(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統連系されており、太陽光を利用して発電する太陽光発電部と、
ガスを利用して発電するガス発電部と、
前記太陽光発電部にて発電した電力を前記系統に売電することが可能である場合に、前記ガス発電部に定格発電を行わせ、当該ガス発電部が発電する電力を優先して負荷に供給し、
前記系統が停電していないが、電圧上昇抑制が課されており前記売電が可能でない場合に、前記太陽光発電部が発電する電力を優先して前記負荷に供給するとともに前記ガス発電部に負荷追従発電を行わせる制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記太陽光発電部にて発電した電力を前記系統に売電することが可能であるか否かの判定を、所定の一定時間おきに繰り返す、エネルギー制御システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記売電が可能である場合であって、かつ前記ガス発電部の定格発電電力が前記負荷にて必要とされる電力に対して不足する場合に、前記太陽光発電部が発電する電力も前記負荷に供給する制御を行う、請求項１に記載のエネルギー制御システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記売電が可能である場合であって、かつ前記ガス発電部および前記太陽光発電部が発電する電力の双方を前記負荷に供給しても前記負荷にて必要とされる電力に対して不足する場合に、前記系統から電力を買電する制御を行う、請求項１に記載のエネルギー制御システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記売電が可能でない場合であって、かつ前記太陽光発電部が発電する電力が前記負荷にて必要とされる電力に対して不足する場合に、前記ガス発電部が発電する電力も前記負荷に供給する制御を行う、請求項１に記載のエネルギー制御システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記売電が可能でない場合であって、かつ前記負荷にて必要とされる電力が前記太陽光発電部が発電する電力により十分に供給可能な場合に、前記ガス発電部の発電電力を低減する制御を行う、請求項１に記載のエネルギー制御システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記売電が可能でない場合であって、かつ前記太陽光発電部および前記ガス発電部が発電する電力の双方を前記負荷に供給しても前記負荷にて必要とされる電力に対して不足する場合に、前記系統から電力を買電する制御を行う、請求項１に記載のエネルギー制御システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記系統から電力を買電できない場合には、消費電力を抑制するように前記負荷を制御する、請求項６に記載のエネルギー制御システム。
【請求項８】
系統連系されており、太陽光を利用して発電する太陽光発電部と、ガスを利用して発電するガス発電部と、を制御するエネルギー制御装置であって、
前記太陽光発電部にて発電した電力を前記系統に売電可能なら、前記ガス発電部に定格発電を行わせ、当該ガス発電部が発電した電力を優先して負荷に供給し、
前記系統が停電していないが、電圧上昇抑制が課されており前記太陽光発電部が発電した電力を前記系統に売電可能でないなら、前記太陽光発電部が発電した電力を優先して前記負荷に供給するとともに前記ガス発電部に負荷追従発電を行わせる制御を行い、
前記太陽光発電部にて発電した電力を前記系統に売電することが可能であるか否かの判定を、所定の一定時間おきに繰り返す、エネルギー制御装置。
【請求項９】
系統連系されており、太陽光を利用して発電する太陽光発電部と、ガスを利用して発電するガス発電部と、を制御するエネルギー制御方法であって、
前記太陽光発電部にて発電した電力を前記系統に売電可能か否か判定する判定ステップと、
前記売電が可能なら前記ガス発電部に定格発電を行わせ、当該ガス発電部が発電した電力を優先して負荷に供給し、前記系統が停電していないが、電圧上昇抑制が課されており前記売電が可能でないなら前記太陽光発電部で発電した電力を優先して前記負荷に供給するとともに前記ガス発電部に負荷追従発電を行わせる制御を行う制御ステップと、
を有し、
前記判定ステップを、所定の一定時間おきに繰り返す、エネルギー制御方法。
【請求項１０】
前記制御部は、前記ガス発電部が発電する電力を前記負荷に供給する際、前記ガス発電部に負荷追従運転を行わせる、請求項４に記載のエネルギー制御システム。
【請求項１１】
前記制御部は、前記ガス発電部の発電電力を低減する制御を行う際、前記ガス発電部に対してアイドリング運転を行う指示を行う、請求項５に記載のエネルギー制御システム。
【請求項１２】
前記アイドリング運転は、少なくとも前記ガス発電部の運転に必要となる電力を自己の発電電力で賄う程度にまで発電電力を低減した運転状態である、請求項１１に記載のエネルギー制御システム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１１年９月２８日に出願された日本国特許出願２０１１−２１２９７３号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、エネルギー制御システム、エネルギー制御装置、およびエネルギー制御方法に関するものである。特に、本発明は、太陽光発電部およびガス発電部が発電する電力を制御するエネルギー制御システム、エネルギー制御装置、およびエネルギー制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
従来、燃料の有しているエネルギーを直接電気エネルギーに変換するものとして、燃料電池が知られている。燃料電池は、電解質層を挟んで燃料極と空気極の一対の多孔質電極を配置するとともに、燃料極に水素を、空気極に酸素を接触させた構造が一般的である。このような構造の燃料電池は、水素と酸素を電気化学的に反応させて、発電を行うようになっている。【０００４】
太陽光発電等の自然エネルギーを利用した発電システムにおいては、自然環境によって発電能力が変動する。しかしながら、燃料電池は、燃料および空気が供給されている限りにおいて、安定して電気エネルギーを供給することができる。このため、燃料電池を利用して、停電時など自家発電を行う際に、電力系統（商用電源）との接続を遮断した状態で発電する自立運転の機能に対応するための措置が検討されている。（例えば、特許文献１参照）。【０００５】
上記特許文献１には、負荷機器の電力負荷に追従する運転（以下、単に「追従運転」という）を容易にする燃料電池システムが提案されている。この燃料電池システムは、原燃料を水素に改質する際に、部分酸化反応等の発熱反応を採用している。これにより、燃料電池本体の排ガスを、燃料改質部の加熱源として使用しないようにしている。この燃料電池システムは、燃料電池本体で、電力需要および熱需要に応じて、燃料改質部への原燃料の供給量および燃料電池本体の燃料利用率を変更することができる。【０００６】
また、最近では、停電時に電力系統（商用電源）から受電せずに自立運転が可能な燃料電池を備えたエネルギー制御システムと、家庭内の負荷機器とを制御するＨＥＭＳ(Home Energy Management System)が研究されている。このようなＨＥＭＳにおいて、家庭内の負荷消費電力よりも大きな余剰電力を予め燃料電池に発電させておき、その余剰分の電力を、家庭内の適切な負荷に消費させる制御を行うものも提案されている。このようなＨＥＭＳによれば、燃料電池の負荷追従性能の低さをある程度改善することができるとともに、余剰電力を適切に消費することで、停電時においてもある程度快適な環境を作り出せることが期待できる。【０００７】
一方、太陽光発電は、上述したように、ソーラパネルの設置場所および日照時間などの自然環境によって発電能力が変動するが、太陽光がある限り実質的に無尽蔵に発電することができる技術として注目されている。また、太陽光発電装置を例えば一般家庭などに設置して発電を行って余剰電力が発生した場合、所定の条件のもと、当該余剰電力を電力系統に売電することができる。【０００８】
このようにして電力系統に売電する電力は、比較的高く売電することができる。したがって、燃料電池発電および太陽光発電の双方を利用すれば、燃料電池で発電した電力を負荷機器に供給する一方、太陽光発電した電力を系統に売電して、その売電した代金を燃料電池の燃料の費用に充当するという経済的な運用を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１０４７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述したような太陽光発電した電力を、系統に売電することができない場合もある。このような状況として、例えば、停電時、または太陽光発電装置の電圧上昇抑制時などを想定することができる。上述したような運用、すなわち燃料電池発電および太陽光発電の双方を利用する運用において、このように電力を系統に売電することができなくなると、不都合が生じる。【００１１】
まず、太陽光発電した電力が売電できないと、電力を売電した代金を燃料電池の燃料の費用に充当することができなくなる。また、太陽光発電したのに売電できない電力は、無駄になってしまうおそれがある。【００１２】
そこで、例えば、太陽光発電した売電できない電力を、二次電池に蓄積することも考えられる。しかしながら、このようにしても、二次電池が満充電された後の電力は、やはり無駄になってしまうおそれがある。このような運用は、経済的とは言いがたい。【００１３】
したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、太陽光発電した電力の売電可能時のみならず、売電不可能な時であっても、経済的に運用することができるエネルギー制御システム、エネルギー制御装置、およびエネルギー制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成する第１の観点に係るエネルギー制御システムの発明は、
系統連系されており、太陽光を利用して発電する太陽光発電部と、
ガスを利用して発電するガス発電部と、
前記太陽光発電部にて発電した電力を前記系統に売電することが可能である場合に、前記ガス発電部に定格発電を行わせ、当該ガス発電部が発電する電力を優先して負荷に供給し、
前記系統が停電していないが、電圧上昇抑制が課されており前記売電が可能でない場合に、前記太陽光発電部が発電する電力を優先して負荷に供給するとともに前記ガス発電部に負荷追従発電を行わせる制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記太陽光発電部にて発電した電力を前記系統に売電することが可能であるか否かの判定を、所定の一定時間おきに繰り返す、ものである。
【００１５】
また、前記制御部は、前記売電が可能である場合であって、かつ前記ガス発電部の定格発電電力が前記負荷にて必要とされる電力に対して不足する場合に、前記太陽光発電部が発電する電力も前記負荷に供給するように制御するのが好ましい。
【００１６】
また、前記制御部は、前記売電が可能である場合であって、かつ前記ガス発電部および前記太陽光発電部が発電する電力の双方を前記負荷に供給しても前記負荷にて必要とされる電力に対して不足する場合に、前記系統から電力を買電するように制御するのが好ましい。
【００１７】
また、前記制御部は、前記売電が可能でない場合であって、かつ前記太陽光発電部が発電する電力を負荷に供給しても不十分な場合に、前記ガス発電部が発電する電力も前記負荷に供給するように制御するのが好ましい。【００１８】
また、前記制御部は、前記売電が可能でない場合であって、かつ負荷にて必要とされる電力が前記太陽光発電部が発電する電力により十分に供給可能な場合に、前記ガス発電部に対してアイドリング運転を行うよう指示するのが好ましい。【００１９】
また、前記制御部は、前記売電が可能でない場合であって、かつ前記太陽光発電部および前記ガス発電部が発電する電力の双方を前記負荷に供給しても前記負荷にて必要とされる電力に対して不足する場合に、前記系統から電力を買電するように制御するのが好ましい。
【００２０】
また、前記制御部は、前記系統から電力を買電できない場合には、消費電力を抑制するように前記負荷を制御してもよい。
【００２１】
また、第２の観点に係るエネルギー制御装置の発明は、
系統連系されており、太陽光を利用して発電する太陽光発電部と、
ガスを利用して発電するガス発電部と、
を制御するエネルギー制御装置であって、
前記太陽光発電部にて発電した電力を前記系統に売電可能なら、前記ガス発電部に定格発電を行わせ、当該ガス発電部が発電した電力を優先して負荷に供給し、
前記系統が停電していないが、電圧上昇抑制が課されており前記太陽光発電部が発電した電力を前記系統に売電可能でないなら、前記太陽光発電部が発電した電力を優先して負荷に供給するとともに前記ガス発電部に負荷追従発電を行わせる制御を行い、
前記太陽光発電部にて発電した電力を前記系統に売電することが可能であるか否かの判定を、所定の一定時間おきに繰り返す、ものである。
【００２２】
また、第３の観点に係るエネルギー制御方法の発明は、
系統連系されており、太陽光を利用して発電する太陽光発電部と、ガスを利用して発電するガス発電部と、を制御するエネルギー制御方法であって、
前記太陽光発電部にて発電した電力を前記系統に売電可能か否か判定する判定ステップと、
前記売電が可能なら前記ガス発電部に定格発電を行わせ、当該ガス発電部が発電した電力を優先して負荷に供給し、前記系統が停電していないが、電圧上昇抑制が課されており前記売電が可能でないなら前記太陽光発電部で発電した電力を優先して負荷に供給するとともに前記ガス発電部に負荷追従発電を行わせる制御を行う制御ステップと、
を有し、
前記判定ステップを、所定の一定時間おきに繰り返す、ものである。
【００２３】
さらに、第４の観点に係るエネルギー制御装置の発明は、
太陽光を利用して発電する太陽光発電部と、ガスを利用して発電するガス発電部と、を制御するエネルギー制御装置であって、
前記太陽光発電部にて発電した電力を系統に売電可能な状態であるか否かを判定し、
前記売電が可能か否かに応じて、前記ガス発電部に対して発電した電力を優先して負荷に供給し、
前記太陽光発電部が発電した電力を系統に売電可能でないなら、前記太陽光発電部が発電した電力を優先して負荷に供給するように制御するものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、太陽光発電した電力の売電可能時のみならず、売電不可能な時であっても、経済的に運用することができるエネルギー制御システム、エネルギー制御装置、およびエネルギー制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係るエネルギー制御システムの概略構成の例を示す図である。
【図２】図１に示したエネルギー制御システムにおける制御部の概略構成の例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るエネルギー制御システムの処理の概略を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係るエネルギー制御システムの売電可能時の処理を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係るエネルギー制御システムの売電不可能時の処理を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係るエネルギー制御システムの動作の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係るエネルギー制御システムの概略構成の例を示す図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態に係るエネルギー制御システム１は、太陽光発電部１０、ＰＶ電力調整部１２、燃料電池発電部２０、制御部３０を含んで構成される。図１において、各機能部の間で制御信号のやりとりを示す制御ラインは破線で表し、各機能部の間で電力の流れを示す電力ラインは実線で表してある。ここで、各制御ラインは有線でも無線であっても構わない。また、各制御ラインは、メーカー独自のプロトコルでも構わないが、ECHONET LiteやZigBee（商標）などの標準プロトコルに則って信号送受されることがより望ましい。
【００２９】
太陽光発電部１０は、太陽光を利用して発電する。このため、太陽光発電部１０は、太陽電池を備えており、太陽光のエネルギーを直接的に電力に変換する。本実施形態において、太陽光発電部１０は、例えば家の屋根などにソーラパネルを設置して、太陽光を利用して発電するような態様を想定している。しかしながら、本発明において、太陽光発電部１０は、太陽光のエネルギーを電力に変換できるものであれば、任意のものを採用することができる。図１に示すように、太陽光発電部１０は、ＰＶ電力調整部１２を介して電力系統（商用電源）４０に接続されている。すなわち、太陽光発電部１０は、系統連系されるようにする。
【００３０】
ＰＶ(photovoltaic：太陽光発電)電力調整部１２は、太陽光発電部１０が太陽光を利用して発電した電力を調整する。すなわち、ＰＶ電力調整部１２は、太陽光発電部１０の運転方法および発電電力などを制御することにより調整する。本発明において、ＰＶ電力調整部１２は、例えばＰＶパワーコンディショナーのような調整機能を有する要素とすることができる。
【００３１】
燃料電池発電部２０は、外部から供給された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。したがって、本実施形態において、燃料電池発電部２０は本発明のガス発電部を構成する。本発明のガス発電部は、ガスを利用して発電するものとする。本実施形態において、燃料電池発電部２０は、燃料電池が起動した後は、電力系統からの電力を受けずに稼動する、すなわち自立運転することが可能であるものとする。本実施形態において、燃料電池発電部２０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含むものとする。
【００３２】
制御部３０は、ＰＶ電力調整部１２、燃料電池発電部２０、各負荷機器１〜Ｎ（５０−１〜Ｎ）と制御信号をやりとりすることにより、これらの各機能部を制御する。各負荷機器１〜Ｎは、例えば、冷蔵庫、テレビ、空調機器および照明器具などのユーザが使用する機器の総称であり、本明細書において、適宜「負荷」と略記する。本発明において、制御部３０は、例えばＨＥＭＳ(Home Energy Management System)のような制御／管理機能を有する要素とすることができる。したがって、本実施形態において、制御部３０は本発明のエネルギー制御装置を構成する。本実施形態における制御部３０による制御の詳細は、後述する。
【００３３】
電力系統（商用電源）の交流電源４０は、電力系統の交流電力の供給元を表している。以下、電力系統の交流電源４０は、単に「電力系統４０」と略記する。
【００３４】
負荷機器５０は、エネルギー制御システム１から電力を供給される、ユーザが使用する家電機器などの機器の総称である。したがって、負荷機器５０は、通常、エネルギー制御システム１には含まれないものとして扱うのが一般的であることに留意すべきである。図１においては、代表例として、負荷機器１（５０−１）、負荷機器２（５０−２）、および負荷機器Ｎ（５０−Ｎ）を示してあるが、任意のユーザ使用機器を、負荷機器５０としてエネルギー制御システム１に接続することができる。
【００３５】
エネルギー制御システム１は、太陽光発電部１０および燃料電池発電部２０を備えているため、これらの発電により双方から電力を供給することができる。また、太陽光発電部１０および燃料電池発電部２０は、それぞれ、停電時など電力系統からの電力供給が途絶えた時であっても、自立運転ができるものとする。
【００３６】
図２は、図１に示した制御部３０の概略構成の例を示す図である。
【００３７】
図２に示すように、制御部３０は、負荷消費電力取得部３１、負荷制御部３２、太陽光発電電力取得部３３、売電可否情報取得部３４、燃料電池発電電力算出部３５、および燃料電池発電制御部３６を備えている。
【００３８】
負荷消費電力取得部３１は、エネルギー制御システム１が設置された家屋内の各負荷機器から消費電力の情報を取得する。負荷制御部３２は、エネルギー制御システム１が設置された家屋内の各負荷機器の制御を行う。具体的には、負荷制御部３２は、例えば、各負荷機器の消費電力を変更するための運転制御を行う。
【００３９】
太陽光発電電力取得部３３は、ＰＶ電力調整部１２から、太陽光発電部１０が発電する電力の情報（例えば電力量）を取得する。売電可否情報取得部３４は、ＰＶ電力調整部１２から、電力を電力系統４０に売電（電力会社への売電）することが可能か否かの情報、および売電が不可能な場合には不可能な要因の情報を取得する。ここで、売電が不可能な場合の要因とは、例えば、商用電源の系統における停電、または太陽光発電部１０の電圧上昇抑制などを想定することができる。
【００４０】
燃料電池発電電力算出部３５は、燃料電池発電部２０に発電させる電力の情報（例えば電力量）を算出する。燃料電池発電制御部３６は、燃料電池発電部２０の運転方法および発電電力などを制御する。
【００４１】
次に、本実施形態に係るエネルギー制御システム１の動作を説明する。
【００４２】
図３は、本実施形態に係るエネルギー制御システム１が動作する際の制御部３０による処理の概略を説明するフローチャートである。図３に示す本実施形態に係るエネルギー制御システム１が動作を開始すると、まず、制御部３０の売電可否情報取得部３４は、ＰＶ電力調整部１２から、太陽光発電部１０が発電した電力が売電可能か否かの情報を取得する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１において売電可否の情報を取得する際は、ＰＶ電力調整部１２から売電可否の情報が定期的に通知されるようにしてもよい。または、ステップＳ１１において、制御部３０の売電可否情報取得部３４が売電可否の情報を要求し、当該要求に応じてＰＶ電力調整部１２が売電可否の情報を通知するようにしてもよい。
【００４３】
ステップＳ１１において売電可否情報取得部３４が売電可否の情報を取得したら、制御部３０は、太陽光発電部１０が発電した電力の売電が可能であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において売電が可能である場合、制御部３０は、売電可能時の処理を行う（ステップＳ１３）。一方、ステップＳ１２において売電が可能でない場合、制御部３０は、売電不可能時の処理を行う（ステップＳ１４）。以上のような図３に示した処理を、制御部３０が例えば所定の一定時間おきに繰り返すことにより、売電が可能な状態から不可能な状態、または売電が不可能な状態から可能な状態に変化した際でも、それぞれに対応した処理に切り替えることができる。
【００４４】
図４は、図３のステップＳ１３における、太陽光発電部１０による電力が売電可能時の処理の詳細を説明するフローチャートである。以下、図４の説明においては、太陽光発電部１０が発電する電力を電力系統４０に売電可能であり、また電力系統４０から電力を買電可能であるものとして説明する。
【００４５】
図４に示す処理が開始すると、まず、制御部３０の負荷消費電力取得部３１は、エネルギー制御システム１が設置された家屋内の各負荷機器１〜Ｎ（５０−１〜Ｎ）から消費電力の情報を取得する（ステップＳ２１）。また、太陽光発電電力取得部３３は、太陽光発電部１０が発電可能な電力の情報（例えば電力量）をＰＶ電力調整部１２から取得し、燃料電池発電電力算出部３５は、燃料電池発電部２０が発電可能な電力を算出（例えば電力量）する（ステップＳ２２）。ステップＳ２１およびステップＳ２２においては、各種の情報が各機能部から制御部３０に通知されるようにしてもよいし、制御部３０が各機能部における各種の情報を取得するようにしてもよい。このようにして、制御部３０は、これら各機能部から各種の情報を取得することができる。
【００４６】
次に、制御部３０は、ステップＳ２１で取得した各負荷機器１〜Ｎの消費電力が、ステップＳ２２で取得した燃料電池発電部２０が発電可能な最大の電力で足りるか否かを判定する（ステップＳ２３）。ステップＳ２３において各負荷機器１〜Ｎの消費電力が燃料電池発電部２０の最大電力で足りると判定された場合、制御部３０は、燃料電池発電部２０に負荷追従発電を行うように指示する（ステップＳ２４）。ここでは、燃料電池発電部２０は最大の発電電力を供給しなくても、各負荷機器１〜Ｎの消費電力を賄うことができるため、制御部３０は、燃料電池発電部２０が各負荷機器１〜Ｎの消費電力の分だけ発電するように制御する。また、この場合、太陽光発電部１０が発電する電力は余剰電力となるため、制御部３０は、この余剰電力を売電するようにＰＶ電力調整部１２を制御する（ステップＳ２５）。
【００４７】
一方、ステップＳ２３において各負荷機器１〜Ｎの消費電力が燃料電池発電部２０の最大電力で足りないと判定された場合、制御部３０は、燃料電池発電部２０に定格発電を行うように指示する（ステップＳ２６）。すなわち、ステップＳ２６において、制御部３０は、燃料電池発電部２０が最大の発電電力を供給するように制御する。
【００４８】
ステップＳ２６の次に、制御部３０は、ステップＳ２３で判定した、燃料電池発電部２０が最大の電力で発電しても足りない各負荷機器１〜Ｎの消費電力の不足分を、太陽光発電部１０が発電する電力で補うことが可能か否か判定する（ステップＳ２７）。ステップＳ２７において各負荷機器１〜Ｎの消費電力の不足分を太陽光発電部１０の最大電力で補えると判定された場合、制御部３０は、当該不足分を太陽光発電部１０が発電する電力で補うように指示する（ステップＳ２８）。すなわち、制御部３０は、太陽光発電部１０が発電する最大電力のうち、上述した各負荷機器１〜Ｎの消費電力の不足分が消費電力として各負荷機器１〜Ｎに配分されるように、ＰＶ電力調整部１２を制御する。また、上述した各負荷機器１〜Ｎの消費電力の不足分が、太陽光発電部１０の最大の発電電力と等しくなる場合を除いて、太陽光発電部１０が発電する最大電力のうち一部が余剰電力となる。この場合、制御部３０は、この余剰電力を売電するようにＰＶ電力調整部１２を制御する（ステップＳ２９）。
【００４９】
一方、ステップＳ２７において各負荷機器１〜Ｎの消費電力の不足分を太陽光発電部１０の最大電力で補えないと判定された場合、制御部３０は、太陽光発電部１０が定格発電するように指示する（ステップＳ３０）。すなわち、制御部３０は、太陽光発電部１０が最大の電力で発電するように、ＰＶ電力調整部１２を制御する。この場合、燃料電池発電部２０が定格発電を行い、さらに太陽光発電部１０が定格発電を行っても、各負荷機器１〜Ｎの消費電力には足りない。そのため、制御部３０は、燃料電池発電部２０が最大の電力で発電しても足りない各負荷機器１〜Ｎの消費電力の不足分であって、太陽光発電部１０が最大の電力で発電してもまだ足りない分を、電力系統４０から買電するように指示する（ステップＳ３１）。すなわち、制御部３０は、不足分の電力を電力系統４０から買電して、当該買電した電力が各負荷機器１〜Ｎに適宜配分されるように制御する。以上のような図４に示した処理を、制御部３０が例えば所定の一定時間おきに繰り返すことにより、各種の状況が変化した際にも対応することができる。
【００５０】
このように、本実施形態において、制御部３０は、太陽光発電部１０が発電した電力を系統に売電可能か否か判定する。そして、制御部３０は、太陽光発電部１０が発電した電力の売電が可能であると判定したら、燃料電池発電部２０が発電する電力を優先して負荷に供給するように制御する。ここで、負荷とは、各負荷機器１〜Ｎ（５０−１〜Ｎ）を意味する。
【００５１】
また、本実施形態において、制御部３０は、燃料電池発電部２０が発電する電力を負荷に供給しても不十分な場合に、太陽光発電部１０が発電する電力も負荷に供給するように制御する。さらに、制御部３０は、燃料電池発電部２０および太陽光発電部１０が発電する電力を負荷に供給しても不十分な場合に、電力系統４０から電力を買電するように制御する。
【００５２】
図５は、図３のステップＳ１４における、太陽光発電部１０による電力が売電不可能時の処理の詳細を説明するフローチャートである。上述したように、太陽光発電部１０が発電した電力の売電が不可能である場合とは、例えば、停電している場合、または太陽光発電部１０の電圧上昇抑制が課されている場合などが想定される。図５は、図４で説明した電力の売電可能な状態から、電力の売電が不可能な状態に変化した場面を想定している。したがって、図５に示す処理の開始時点で、太陽光発電部１０および燃料電池発電部２０ともに定格の発電電力で発電しているものとする。
【００５３】
図５に示す処理が開始すると、まず、制御部３０の負荷消費電力取得部３１は、エネルギー制御システム１が設置された家屋内の各負荷機器１〜Ｎ（５０−１〜Ｎ）から消費電力の情報を取得する（ステップＳ４１）。また、太陽光発電電力取得部３３は、太陽光発電部１０が発電可能な電力の情報（例えば電力量）をＰＶ電力調整部１２から取得し、燃料電池発電電力算出部３５は、燃料電池発電部２０が発電可能な電力を算出（例えば電力量）する（ステップＳ４２）。ステップＳ４１およびステップＳ４２においては、各種の情報が各機能部から制御部３０に通知されるようにしてもよいし、制御部３０が各機能部における各種の情報を取得するようにしてもよい。このようにして、制御部３０は、これら各機能部から各種の情報を取得することができる。
【００５４】
次に、制御部３０は、ステップＳ４１で取得した各負荷機器１〜Ｎの消費電力が、ステップＳ４２で取得した太陽光発電部１０が発電可能な最大の電力で足りるか否かを判定する（ステップＳ４３）。ステップＳ４３において各負荷機器１〜Ｎの消費電力が太陽光発電部１０の最大電力で足りると判定された場合、制御部３０は、燃料電池発電部２０がアイドリング運転を行うように指示する（ステップＳ４４）。ここで、燃料電池の運転には、その構成上、ガスの供給などにおいて、多少の電力を要する。このように、燃料電池において、運転に必要となる程度の電力を自身で発電しながら微弱に行う運転のことを、アイドリング運転と呼ぶ。燃料電池においては、アイドリング運転すら行わずに完全停止させた場合、再度運転させるために比較的長い時間を要するため、負荷追従性が非常に悪くなる。しかしながら、燃料電池をアイドリング運転している状態であれば、復帰に大きく時間を要することはない。
【００５５】
この場合においては、燃料電池発電部２０からは電力を外部に出力していなくても、太陽光発電部１０が発電する電力で各負荷機器１〜Ｎの消費電力を賄うことができる。そこで、制御部３０は、燃料電池発電部２０がいつでも運転を再開できる状態を保ちつつ運転を休止させるため、燃料電池発電部２０がアイドリング運転を行うように制御する。また、この場合、上述した各負荷機器１〜Ｎの消費電力が、太陽光発電部１０の最大の発電電力と等しくなる場合を除いて、太陽光発電部１０が発電する最大電力のうち一部が余剰電力となる。したがって、太陽光発電部１０が余剰電力を発電しないように、制御部３０は、太陽光発電部１０が発電する電力を抑制するように指示する（ステップＳ４５）。すなわち、制御部３０は、太陽光発電部１０が発電する電力が上述した各負荷機器１〜Ｎの消費電力と等しくなるように、ＰＶ電力調整部１２を制御する。
【００５６】
一方、ステップＳ４３において各負荷機器１〜Ｎの消費電力が太陽光発電部１０の最大電力で足りないと判定された場合、制御部３０は、ステップＳ４６の処理に移行する。ステップＳ４６では、ステップＳ４３で判定した、太陽光発電部１０が最大の電力で発電しても足りない各負荷機器１〜Ｎの消費電力の不足分を、燃料電池発電部２０が発電する電力で補うことが可能か否か判定する（ステップＳ４６）。
【００５７】
ステップＳ４６において各負荷機器１〜Ｎの消費電力の不足分を燃料電池発電部２０の最大電力で補えると判定された場合、制御部３０は、電力系統４０から電力を買電することが可能か否かを判定する（ステップＳ４７）。
【００５８】
上述したように、停電している場合または太陽光発電部１０の電圧上昇抑制が課されている場合などは、太陽光発電部１０が発電した電力の売電が不可能となることが想定される。しかしながら、電力の売電が不可能な場合であっても、例えば太陽光発電部１０の電圧上昇抑制が課されているが停電はしていない場合などにおいては、電力系統４０から電力を買電することが可能なことも考えられる。
【００５９】
ステップＳ４７において電力系統４０から電力を買電することが可能であると判定されたら、制御部３０は、燃料電池発電部２０が指定された電力で発電を行うように指示する（ステップＳ４８）。すなわち、ステップＳ４８において、制御部３０は、太陽光発電部１０が最大の電力で発電しても足りない各負荷機器１〜Ｎの消費電力の不足分を補う電力として指定された電力を燃料電池発電部２０が供給するように制御する。このように、燃料電池発電部２０が指定された電力を供給している状態においては、燃料電池発電部２０は負荷追従発電をすることになる。一般的に、燃料電池を負荷追従発電させると、その追従性の高さはあまり期待できないため、負荷機器の消費電力が増大する場合には対応しきれないことも想定される。しかしながら、この場合、電力系統４０から電力を買電することが可能であるため、負荷機器の消費電力が増大したとしても、電力系統４０から買電した電力を充当させることにより対応することができる。
【００６０】
ステップＳ４７において電力系統４０から電力を買電することが可能ではないと判定されたら、制御部３０は、燃料電池発電部２０が指定された電力で発電を行う際に、予備電力を加味するように指示する（ステップＳ４９）。すなわち、ステップＳ４９において、制御部３０は、太陽光発電部１０が最大の電力で発電しても足りない各負荷機器１〜Ｎの消費電力の不足分を補う電力として指定された電力よりも大きな電力を燃料電池発電部２０が供給するように制御する。上述したように、一般的に、燃料電池を負荷追従発電させると、その追従性の高さはあまり期待できないため、負荷機器の消費電力が増大する場合には対応しきれないことも想定される。この場合、電力系統４０から電力を買電することが可能ではないため、負荷機器の消費電力が増大したとしても、電力系統４０から買電した電力を充当させることはできない。このため、ステップＳ４９において、制御部３０は、負荷機器の消費電力が増大することに予め備えて、予備電力を加味した上で燃料電池発電部２０が発電を行うように制御する。これにより、燃料電池発電部２０が負荷追従発電している最中に、負荷機器の消費電力が増大した際にも、ある程度の増大であれば対応することができる。
【００６１】
本実施形態においては、ステップＳ４７において電力系統４０から電力を買電することが可能ではないと判定された際に、上述した予備電力を加味するが、この予備電力は、他の条件に基づいて加味してもよい。例えば、売電不可能を通知された時間が、過去の消費電力の履歴から判断して、負荷機器の消費電力の変動が激しい時間帯であり、燃料電池発電部２０の負荷追従発電が追いつかないことにより買電が増大することが見込まれる場合などに予備電力を加味してもよい。
【００６２】
一方、ステップＳ４６において各負荷機器１〜Ｎの消費電力の不足分を燃料電池発電部２０の最大電力で補えないと判定された場合、制御部３０は、電力系統４０から電力を買電することが可能か否かを判定する（ステップＳ５０）。
【００６３】
ステップＳ５０において電力系統４０から電力を買電することが可能であると判定されたら、制御部３０は、ステップＳ５１の処理に移行する。ステップＳ５１では、制御部３０は、太陽光発電部１０が最大の電力で発電しても足りない各負荷機器１〜Ｎの消費電力の不足分であって、燃料電池発電部２０が最大の電力で発電してもまだ足りない分を、電力系統４０から買電するように指示する。すなわち、制御部３０は、不足分の電力を電力系統４０から買電して、当該買電した電力が各負荷機器１〜Ｎに適宜配分されるように制御する。
【００６４】
ステップＳ５０において電力系統４０から電力を買電することが可能ではないと判定されたら、制御部３０は、各負荷機器１〜Ｎ（５０−１〜Ｎ）の消費電力を抑制するように指示する（ステップＳ５２）。ステップＳ５２においては、各負荷機器１〜Ｎの消費電力は、太陽光発電部１０および燃料電池発電部２０が最大の電力で発電しても足りず、電力系統４０から電力を買電することもできない。したがって、ステップＳ５２においては、制御部３０は、各負荷機器１〜Ｎの消費電力が太陽光発電部１０および燃料電池発電部２０の最大の発電電力以下になるように、各負荷機器１〜Ｎの消費電力を抑制するように制御する。これにより、各負荷機器１〜Ｎの消費電力がエネルギー制御システム１の発電能力の限界に達したために、エネルギー制御システム１全体がシステムダウンするような事態は回避することができる。以上のような図５に示した処理を、制御部３０が例えば所定の一定時間おきに繰り返すことにより、例えば買電の可否状況の変化など、各種の状況が変化した際にも対応することができる。
【００６５】
このように、本実施形態において、制御部３０は、太陽光発電部１０が発電した電力を系統に売電可能か否か判定して、電力の売電が可能でないと判定したら、太陽光発電部１０が発電する電力を優先して負荷に供給するように制御する。ここでも、負荷とは、各負荷機器１〜Ｎ（５０−１〜Ｎ）を意味する。
【００６６】
また、本実施形態において、制御部３０は、太陽光発電部１０が発電する電力を負荷に供給しても不十分な場合に、燃料電池発電部２０が発電する電力も負荷に供給するように制御する。さらに、制御部３０は、太陽光発電部１０および燃料電池発電部２０が発電する電力を負荷に供給しても不十分な場合に、系統から電力を買電するように制御する。しかしながら、系統から電力を買電できない場合には、制御部３０は、消費電力を抑制するように負荷を制御する。
【００６７】
このように、本実施形態のエネルギー制御システム１は、太陽光発電部１０の余剰電力が売電できないため、燃料電池発電部２０の発電にかかる費用を補うことが見込めなくなった際は、燃料電池発電部２０の運転を停止または抑制する。これにより、本実施形態のエネルギー制御システム１は、燃料電池発電部２０の発電に用いるガスの消費を抑え、燃料にかかるコストを可能な限り削減することができる。また、本実施形態のエネルギー制御システム１によれば、エネルギー制御装置（制御部３０）が、負荷機器の消費電力として必要な発電電力を燃料電池発電部２０に通知する。また、エネルギー制御装置（制御部３０）は、停電時または負荷変動が激しい時間帯などを適宜判断して、必要な発電電力に予備電力を加えて通知することができる。このため、本実施形態のエネルギー制御システム１は、燃料電池による発電の際の負荷追従速度の遅さを改善することができる。さらに、本実施形態のエネルギー制御システム１においては、エネルギー制御装置（制御部３０）が各機能部を制御する。このため、本実施形態のエネルギー制御システム１においては、太陽光発電部１０および燃料電池発電部２０に対する大規模な改造は必要なく、システム全体としてのコストを抑えることもできる。
【００６８】
以下、本実施形態のエネルギー制御システム１において、太陽光発電部１０および燃料電池発電部２０が具体的な数値の電力を発電する場面を想定して、エネルギー制御システム１の具体的な動作の例をさらに説明する。
【００６９】
図６は、本実施形態のエネルギー制御システム１において、負荷機器の消費電力をいくつか変更して、それぞれの場合について太陽光発電部１０が発電した電力の売電可能時および不可能時の動作の例をグラフで示す図である。図６の各例において、太陽光発電部１０がその時点で発電可能な最大電力は１０００Ｗとし、燃料電池発電部２０の定格発電電力は７００Ｗとする。太陽光発電により得られる電力は、日射量などの要因により変動するため、太陽光発電部１０が発電可能な最大の電力は、時刻によって変動し得る。図６（Ａ）〜（Ｄ）に示す各棒グラフにおいて、「太」と記した棒グラフは太陽光発電部１０が発電する電力の状態を示しており、「燃」と記した棒グラフは燃料電池発電部２０が発電する電力の状態を示している。
【００７０】
図６（Ａ）は、エネルギー制御システム１に接続された負荷機器１〜Ｎ（５０−１〜Ｎ）の消費電力の合計が５００Ｗである場合の例を示している。
【００７１】
図６（Ａ）の左側は、太陽光発電部１０が発電した電力を売電可能な場合のエネルギー制御システム１において、太陽光発電部１０および燃料電池発電部２０が発電する電力の状態を示している。すなわち、売電可能時に、負荷機器１〜Ｎの消費電力５００Ｗは、燃料電池発電部２０が発電する最大の電力７００Ｗで足りる。したがって、燃料電池発電部２０は負荷機器１〜Ｎの消費電力５００Ｗで負荷追従発電を行い、太陽光発電部１０が発電する電力１０００Ｗは売電される（図４のステップＳ２４およびＳ２５）。
【００７２】
図６（Ａ）の右側は、太陽光発電部１０が発電した電力を売電不可能な場合のエネルギー制御システム１において、太陽光発電部１０および燃料電池発電部２０が発電する電力の状態を示している。すなわち、売電不可能時に、負荷機器１〜Ｎの消費電力５００Ｗは、太陽光発電部１０がその時点で発電可能な最大の電力１０００Ｗで足りる。したがって、燃料電池発電部２０はアイドリング運転を行って負荷機器１〜Ｎの消費電力としての発電は行われず、太陽光発電部１０が発電する電力は５００Ｗに抑制されて負荷機器１〜Ｎの消費電力として利用される（図５のステップＳ４４およびＳ４５）。
【００７３】
図６（Ｂ）は、エネルギー制御システム１に接続された負荷機器１〜Ｎ（５０−１〜Ｎ）の消費電力の合計が９００Ｗである場合の例を示している。
【００７４】
図６（Ｂ）の左側は、太陽光発電部１０が発電した電力を売電可能な場合のエネルギー制御システム１において、太陽光発電部１０および燃料電池発電部２０が発電する電力の状態を示している。すなわち、売電可能時に、負荷機器１〜Ｎの消費電力９００Ｗは、燃料電池発電部２０が発電する最大の電力７００Ｗでは足りない。したがって、燃料電池発電部２０は定格の７００Ｗで発電を行い、当該発電された電力は全て負荷機器１〜Ｎの消費電力として利用される。また、負荷機器１〜Ｎの消費電力の不足分２００Ｗは、太陽光発電部１０が発電する電力１０００Ｗから補われる。さらに、太陽光発電部１０が発電する電力１０００Ｗのうち余剰の８００Ｗは売電される（図４のステップＳ２８およびＳ２９）。
【００７５】
図６（Ｂ）の右側は、太陽光発電部１０が発電した電力を売電不可能な場合のエネルギー制御システム１において、太陽光発電部１０および燃料電池発電部２０が発電する電力の状態を示している。すなわち、売電不可能時に、負荷機器１〜Ｎの消費電力９００Ｗは、太陽光発電部１０がその時点で発電可能な最大の電力１０００Ｗで足りる。したがって、燃料電池発電部２０はアイドリング運転を行って負荷機器１〜Ｎの消費電力としての発電は行われず、太陽光発電部１０が発電する電力は９００Ｗに抑制されて負荷機器１〜Ｎの消費電力として利用される（図５のステップＳ４４およびＳ４５）。
【００７６】
図６（Ｃ）は、エネルギー制御システム１に接続された負荷機器１〜Ｎ（５０−１〜Ｎ）の消費電力の合計が１２００Ｗである場合の例を示している。
【００７７】
図６（Ｃ）の左側は、太陽光発電部１０が発電した電力を売電可能な場合のエネルギー制御システム１において、太陽光発電部１０および燃料電池発電部２０が発電する電力の状態を示している。すなわち、売電可能時に、負荷機器１〜Ｎの消費電力１２００Ｗは、燃料電池発電部２０が発電する最大の電力７００Ｗでは足りない。したがって、燃料電池発電部２０は定格の７００Ｗで発電を行い、当該発電された電力は全て負荷機器１〜Ｎの消費電力として利用される。また、負荷機器１〜Ｎの消費電力の不足分５００Ｗは、太陽光発電部１０が発電する電力１０００Ｗから補われる。さらに、太陽光発電部１０が発電する電力１０００Ｗのうち余剰の５００Ｗは売電される（図４のステップＳ２８およびＳ２９）。
【００７８】
図６（Ｃ）の右側は、太陽光発電部１０が発電した電力を売電不可能な場合のエネルギー制御システム１において、太陽光発電部１０および燃料電池発電部２０が発電する電力の状態を示している。すなわち、売電不可能時に、負荷機器１〜Ｎの消費電力１２００Ｗは、太陽光発電部１０がその時点で発電可能な最大の電力１０００Ｗでは足りない。したがって、燃料電池発電部２０は２００Ｗの指定電力で発電を行い、当該発電された電力は負荷機器１〜Ｎの消費電力として利用される。この時、買電が可能であって、消費電力の増大が見込まれる場合には、上述の指定電力を予備電力の分だけ増大させて、すなわち２００Ｗよりも多くして燃料電池発電部２０の発電が行われる。また、太陽光発電部１０はその時点で発電可能な最大電力１０００Ｗで発電を行い、当該発電された電力は全て負荷機器１〜Ｎの消費電力として利用される（図５のステップＳ４８またはＳ４９）。
【００７９】
図６（Ｄ）は、エネルギー制御システム１に接続された負荷機器１〜Ｎ（５０−１〜Ｎ）の消費電力の合計が１９００Ｗである場合の例を示している。
【００８０】
図６（Ｄ）の左側は、太陽光発電部１０が発電した電力を売電可能な場合のエネルギー制御システム１において、太陽光発電部１０および燃料電池発電部２０が発電する電力の状態を示している。すなわち、売電可能時に、負荷機器１〜Ｎの消費電力１９００Ｗは、燃料電池発電部２０が発電する最大の電力７００Ｗおよび太陽光発電部１０がその時点で発電可能な最大の電力１０００Ｗでは足りない。したがって、燃料電池発電部２０は定格の７００Ｗで発電を行い、太陽光発電部１０はその時点で発電可能な最大電力１０００Ｗで発電を行い、当該発電された電力は全て負荷機器１〜Ｎの消費電力として利用される。また、負荷機器１〜Ｎの消費電力の不足分２００Ｗは、電力系統４０から買電することにより補われる（図４のステップＳ２６、Ｓ３０、およびＳ３１）。図６（Ｄ）に示す棒グラフにおいて、「買」と記した棒グラフは、電力系統４０から買電することにより補われる電力の状態を示している。
【００８１】
図６（Ｄ）の右側は、太陽光発電部１０が発電した電力を売電不可能な場合のエネルギー制御システム１において、太陽光発電部１０および燃料電池発電部２０が発電する電力の状態を示している。すなわち、売電不可能時に、負荷機器１〜Ｎの消費電力１９００Ｗは、燃料電池発電部２０が発電する最大の電力７００Ｗおよび太陽光発電部１０がその時点で発電可能な最大の電力１０００Ｗでは足りない。したがって、電力系統４０から電力を買電することが可能な場合は、負荷機器１〜Ｎの消費電力の不足分２００Ｗは、電力系統４０から買電することにより補われる（図５のステップＳ５１）。一方、電力系統４０から電力を買電することが不可能な場合、負荷機器１〜Ｎの消費電力１９００Ｗは、１７００Ｗまで低減される（図５のステップＳ５２）。
【００８２】
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または修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形または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、複数の手段またはステップなどを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。
【００８３】
例えば、図１に示した構成においては、本発明によるガス発電部を、燃料電池発電部２０として説明した。しかしながら、本発明によるガス発電部は、燃料電池を備えた発電部に限定されるものではなく、ガスを利用して発電することにより電力を供給することができるものであれば、例えばガスタービンエンジンを用いた発電機など、任意の発電部とすることができる。
【００８４】
また、上述した実施形態では、制御部３０の売電可否情報取得部３４が取得する情報に基づいて、制御部３０が売電の可否を判断した。しかしながら、本発明によるエネルギー制御システムにおいては、制御部３０が売電の可否を判断するのではなく、エネルギー制御システムの内部または外部の他の機能部が判断するようにしてもよい。
【００８５】
さらに、本実施形態においては、商用電源の系統における停電の発生の有無に関する情報を、ＰＶ電力調整部１２にて取得する例に基づいて説明を行っているが、別途、停電発生を検出する手段をＰＶ電力調整部１２とは別に設けてもよい。この場合、別途設けた停電発生を検出する手段から、停電に関する情報を売電可否情報取得部３４が取得して売電の可否を判断し、売電不可能要因の情報を取得することとなる。
【００８６】
また、売電の可否を判断する際は、ＰＶ電力調整部１２が、燃料電池発電部２０からの電流の流入方向を監視することにより、この電流の流入方向が商用電源系統側へ転じそうになった場合に売電不可と判断してもよい。そして、この場合、売電可否情報取得部３４は、この流入方向に基づく売電可否情報も取得することとなる。
【符号の説明】
【００８７】
１  エネルギー制御システム
１０  太陽光発電部
１２  ＰＶ電力調整部
２０  燃料電池発電部
３０  制御部
４０  電力系統
４１  負荷消費電力取得部
４２  負荷制御部
４３  太陽光発電電力取得部
４４  売電可否情報取得部
４５  燃料電池発電電力算出部
４６  燃料電池発電制御部
５０  負荷機器
【図１】
0005964313.tif 000002
【図２】
0005964313.tif 000003
【図３】
0005964313.tif 000004
【図４】
0005964313.tif 000005
【図５】
0005964313.tif 000006
【図６】
0005964313.tif 000007