御器１０５，１０９は受信した許可発電量に基づき対応する燃料電池を制御して、この許可発電量になるよう発電させる。
【００２７】
発電量配分制御器１０２は通信ネットワーク１０１に一つ以上存在し、すべての運転制御器１０５、１０９から電力負荷の電力需要量、蓄熱器に蓄熱可能な熱量を受信して、これらの値を考慮して各発電装置へ割り当てる許可発電量を決定する。決定された許可発電量は、通信ネットワーク１０１を介して、各運転制御器（例えば、運転制御器１０５、１０９）に送信する。
【００２８】
なお、電力負荷は、通常、燃料電池より直接的に供給される電力を消費するが、燃料電池の発電力が電力負荷の電力需要に満たない場合は、電力ネットワーク１００を介して供給される電力を消費する。
【００２９】
図２は、本実施の形態の分散型発電システムにおいて各発電装置内に設けられた運転制御器の構成の一例を示すブロック図である。運転制御器は、自らが制御する燃料電池が直接電力供給を受ける各電力負荷の電力需要量を受け取り、これらを合計した値を通信器２０１から発電量配分制御器１０２へ送信する。より、具体的には、運転制御器に内蔵された発電量管理器２０２に各電力負荷の電力需要量が入力され、これらを合計した値が保持される。また、通信器２０１は発電量配分制御器１０２から各発電装置が発電すべき許可発電量を受け取り、発電量管理器２０２にその値が保持される。燃料電池制御器２０３は、発電量管理器２０２に保持された許可発電量を読み出し、この許可発電量を燃料電池から出力するように制御する。この結果、許可発電量＞電力需要量の場合は、余剰分の電力は図１の電力ネットワーク１００を経由して、他の燃料電池より直接電力供給を受ける別の電力負荷に供給される。許可発電量＜電力需要量の場合はその逆に不足分が電力ネットワーク１００を介して供給される。許可電力＝電力需要量の場合は電力負荷への電力供給が電力ネットワーク１００を介さずに、電力負荷へ直接電力を供給する燃料電池での発電量で１００％賄われている。
【００３０】
図３は発電量配分制御器の構成の一例を示すブロック図である。通信器３０２は通信ネットワーク１０１にアクセスして運転制御器から電力需要量、蓄熱器に蓄熱可能な蓄熱可能量、及び燃料電池の運転状態（発電運転ＯＮまたは発電運転ＯＦＦ）に関する信号を受け取る。電力需要量は総計算出器３０３に入力され、ここで各運転制御器から受け取った電力需要量を総和して総電力需要量を算出する。同時に現在発電運転中の燃料電池の数をカウントする。総電力需要量及び発電運転中の燃料電池数の両者を許可発電量制御器３０１に入力すると、許可発電量制御器３０１は、発電中の各燃料電池の平均発電量を算出する。この算出された平均発電量に基づき発電数制御器３０４は、発電すべき発電装置数を決定する。許可発電量制御器３０１は、発電数制御器３０４により決定された発電装置数における平均発電量を許可発電量とし、通信器３０２から各発電装置の運転を制御する運転制御器に送出する。
【００３１】
以下、図４及び図５を用いて、本実施の形態における分散型発電システムの動作について説明する。図４は、許可発電量制御器３０１の動作アルゴリズムを示すフローチャート図であり、図５はその結果決定される許可発電量を示すチャート図である。まず、上述のように総計算出器３０３で総電力需要量、ならびに発電中の燃料電池数を算出する(ステップ４００、４０１)。次に、総計算出器３０３で算出された両値に基づき許可発電量制御器３０１は、総電力需要量を燃料電池数で除算して平均発電量を算出する（ステップ４０２）。そして、発電数制御器３０４は、算出された平均発電量と予め定められた第１の閾値である第１発電量と比較する(ステップ４０３)。平均発電量が第１発電量を下回った場合には、発電数制御器３０４は、発電装置数を減少させて、再度ステップ４０２へ戻る（ステップ４０５）。発電数制御器３０４は、ステップＳ４０３において、算出した平均発電量が第１発電量以上である場合、算出した平均発電量を予め定められた第２の閾値である第２発電量と比較する（ステップ４０４）。平均発電量が第２発電量を上回った場合には発電装置数を増加して、再度ステップ４０２へ戻る（ステップ４０６）。発電数制御器３０４は、最終的に平均発電量が第１発電量以上、第２発電量以下になった場合の発電装置数を発電する発電装置数として決定するとともに、決定した旨の信号を許可発電量制御器３０１に送信する。許可発電量制御器３０１は、この場合の平均発電量を各発電装置の許可発電量として通信器３０２に出力して、処理を終了する（ステップ４０７）。
【００３２】
なお、上記第１発電量と第２発電量は予め定められた値であり、例えば、最大発電量１０００Ｗの発電装置であるならば、第１発電量＝３００Ｗ、第２発電量７５０Ｗと定義する。勿論、この値は発電装置の特性によって変化するものである。また、発電数制御器３０４は、ステップＳ４０５またはＳ４０６において発電する発電装置数を増減させる場合に、どの発電装置を増減させるかを蓄熱可能量に基づき決定しても構わない。具体的には、ステップＳ４０５にて発電装置数を減少させる場合、発電中の発電装置に、それぞれ設けられた蓄熱器のうち蓄熱可能量が小さい発電装置（例えば、蓄熱可能量が最小の蓄熱器を有する発電中の発電装置）を発電運転する発電装置の対象からはずす。これは、蓄熱可能量が小さい蓄熱器を有する発電装置は、発電運転を継続しても、すぐに蓄熱量が最大になって発電運転を停止しなければならない可能性があるが、蓄熱可能量量が大きい蓄熱器を有する発電装置は、発電運転を継続しても、その可能性が低いため、発電装置の停止に伴う総発電量の変動や別の発電装置の起動エネルギー消費による省エネ性の低下を抑制することができるからである。また、ステップＳ４０６にて発電装置数を増加させる場合、発電運転中でない発電装置のうち蓄熱可能量が大きい蓄熱器を有する発電装置（例えば、蓄熱可能量が最大の蓄熱器を有する発電装置）を発電運転する発電装置に新たに加える。これも、ステップＳ４０５で発電を停止させる発電装置を選択する際の上記理由と同じである。
【００３３】
図５は、図４で説明した許可発電量決定処理によってどのように電力配分がなされるかを例示したものである。総電力需要量が小さい場合(図５（ａ）〜（ｃ）)、例えば、発電装置１、２、３からそれぞれ２００Ｗ、３００Ｗ、０Ｗの電力需要量があったと仮定すると(図５（ａ）)、総計算出器３０３で算出された総電力需要量を発電中の発電装置数２台で平均すると、図５（ｂ）のように燃料電池１、２で２５０Ｗづつの平均発電量になる。この結果、第１発電量（＝３００Ｗ）を下回るので、燃料電池１の発電を止め、燃料電池２で５００Ｗ発電するようにし、燃料電池１、２、３の許可発電量は夫々０Ｗ、５００Ｗ、０Ｗとなる(図５（ｃ）)。
【００３４】
また、総電力需要量が大きい場合(図５（ｄ）〜（ｆ）)、例えば、発電装置１、２、３からの電力需要量が夫々８５０Ｗ、７１０Ｗ、０Ｗである時(図５（ｄ）)、総計算出器３０３で算出された総電力需要量を発電中の発電装置数２台で平均すると、図５（ｅ）のように燃料電池１、２で７８０Ｗづつの許可発電量になる。この結果、第２発電量（＝７５０Ｗ）を超えるので、発電中の発電装置数を増加させる。つまり、図５（ｆ）に示すように現在停止中の燃料電池３を稼動させ、３台の燃料電池で総電力需要量を配分して、燃料電池１、２、３の許可発電量を５２０Ｗづつとする。
【００３５】
以上のように、電力ネットワークで接続された複数の発電装置において各発電装置の発電量を上述のような手法により配分制御することで、総電力需要量が小さい場合において、稼動する燃料電池すべてがエネルギー効率の低い低発電量で発電することを抑制し、エネルギー効率の高い所定の発電量の範囲で発電運転することが可能となる。
【００３６】
また、分散型発電のメリットとして上述のように電力負荷の電力需要量の変動に対する追従性の向上が挙げられるが、発電運転中の発電装置のすべてがその最大発電量近くで発電していれば、即座に電力需要量の増大に応答しきれないということも考えられる。このため、発電運転中の発電装置が最大電力に対してある程度の発電余力を持った状態で発電するよう発電量の配分を行うのが望ましい。このために設定したのが最大発電量よりも小さい第２発電量という閾値であり、本実施の形態の燃料電池システムに拠れば、許可発電量が第２発電量を超えた場合には停止中の発電装置を起動させ、発電量の再配分を行うことによって、各発電装置が発電余力を持った発電運転が可能となり、この結果、電力負荷変動への追従性を確保できる。
【００３７】
（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２の分散型発電システムにおける発電量配分制御器の構成を示すブロック図である。図６において、図３と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。重み付け器３０５は通信器３０２を経て各運転制御器から蓄熱可能量を受け取り、電力配分処理において用いる重み付け係数を算出する。発電装置は発電機としての燃料電池の発電によって電力を生成すると同時に、発電の際に発生する熱をお湯として回収し、蓄熱器に蓄えるコジェネレーションシステムである。この場合、蓄熱器に蓄えられている蓄熱量が上限に達している場合にはこれ以上の熱回収が出来ないため、エネルギー効率の点から燃料電池の発電を通常実施しないことになる。従って、本実施の形態の分散型発電システムにおいては、蓄熱量が多い発電装置については発電量を控え、蓄熱量が少ない発電装置については発電量が多くなるような重み付けの処理を行うことを特徴とする。なお、上記蓄熱可能量とは、蓄熱器が最大蓄熱量になるまでに蓄熱可能な蓄熱量の大きさを表すものであり、蓄熱可能量＝最大蓄熱量―現時点での蓄熱量となる。ここで蓄熱器の蓄熱量とは、所定の発電装置内に設けられた蓄熱器の蓄熱量である。
【００３８】
図７は、各発電装置における蓄熱可能量に基づく許可発電量の重み付け処理のアルゴリズムを示すフローチャート図である。図７において、図４と同じステップについては、同じ符号を使い、説明を省略する。ステップ４００〜ステップ４０６までで、平均発電量と発電装置数が確定する。注意すべきは、ここでの発電装置数は、実際に発電している発電装置の数ではなく、ステップＳ４０５またはステップＳ４０６で決定される平均発電量が所定の範囲内に収まる発電装置数である。総計算出器３０３は、発電数制御器３０４からの信号に基づきステップＳ４０５またはステップＳ４０６で発電運転する発電装置として決定された各発電装置における蓄熱可能量を合計して総蓄熱可能量を算出する（ステップ７０１）。そして、総電力需要量から第１発電量×発電装置数を減算した値を可変発電量とする（ステップ７０２）。可変発電量は重み付けによって変更可能な発電量の合計である。重み付け器３０５は、発電許可された各発電装置について（蓄熱可能量／発電許可された各発電装置の総蓄熱可能量）を算出し、重み付け係数とする（ステップＳ７０３）。そして、許可発電量制御器３０１は、すべての発電許可された発電装置について第１発電量＋可変発電量*（各発電装置の重み付け係数）を算出し、これを発電許可された各発電装置における燃料電池の許可発電量として出力する（ステップ７０４）。
【００３９】
図８は、図７のフローチャート図に示すアルゴリズムを実行し、各発電装置に対する要求熱量に基づいて許可発電量に重み付け処理を行った結果の一例を示すブロック図である。図８（ａ）は各発電装置からの電力需要量であり、４００Ｗ、６００Ｗ、８００Ｗとなっている。これを実施の形態１の分散型発電システムのように許可発電量を決定すると、図８（ｂ）のように６００Ｗづつの分担となる。一方で、各発電装置に設けられた蓄熱器の蓄熱可能量が３０００ｋｃａｌ、２０００ｋｃａｌ、１０００ｋｃａｌとなっている。（図８（ｄ））ここで、蓄熱可能量に基づき、図７のフローチャートに従って重み付け処理を行うと、１０００ｋｃａｌあたり１５０Ｗとなり、各発電装置の分担発電量は、図８（ｃ）に示すように７５０Ｗ、６００Ｗ、４５０Ｗとなる。
【００４０】
以上の結果、図６に示す分散型発電装置の構成により図７に示すアルゴリズムに拠る許可発電量の重み付け処理を行えば、蓄熱可能量に応じて可変発電量部分が比例配分され、より蓄熱可能量が多い発電装置へ発電量を多く割り当てることが可能となり、個々の発電装置に設けられた蓄熱器が熱供給する熱負荷からの熱需要に対してもより対応性が向上する。
【００４１】
なお、実施の形態１及び２に記載の分散型発電システムにおいて、発電装置内の発電機として燃料電池を用いたが、あくまで例示であり、発電機としては、ガスエンジンや太陽電池等の発電機であっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明にかかる分散型発電システムとその制御方法によれば、エネルギー効率の低い低電力発電を抑制するとともに、複数の発電装置の分散発電による電力負荷追従性をより向上することができ、分散型燃料電池システム等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１における分散型発電システムのブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における分散型発電システムを構成する運転制御器のブロック図
【図３】本発明の実施の形態１における分散型発電システムを構成する発電量配分制御器のブロック図
【図４】本発明の実施の形態１における分散型発電システムを構成する発電量配分制御器での電力配分のアルゴリズムを示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態１における分散型発電システムでの発電量配分の様子を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態２における分散型発電システムを構成する発電量配分制御器のブロック図
【図７】本発明の実施の形態２における分散型発電システムを構成する発電量配分制御器での電力配分のアルゴリズムを示すフローチャート
【図８】本発明の実施の形態２における分散型発電システムでの発電量配分の様子を示すブロック図
【図９】第１の従来の分散型発電システムの構成を示すブロック図
【図１０】第１の従来の分散型発電システムにおける電力配分の様子を示すブロック図
【図１１】第２の従来の分散型発電システムの構成を示すブロック図
【図１２】第２の従来の分散型発電システムにおける電力配分の様子を示すブロック図
【符号の説明】
【００４４】
１００    電力ネットワーク
１０１    通信ネットワーク
１０２    発電量配分制御器
１０３，１０７    電力負荷
１０４，１０８    発電装置
１０５，１０９    運転制御器
１０６，１１０    燃料電池
１１１，１１３    蓄熱器
１１２，１１４    熱負荷
２０１    通信器
２０２    発電量管理器
２０３    燃料電池制御器
３０１    許可発電量制御器
３０２    通信器
３０３    総計算出器
３０４    発電数制御器
３０５    重み付け器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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