(57)【要約】  複数の発電装置を備え、これらを連結運転して負荷に電力を供給する発電システムは、複数の発電装置のうちの１つを親装置、他を子装置とする。親装置及び子装置を定格運転して得られる発電電力よりも負荷の消費電力が小さい場合に、親装置は、親装置及び子装置の全ての装置を発電させつつ、供給電力を負荷の消費電力に追従させるように制御する。
2017131094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発電装置を備え、前記複数の発電装置を連結運転して負荷に電力を供給する発電システムであって、
前記複数の発電装置のうちの１つを親装置、他を子装置とし、
前記親装置及び前記子装置を定格運転して得られる発電電力よりも前記負荷の消費電力が小さい場合に、前記親装置は、当該親装置及び前記子装置の全ての装置を発電させつつ、供給電力を前記負荷の消費電力に追従させるように制御する、
発電システム。
【請求項２】
前記親装置は、当該親装置及び前記子装置のうち、少なくとも１つの装置を最低発電電力で駆動させるように制御する、
請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記親装置は、当該親装置及び前記子装置のそれぞれに対して優先度を設定し、前記優先度が高い装置から優先的に定格運転させるように制御する、
請求項１又は２に記載の発電システム。
【請求項４】
前記親装置は、所定の期間ごとに前記優先度を更新する、
請求項３に記載の発電システム。
【請求項５】
前記親装置は、当該親装置及び前記子装置のそれぞれの稼働時間及び発電効率を含む劣化パラメータに基づいて、前記優先度を判定する、
請求項３又は４に記載の発電システム。
【請求項６】
前記親装置は、前記負荷の消費電力を測定して、前記負荷の消費電力が閾値以上であると判定した場合に、前記優先度を設定し、前記優先度が高い装置から優先的に定格運転させる制御に切替え、前記負荷の消費電力が閾値以下であると判定した場合に、当該親装置及び前記子装置の発電出力をそれぞれ均等にする制御に切替える、
請求項３乃至５のいずれか一項に記載の発電システム。
【請求項７】
複数の発電装置を備え、前記複数の発電装置を連結運転して負荷に電力を供給する発電システムの制御方法であって、
前記複数の発電装置のうちの１つを親装置、他を子装置として設定するステップと、
前記親装置及び前記子装置を定格運転して得られる発電電力よりも前記負荷の消費電力が小さい場合に、前記親装置は、当該親装置及び前記子装置の全ての装置を発電させつつ、供給電力を前記負荷の消費電力に追従させるように制御する制御ステップと、を含む、
発電システムの制御方法。
【請求項８】
前記親装置が、当該親装置及び前記子装置のうち、少なくとも１つの装置を最低発電電力で駆動させるように制御する制御ステップを含む、
請求項７に記載の発電システムの制御方法。
【請求項９】
前記親装置が、当該親装置及び前記子装置のそれぞれに対して優先度を設定し、前記優先度が高い装置から優先的に定格運転させるように制御する制御ステップを含む、
請求項７又は８に記載の発電システムの制御方法。
【請求項１０】
前記親装置が、所定の期間ごとに前記優先度を更新する制御ステップを含む、
請求項９に記載の発電システムの制御方法。
【請求項１１】
負荷への供給電力を発電する発電部と、
前記発電部の発電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、当該発電装置と少なくとも１つの他の発電装置とを連結運転して前記負荷への供給電力を分散制御する場合であって、各発電装置を定格運転して得られる発電電力よりも前記負荷の消費電力が小さい場合に、当該発電装置及び前記他の発電装置の全ての装置を発電させつつ、供給電力を前記負荷の消費電力に追従させるように制御する、
発電装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記発電装置及び前記他の発電装置のうち、少なくとも１つの装置を最低発電電力で駆動させる、
請求項１１に記載の発電装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記発電装置及び前記他の発電装置のそれぞれに対して優先度を設定し、前記優先度が高い装置から優先的に定格運転させる、
請求項１１又は１２に記載の発電装置。
【請求項１４】
前記制御部は、所定の期間ごとに前記優先度を更新する、
請求項１３に記載の発電装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記発電装置及び前記他の発電装置のそれぞれの稼働時間及び発電効率を含む劣化パラメータに基づいて、前記優先度を判定する、
請求項１３又は１４に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１６年１月２８日に日本国に特許出願された特願２０１６−０１４８３４の優先権を主張するものであり、これら先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、発電システム、発電システムの制御方法、及び発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
近年、例えば太陽電池及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（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
このような発電システムは、エネルギー回収効率を向上させるために、各分散型電源が連結運転を行う際に、負荷の変動に応じて発電システムの発電出力を制御するような負荷追従運転を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２４７７６５号公報
【発明の概要】
【０００６】
本開示の一実施形態に係る発電システムは、複数の発電装置を備え、前記複数の発電装置を連結運転して負荷に電力を供給する。前記発電システムは、前記複数の発電装置のうちの１つを親装置、他を子装置とする。前記親装置及び前記子装置を定格運転して得られる発電電力よりも前記負荷の消費電力が小さい場合に、前記親装置は、該親装置及び前記子装置の全ての装置を発電させつつ、供給電力を前記負荷の消費電力に追従させるように制御する。
【０００７】
本開示の一実施形態に係る発電システムの制御方法は、複数の発電装置を備え、前記複数の発電装置を連結運転して負荷に電力を供給する。前記制御方法は、前記複数の発電装置のうちの１つを親装置、他を子装置として設定するステップを含む。前記制御方法は、前記親装置及び前記子装置を定格運転して得られる発電電力よりも前記負荷の消費電力が小さい場合に、前記親装置が、該親装置及び前記子装置の全ての装置を発電させつつ、供給電力を前記負荷の消費電力に追従させるように制御する制御ステップを含む。
【０００８】
本開示の一実施形態に係る発電装置は、負荷への供給電力を発電する発電部と、前記発電部の発電出力を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、当該発電装置と少なくとも１つの他の発電装置とを連結運転して前記負荷への供給電力を分散制御する場合であって、各装置を定格運転して得られる発電電力よりも前記負荷の消費電力が小さい場合に、該発電装置及び前記他の発電装置の全ての装置を発電させつつ、供給電力を前記負荷の消費電力に追従させるように制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る、発電装置を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。
【図２】図１の発電システムの制御を示す模式図である。
【図３】第２実施形態に係る発電システムの制御を示す模式図である。
【図４】第２実施形態に係る発電システムの他の制御を示す模式図である。
【図５】第３実施形態に係る発電システムの制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
燃料電池のような分散型電源は、定格運転による発電が最も効率が良い。一方で、発電システム全体としてエネルギー回収効率を向上させるためには、発電システムは、上述したような負荷追従運転を行うとよい。この場合、発電システムは、各分散型電源の間で、接続されている負荷への供給電力を分散制御している。従って、負荷の分散制御の方法によっては、各分散型電源の発電効率が低下し、発電システムのエネルギー回収効率がかえって悪化する恐れもある。本開示の発電システム、発電システムの制御方法、及び発電装置によれば、負荷追従運転を行う際に、エネルギー回収効率を向上させることが可能である。
【００１１】
以下、一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
発電システム１０は、複数の発電装置を含んで構成される。本実施形態に係る発電システム１０は、図１に示すように、３つの発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃを含む。ただし、発電システム１０は、発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃと同様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及び機能部については、適宜説明を簡略化又は省略する。
【００１３】
発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃは、例えば燃料電池である。３つの発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃは、負荷３０に対して互いに並列に接続されて連結運転を行う。各発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃは、例えば系統４０に連系して負荷３０に供給する電力を発電する。系統４０とは電力系統のことであり、電力を需要家施設が受電するのに必要な発電、変電、送電、及び配電を統合したシステムのことである。すなわち、系統４０は、需要家施設が電力供給を受ける配電設備を含むものである。
【００１４】
発電装置２０Ａは、図１に示すように、発電部２１Ａ、パワーコンディショナ（ＰＣＳ）２２Ａ、制御部２３Ａ、記憶部２４Ａ、及び通信部２５Ａを備える。図１において、太い実線は電力の経路を示す。破線は制御信号又は各種情報を通信する信号の経路を示す。
【００１５】
発電部２１Ａは、例えばセルスタックを含んで構成され、直流電力を発電する。セルスタックは、燃料電池であり、例えば固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）又は固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）であるが、これらに限られない。発電部２１Ａにおける発電制御は、制御部２３Ａにより制御される。本実施形態においては、発電部２１Ａは、発電した電力を系統４０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。
【００１６】
ここで、売電とは、例えば太陽光発電などの分散型電源から系統４０へと電力を供給し、需要家施設内での消費電力をその供給電力から差し引いた余剰電力を電力会社に販売することである。
【００１７】
逆潮流とは、発電システム１０から系統４０に電流が流れることをいう。「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、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。従って、本実施形態において、発電部２１Ａ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４０に売電することができるものとは異なる発電部である。以下、発電部２１ＡがＳＯＦＣである場合の例について説明する。しかしながら、発電部２１Ａ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。
【００１８】
発電部２１Ａは、外部から供給される水素及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２１Ａは、起動時には系統４０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４０からの電力を受けずに稼動するいわゆる自立運転が可能であってもよい。
【００１９】
本実施形態において、発電部２１Ａ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２１Ａ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。
【００２０】
発電部２１Ａが発電した直流電力は、パワーコンディショナ２２Ａで交流電力に変換されて、交流電力を消費する各種の負荷３０に供給される。ここで、発電装置２０Ａから出力される交流電力は、実際の家屋等においては、分電盤等を経てから負荷３０に供給される。図１では、そのような部材は記載を省略してある。
【００２１】
パワーコンディショナ２２Ａは、発電部２１Ａが発電した直流電力を交流電力に変換して負荷３０に供給する。より詳細には、パワーコンディショナ２２Ａは、発電部２１Ａが発電した直流の電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータによって昇圧又は降圧してから、ＤＣ／ＡＣインバータによって交流の電力に変換する。パワーコンディショナ２２Ａ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。パワーコンディショナ２２Ａによる交流電力の出力は、制御部２３Ａにより制御される。
【００２２】
制御部２３Ａは、発電装置２０Ａの各機能部をはじめとして発電装置２０Ａの全体を制御及び管理する。後述するように、本実施形態では、制御部２３Ａは、発電装置２０Ａを親装置とし、発電装置２０Ｂ及び２０Ｃを子装置として設定する。そのため、制御部２３Ａは、通信部２５Ａを介して、発電装置２０Ｂ及び２０Ｃの各機能部をはじめとする各発電装置の全体も制御及び管理する。制御部２３Ａは、制御手順を規定したプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで構成される。このようなプログラムは、例えば記憶部２４Ａ又は外部の記憶媒体に格納される。
【００２３】
本実施の形態において、制御部２３Ａは、発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃからの発電出力をそれぞれ制御する。このような制御を行うために、制御部２３Ａは、例えば発電部２１Ａの発電を制御したり、パワーコンディショナ２２Ａ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２３Ａは、発電部２１Ａ及びパワーコンディショナ２２Ａと、制御線により接続される。本明細書では、本実施形態又は他の実施形態の制御に係る制御部２３Ａ等の動作について中心的に説明する。
【００２４】
記憶部２４Ａは、半導体メモリ又は磁気メモリ等で構成することができ、各種情報及び発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃを動作させるためのプログラム等を記憶するとともに、ワークメモリとしても機能する。本実施形態において、記憶部２４Ａは、制御部２３Ａが行う各種の演算処理などを行う際のアルゴリズム、及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等も記憶する。記憶部２４Ａが記憶する情報の一例については、後述する制御部２３Ａ等の動作の説明において、適宜説明する。
【００２５】
通信部２５Ａは、制御部２３Ａからの制御信号を発電装置２０Ｂ及び２０Ｃに送信する。例えば、通信部２５Ａは、発電装置２０Ｂ及び２０Ｃの発電出力を制御するための制御信号を制御部２３Ａから受け、発電装置２０Ｂ及び２０Ｃに送信する。
【００２６】
通信部２５Ａは、発電装置２０Ｂ及び２０Ｃから送信される各種情報を受信する。例えば、通信部２５Ａは、発電装置２０Ｂ及び２０Ｃの現在の発電出力に関する情報を受信する。通信部２５Ａは、受信した情報を制御部２３Ａに送る。
【００２７】
発電装置２０Ｂは、負荷３０に供給する電力を発電する発電部２１Ｂと、発電部２１Ｂが発電した直流電力を交流電力に変換して負荷３０に供給するパワーコンディショナ２２Ｂと、通信部２５Ａを介して制御部２３Ａと通信を行う通信部２５Ｂとを備える。発電装置２０Ｂは、発電装置２０Ｂの各機能部をはじめとして発電装置２０Ｂの全体を制御及び管理する制御部２３Ｂと、各種情報及びプログラム等を記憶する記憶部２４Ｂとを備える。発電装置２０Ｃは、負荷３０に供給する電力を発電する発電部２１Ｃと、発電部２１Ｃが発電した直流電力を交流電力に変換して負荷３０に供給するパワーコンディショナ２２Ｃと、通信部２５Ａを介して制御部２３Ａと通信を行う通信部２５Ｃとを備える。発電装置２０Ｃは、発電装置２０Ｃの各機能部をはじめとして発電装置２０Ｃの全体を制御及び管理する制御部２３Ｃと、各種情報及びプログラム等を記憶する記憶部２４Ｃとを備える。
【００２８】
図１では、発電装置２０Ａを親装置として、その制御部２３Ａが、発電装置２０Ａと、子装置である発電装置２０Ｂ及び２０Ｃとを含む発電システム１０全体を制御する構成を示したが、これに限定されるものではなく、種々の構成を採用することができる。例えば、親装置は、発電装置２０Ｂ又は２０Ｃであってもよい。発電システム１０は、各発電装置が有する制御部それぞれが互いに連携して各発電装置の発電出力等を制御する構成であってもよい。
【００２９】
図１に示すように、発電システム１０において、発電装置２０Ａは、他の発電装置２０Ｂ及び２０Ｃに連結される。このように、発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃ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２１Ａ、２１Ｂ、及び２１Ｃ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１０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。
【００３０】
負荷３０は、発電システム１０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、負荷３０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。
【００３１】
電流センサ５０は、例えばＣＴ（Current Transformer：変流器）である。しかしながら、電流センサ５０は、電流値及び方向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。
【００３２】
電流センサ５０は、発電システム１０の出力する電力が系統４０に逆潮流しているか否かを検出することができる。そのため、電流センサ５０は、図１に示すように、発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃから出力される電力のうち、負荷３０に供給された後で系統４０に供給される電力を検出する位置に配置される。電流センサ５０が検出した電流値及び方向に関する情報は、制御部２３Ａに、無線又は有線の通信により、直接的又は間接的に通知される。制御部２３Ａは、電流センサ５０が検出した電流値及び方向と、例えば電圧センサなどによって測定された負荷３０への供給電圧値とに基づいて、逆潮流電力を算出できる。
【００３３】
本実施形態に係る発電システム１０においては、図１に示すように、発電装置２０Ａと、発電装置２０Ｂ及び２０Ｃとが接続される。より詳細には、通信部２５Ａ、２５Ｂ、及び２５Ｃを介して、発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃが互いに通信可能に接続される。このような接続は、有線又は無線により行うことができる。これにより、発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃは、それぞれの間で各種情報の交換及び共有等を行うことができる。
【００３４】
本実施形態に係る発電システム１０における発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃの動作について図２を用いて説明する。
【００３５】
本実施形態に係る発電システム１０が動作を開始する際には、制御部２３Ａは、それ自身を構成部に有する発電装置２０Ａを主たる装置（親装置）として制御することができる。この場合、制御部２３Ａは、複数の発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃのうち、親装置として選定されなかった装置を、従たる装置（子装置）として制御するとよい。図１及び２では、一例として、発電装置２０Ａを親装置として、制御部２３Ａが、子装置Ａである発電装置２０Ｂ及び子装置Ｂである発電装置２０Ｃの動作を制御する場合について説明する。
【００３６】
本実施形態では、制御部２３Ａは、発電システム１０による連結運転を行いながら、負荷３０に追従する制御を行う。制御部２３Ａは、負荷３０への供給電力を、連結運転している発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃ間で分散制御する。制御部２３Ａは、親装置である発電装置２０Ａ、並びに子装置である発電装置２０Ｂ及び２０Ｃを定格運転して得られる発電電力よりも負荷３０の消費電力が小さい場合に、該親装置及び子装置の全ての装置を発電させる。同時に、制御部２３Ａは、供給電力を負荷３０の消費電力に追従させるように該親装置及び子装置の全ての装置を制御する。制御部２３Ａは、親装置及び子装置のうち、少なくとも１つの装置を最低発電電力で駆動させるように制御してもよい。
【００３７】
ここで、負荷３０への供給電力が、発電システム１０全体として７ｋＷである場合を一例として考える。本実施形態では、一例として、発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃの最大の発電出力は、それぞれ３ｋＷであるものとするが、これに限定されない。例えば、発電部２１Ａ、２１Ｂ、及び２１Ｃを構成するセルスタックの数を変えることで、その最大発電出力を変更することも可能である。
【００３８】
本実施形態に係る発電システム１０が、発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃ間で負荷３０への供給電力を分散制御する際に、制御部２３Ａは、それぞれに対して優先度を設定する。図２では、例えば、ある時点では、制御部２３Ａは、発電装置２０Ａに最も高い優先度１を設定する。同時に、制御部２３Ａは、発電装置２０Ｂに優先度２を設定し、発電装置２０Ｃに最も低い優先度３を設定する。
【００３９】
制御部２３Ａは、発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃのうち、優先度が高い装置から優先的に定格運転させるようにそれぞれを制御する。図２では、一例として、制御部２３Ａは、優先度１及び２が設定された発電装置２０Ａ及び２０Ｂが定格運転を行い、最大発電出力である３ｋＷの電力が出力されるようにそれぞれを制御する。一方で、制御部２３Ａは、優先度３が設定された発電装置２０Ｃが負荷追従運転を行い、必要とされる供給電力７ｋＷのうちの残りの１ｋＷの電力が出力されるように発電装置２０Ｃを制御する。
【００４０】
図２では、制御部２３Ａは、発電装置２０Ａ及び２０Ｂが定格運転を行うようにそれぞれを制御するが、これに限定されない。例えば、制御部２３Ａは、発電装置２０Ａのみが定格運転を行うように制御してもよい。この場合、発電装置２０Ａは、３ｋＷの電力を出力し、発電装置２０Ｂ及び２０Ｃは、負荷追従運転により、それぞれ２ｋＷの電力を出力するようにしてもよい。
【００４１】
上記のように一度設定した優先度を固定化すると、一定期間経過後、例えば、最大発電出力である３ｋＷの電力を出力している発電装置２０Ａ及び２０Ｂの劣化の度合いは、１ｋＷのみの電力を出力している発電装置２０Ｃの劣化の度合いと異なる可能性がある。従って、発電システム１０の構成部ごとにこのような劣化の偏りが生じないように、図２に示すとおり、制御部２３Ａは、所定の期間上記の制御を行った後、発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃのそれぞれに対する優先度を更新する。例えば、制御部２３Ａは、発電装置２０Ａの優先度を１から３に更新する。同様に、制御部２３Ａは、発電装置２０Ｂの優先度を２に維持するが、発電装置２０Ｃの優先度を３から１に更新する。
【００４２】
制御部２３Ａは、優先度を更新した後、更新前と同様に、優先度が高い装置から優先的に定格運転させるようにそれぞれを制御する。図２では、一例として、制御部２３Ａは、優先度１及び２が新たに設定された発電装置２０Ｃ及び２０Ｂが定格運転を行い、最大発電出力である３ｋＷの電力が出力されるようにそれぞれを制御する。一方で、制御部２３Ａは、優先度３が設定された発電装置２０Ａが負荷追従運転を行い、必要とされる供給電力７ｋＷのうちの残りの１ｋＷの電力が出力されるように発電装置２０Ａを制御する。
【００４３】
制御部２３Ａは、上述のような優先度の更新に限定せず、発電システム１０全体として最適なエネルギー回収効率が得られるように、随時、最適な優先度の設定を行う。優先度を更新するスケジュールは、予め定められていてもよいし、それぞれのユースケースに応じてユーザが任意に定めることができるようにしてもよい。いずれの場合においても、優先度を更新するスケジュールは、例えば記憶部２４Ａ又は外部の記憶媒体に格納される。制御部２３Ａは、記憶部２４Ａ又は外部の記憶媒体から当該スケジュールに関するデータを取得して、優先度を更新する。
【００４４】
制御部２３Ａは、発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃのそれぞれの稼働時間、初期の発電効率、現在の発電効率、発電効率の変化率、発電量、及び最大発電量の変化など、様々な要因を考慮した劣化パラメータに基づいて、優先度を判定する。発電システム１０の構成部ごとに劣化の偏りが生じないように、当該劣化パラメータに基づいて、制御部２３Ａは、随時、最適な優先度の設定を行うとよい。
【００４５】
以上により、第１実施形態に係る発電システム１０は、負荷追従運転を行う際に、エネルギー回収効率を向上させることが可能である。
【００４６】
本実施形態に係る発電システム１０は、発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃのそれぞれに対して優先度を設定することで、発電システム１０全体としてのエネルギー回収効率を向上させるような条件出しを容易にする。これにより、発電システム１０全体の制御をより最適化することが可能となる。
【００４７】
本実施形態に係る発電システム１０は、優先度を所定の期間ごとに更新することで、発電システム１０の構成部ごとに劣化の偏りが生じることを低減する。これにより、発電システム１０の構成部、すなわち、発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃのそれぞれがほぼ一様に経年劣化することになる。それゆえ、ユーザは、稼働時間に応じて発電システム１０の一部のみを買い替えなくてもよい。このように、本実施形態に係る発電システム１０は、その保守を比較的容易とする。
【００４８】
本実施形態に係る発電システム１０は、優先度の更新スケジュールを、それぞれのユースケースに応じてユーザが任意に定めることができるようにすることで、ユーザの利便性を高めることが可能である。
【００４９】
本実施形態に係る発電システム１０は、様々な要因を考慮した劣化パラメータに基づいて優先度を判定することで、エネルギー回収効率を向上させるための最適化条件を、より精度良く見つけることが可能である。
【００５０】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る発電システムの構成は、第１実施形態に係る発電システム１０と同様である。第２実施形態に係る発電システムは、各発電装置の発電出力について、第１実施形態に係る発電システム１０と異なる制御を行う。以下では、第２実施形態に係る発電システムの構成、及び各構成部に関する詳細な説明など、第１実施形態と同様の点についてはその説明を省略し、第１実施形態に係る発電システム１０と異なる点について主に説明する。第１実施形態に係る発電システム１０と同じ構成要素については同一の符号を付す。
【００５１】
第１実施形態と同様に、本実施形態に係る発電システム１０が動作を開始する際には、図３に示すように、制御部２３Ａは、それ自身を構成部に有する発電装置２０Ａを親装置として制御することができる。同様に、制御部２３Ａは、親装置として選定されなかった装置を、子装置として制御するとよい。一例として、発電装置２０Ａを親装置として、制御部２３Ａが、子装置Ａである発電装置２０Ｂ及び子装置Ｂである発電装置２０Ｃの動作を制御する場合を想定する。
【００５２】
ここで、負荷３０への供給電力が、発電システム１０全体として６ｋＷである場合を一例として考える。本実施形態では、一例として、発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃの最大の発電出力は、それぞれ３ｋＷであるものとするが、これに限定されない。例えば、発電部２１Ａ、２１Ｂ、及び２１Ｃを構成するセルスタックの数を変えることで、その最大発電出力を変更することも可能である。
【００５３】
本実施形態に係る発電システム１０が、発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃ間で負荷３０への供給電力を分散制御する際に、制御部２３Ａは、それぞれの出力が均等になるように制御する。図３では、例えば、制御部２３Ａは、発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃのそれぞれについて、最大発電出力よりも低い２ｋＷの電力を出力するように制御する。この場合、第１実施形態と異なり、制御部２３Ａは、全ての発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃが負荷追従運転を行うように制御する。
【００５４】
上記では、発電システム１０は、初めから３台の発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃを含むものとして説明したが、実際のユースケースではこれに限定されない。図４は、所定のユースケースにおける、第２実施形態に係る発電システム１０の制御を示す模式図である。図４に示すとおり、例えば、ユーザは、初めに２台の発電装置２０Ａ及び２０Ｂのみを購入し、所定の期間経過後に、３台目の発電装置２０Ｃを購入して、発電システム１０に追加するようにしてもよい。
【００５５】
この場合、発電システム１０は、所定の期間、２台の発電装置２０Ａ及び２０Ｂのみで６ｋＷの電力を供給する。制御部２３Ａは、それぞれの出力が略均等になるように制御する。すなわち、制御部２３Ａは、発電装置２０Ａ及び２０Ｂのそれぞれについて、供給電力が３ｋＷとなるように制御する。
【００５６】
一方で、所定の期間経過後に、ユーザによって３台目の発電装置２０Ｃが発電システム１０に追加されると、発電システム１０は、３台の発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃを用いて６ｋＷの電力を供給する。一例として、制御部２３Ａは、それぞれの出力が均等になるように制御してもよい。すなわち、制御部２３Ａは、発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃのそれぞれについて、供給電力が２ｋＷとなるように制御してもよい。
【００５７】
以上により、第２実施形態に係る発電システム１０は、負荷追従運転を行う際に、その負荷追従性を向上させることが可能である。すなわち、第２実施形態に係る発電システム１０は、負荷３０の消費電力が急変した場合であっても、全ての発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃにおいて、その変化分を略均等に補うことが可能である。従って、第２実施形態に係る発電システム１０は、いくつかの発電装置が定格運転を行っている場合に比べて、さらに負荷追従性が良くなる。
【００５８】
本実施形態に係る発電システム１０は、発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃの発電出力を均等に制御するので、第１実施形態と比べて、ガス消費量に対する発電システム１０のエネルギー回収効率をさらに向上させることが可能である。
【００５９】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る発電システムの構成は、第１実施形態に係る発電システム１０と同様である。第３実施形態に係る発電システムは、第１実施形態及び第２実施形態に係る発電システムのそれぞれの制御を、場合ごとに切替えて行う。以下では、第３実施形態に係る発電システムの構成、及び各構成部に関する詳細な説明など、第１実施形態及び第２実施形態と同様の点についてはその説明を省略し、異なる点について主に説明する。第１実施形態に係る発電システム１０と同じ構成要素については同一の符号を付す。
【００６０】
図５は、第３実施形態に係る発電システム１０の制御を示すフローチャートである。以下では、図５を参照して、制御部２３Ａが行う本実施形態に係る発電システム１０全体の制御について、詳細に説明する。
【００６１】
フローが開始すると、制御部２３Ａは、発電システム１０に接続された負荷３０の消費電力を測定する（ステップＳ１０）。
【００６２】
制御部２３Ａは、ステップＳ１０で測定した負荷３０の消費電力に基づいて、前回測定した負荷３０の消費電力との差分を計測する（ステップＳ１１）。
【００６３】
制御部２３Ａは、ステップＳ１０で測定した負荷３０の消費電力、及び、ステップＳ１１で計測した負荷３０の消費電力の変化量が、共に所定の条件を満たすかを判定する（ステップＳ１２）。前者の場合、所定の条件とは、発電システム１０全体に接続されている負荷３０の消費電力が所定の閾値以上であるという条件である。後者の場合、所定の条件とは、一定時間内の負荷３０の消費電力の変化量が所定の閾値以下であるという条件である。これらの閾値は、予め定められていてもよいし、それぞれのユースケースに応じてユーザが任意に定めることができるようにしてもよい。いずれの場合においても、閾値に関するデータは、例えば記憶部２４Ａ又は外部の記憶媒体に格納される。制御部２３Ａは、ステップＳ１２における処理を行う際に、記憶部２４Ａ又は外部の記憶媒体から当該データを取得する。
【００６４】
ステップＳ１０で測定した負荷３０の消費電力、及び、ステップＳ１１で計測した負荷３０の消費電力の変化量が共に所定の条件を満たす場合、ステップＳ１３に進む。これらのうちのいずれかでも所定の条件を満たさない場合、ステップＳ１５に進む。
【００６５】
共に所定の条件を満たす場合、制御部２３Ａは、上記の第１実施形態において説明した、優先度による負荷分散方式を選択する（ステップＳ１３）。
【００６６】
制御部２３Ａは、設定された優先度に基づいて各発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃへ指示する発電出力を計算する（ステップＳ１４）。
【００６７】
ステップＳ１２において、制御部２３Ａが、いずれかでも所定の条件を満たさないと判定した場合、上記の第２実施形態において説明した、均等に負荷３０を分散させる方式を選択する（ステップＳ１５）。
【００６８】
制御部２３Ａは、各発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃへ指示する発電出力を計算する（ステップＳ１６）。
【００６９】
制御部２３Ａは、ステップＳ１４又はＳ１６において計算した発電出力を、各発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃに指示する（ステップＳ１７）。その後、フローを終了する。
【００７０】
上記のステップＳ１２では、制御部２３Ａは、ステップＳ１０で測定した負荷３０の消費電力、及び、ステップＳ１１で計測した負荷３０の消費電力の変化量に基づいて判定を行うとして説明したが、これに限定されない。例えば、制御部２３Ａは、ステップＳ１０で測定した負荷３０の消費電力、及び、ステップＳ１１で計測した負荷３０の消費電力の変化量のいずれか一方のみに基づいて、所定の条件を満たすか否かを判定してもよい。この場合、制御部２３Ａは、判定に用いない他方のパラメータについては、その測定又は計測処理（ステップＳ１０又はステップＳ１１）を行わなくてもよい。
【００７１】
以上により、第３実施形態に係る発電システム１０は、それぞれの場合に応じて、第１実施形態又は第２実施形態において説明した上記の効果を得ることができる。発電システム１０は、負荷３０の消費電力又はその変化量に応じて、適宜制御方法を切替えることで、より精度良く最適化条件を見つけ、エネルギー回収効率をさらに向上させることが可能である。
【００７２】
本開示は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。従って、先の記述は例示的なものであり、これに限定されるものではない。開示の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含されるものとする。
【００７３】
例えば、図４のような場合、発電装置２０Ａ及び２０Ｂの劣化度は、初めは１であったとしても、所定期間経過後にあっては、２まで上がる。一方で、新規に追加する発電装置２０Ｃの劣化度は、初期値の１である。すなわち、発電装置２０Ｃを所定期間経過後に増設する場合には、発電装置２０Ａ及び２０Ｂと発電装置２０Ｃとの間でそれぞれの劣化度が異なる。
【００７４】
このような場合に、発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃのそれぞれの発電出力について、第２実施形態において説明した制御と同様の制御を行うと、発電システム１０全体の稼働率は、最適値とはなり得ない。従って、発電システム１０は、このような場合にあっては、発電装置２０Ａ、２０Ｂ、及び２０Ｃのそれぞれの発電出力を均等にするのではなく、例えば第１実施形態において説明した制御のように、劣化度に応じてそれぞれの発電出力を変更してもよい。
【００７５】
発電システム１０は、このように後から発電装置２０Ｃを増設するような場合に適宜発電出力を変更することで、発電システム１０全体の稼働率を上げることが可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１０  発電システム
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ  発電装置
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ  発電部
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ  パワーコンディショナ（ＰＣＳ）
２３Ａ  制御部
２４Ａ  記憶部
２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ  通信部
３０  負荷
４０  系統
５０  電流センサ
【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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【国際調査報告】
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