(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電源からの第１の電源ラインに、蓄電池、燃料電池、及び一般負荷が接続され、
前記蓄電池からの第２の電源ラインに、前記蓄電池から電源供給を受ける特定負荷、及び前記燃料電池が接続される電力制御システムであって、
前記燃料電池は、前記第１の電源ラインを介して電力を前記一般負荷に供給し、かつ、前記第２の電源ラインを介して電力を前記特定負荷に供給しており、
前記燃料電池は、前記一般負荷及び前記特定負荷の総消費電力に応じた電力を生成するよう負荷追従運転を行い、
前記系統電源の停電時において、
前記燃料電池は、前記蓄電池から満充電の旨が通知されるまで、予め定められた定格出力電力で発電を行う定格出力運転を行い、
前記燃料電池は、前記蓄電池から満充電の旨が通知され、かつ、前記特定負荷の消費電力がゼロよりも大きければ、前記特定負荷の消費電力に応じた発電を行う負荷追従運転を行い、
前記燃料電池は、前記蓄電池から満充電の旨が通知され、かつ、前記特定負荷の消費電力がゼロであれば、自己の発電により運転を継続するために必要な最小限の発電を行うアイドリング運転を行うことを特徴とする電力制御システム。
【請求項２】
前記第１の電源ラインは単相３線式電源ラインであって、前記第２の電源ラインは単相２線式電源ラインであることを特徴とする請求項１に記載の電力制御システム。
【請求項３】
前記単相２線式電源ラインは、前記単相３線式電源ラインの３線のうち、中性線を含む２線に対応することを特徴とする請求項２に記載の電力制御システム。
【請求項４】
前記燃料電池は、前記系統電源の停電時において、前記一般負荷への電力の供給を停止し、かつ、前記第２の電源ラインを介して電力を前記特定負荷及び前記蓄電池に供給することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の電力制御システム。
【請求項５】
系統電源からの第１の電源ラインに、蓄電池及び一般負荷が接続され、前記蓄電池からの第２の電源ラインに、前記蓄電池から電源供給を受ける特定負荷が接続される電力制御において、前記第１の電源ライン及び前記第２の電源ラインに接続される燃料電池であって、
前記第１の電源ラインを介して電力を前記一般負荷に供給し、かつ、前記第２の電源ラインを介して電力を前記特定負荷に供給する給電手段と、
前記一般負荷及び前記特定負荷の総消費電力に応じた電力を生成するように、追従運転を行うよう前記給電手段を制御する制御手段とを有し、
し、
前記系統電源の停電時において、前記制御手段は、
前記蓄電池から満充電の旨が通知されるまで、予め定められた定格出力電力で発電を行う定格出力運転を行うように前記給電手段を制御し、
前記蓄電池から満充電の旨が通知され、かつ、前記特定負荷の消費電力がゼロよりも大きければ、前記特定負荷の消費電力に応じた発電を行う負荷追従運転を行うように前記給電手段を制御し、
前記蓄電池から満充電の旨が通知され、かつ、前記特定負荷の消費電力がゼロであれば、自己の発電により運転を継続するために必要な最小限の発電を行うアイドリング運転を行うように前記給電手段を制御することを特徴とする燃料電池。
【請求項６】
系統電源からの第１の電源ラインに、蓄電池、燃料電池、及び一般負荷が接続され、
前記蓄電池からの第２の電源ラインに、前記蓄電池から電源供給を受ける特定負荷、及び前記燃料電池が接続される電力制御システムに適用される電力制御方法であって、
前記燃料電池が、前記第１の電源ラインを介して電力を前記一般負荷に供給し、かつ、前記第２の電源ラインを介して電力を前記特定負荷に供給する給電ステップを有し、
前記給電ステップにおいて、前記燃料電池は、前記一般負荷及び前記特定負荷の総消費電力に応じた電力を生成するよう負荷追従運転を行い、
前記系統電源の停電時において、
前記燃料電池が、前記蓄電池から満充電の旨が通知されるまで、予め定められた定格出力電力で発電を行う定格出力運転を行い、
前記燃料電池が、前記蓄電池から満充電の旨が通知され、かつ、前記特定負荷の消費電力がゼロよりも大きければ、前記特定負荷の消費電力に応じた発電を行う負荷追従運転を行い、
前記燃料電池が、前記蓄電池から満充電の旨が通知され、かつ、前記特定負荷の消費電力がゼロであれば、自己の発電により運転を継続するために必要な最小限の発電を行うアイドリング運転を行うことを特徴とする電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池と蓄電池とを併用するための電力制御システム、燃料電池、及び電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力の需要家において、分散電源の一種である燃料電池の普及が進んでいる。燃料電池は、系統電源からの単相３線式電源ラインに接続され、単相３線式電源ラインを介して電力を負荷に供給する。
【０００３】
このような燃料電池は、系統電源の停電を検出すると、運転（発電）を停止するように構成されることが一般的である（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、安価な深夜電力を充電し、放電により電力を負荷に供給する蓄電池が注目されている。蓄電池は、系統電源からの単相３線式電源ラインに接続され、単相３線式電源ラインを介して電力を負荷に供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２０９０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
今後は、電力の需要家において燃料電池と蓄電池とを併用（併設）するケースが増えると想定される。
【０００７】
しかしながら、現状では、燃料電池と蓄電池との連携が十分になされていないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、燃料電池と蓄電池との十分な連携を図ることができる電力制御システム、燃料電池、及び電力制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。
【００１０】
本発明の電力制御システムは、系統電源からの第１の電源ラインに、蓄電池、燃料電池、及び一般負荷が接続され、前記蓄電池からの第２の電源ラインに、前記蓄電池から電源供給を受ける特定負荷、及び前記燃料電池が接続される電力制御システムであって、前記燃料電池は、前記第１の電源ラインを介して電力を前記一般負荷に供給し、かつ、前記第２の電源ラインを介して電力を前記特定負荷に供給しており、前記燃料電池は、前記一般負荷及び前記特定負荷の総消費電力に応じた電力を生成するよう負荷追従運転を行うことを特徴とする。
【００１１】
前記第１の電源ラインは単相３線式電源ラインであって、前記第２の電源ラインは単相２線式電源ラインであってもよい。
【００１２】
前記単相２線式電源ラインは、前記単相３線式電源ラインの３線のうち、中性線を含む２線に対応してもよい。
【００１３】
前記燃料電池は、前記系統電源の停電時において、前記一般負荷への電力の供給を停止し、かつ、前記第２の電源ラインを介して電力を前記特定負荷及び前記蓄電池に供給してもよい。
【００１４】
前記蓄電池は、前記系統電源の停電時において、前記燃料電池から供給される電力により充電を行い、満充電の状態になった際に、満充電の旨を前記燃料電池に通知し、前記燃料電池は、前記系統電源の停電時において、前記蓄電池から満充電の旨が通知されるまでは、定格出力運転を行ってもよい。
【００１５】
前記燃料電池は、前記系統電源の停電時において、前記蓄電池から満充電の旨が通知されると、前記定格出力運転から、負荷追従運転、又は自己の発電により運転を継続するために必要な最小限の電力を生成するアイドリング運転に切り替えてもよい。
【００１６】
本発明の燃料電池は、系統電源からの第１の電源ラインに、蓄電池及び一般負荷が接続され、前記蓄電池からの第２の電源ラインに、前記蓄電池から電源供給を受ける特定負荷が接続される電力制御において、前記第１の電源ライン及び前記第２の電源ラインに接続される燃料電池であって、前記第１の電源ラインを介して電力を前記一般負荷に供給し、かつ、前記第２の電源ラインを介して電力を前記特定負荷に供給する給電手段と、前記一般負荷及び前記特定負荷の総消費電力に応じた電力を生成するように、追従運転を行うよう前記給電手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の電力制御方法は、系統電源からの第１の電源ラインに、蓄電池、燃料電池、及び一般負荷が接続され、前記蓄電池からの第２の電源ラインに、前記蓄電池から電源供給を受ける特定負荷、及び前記燃料電池が接続される電力制御システムに適用される電力制御方法であって、前記燃料電池が、前記第１の電源ラインを介して電力を前記一般負荷に供給し、かつ、前記第２の電源ラインを介して電力を前記特定負荷に供給する給電ステップを有し、前記給電ステップにおいて、前記燃料電池は、前記一般負荷及び前記特定負荷の総消費電力に応じた電力を生成するよう負荷追従運転を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、燃料電池と蓄電池との十分な連携を図ることができる電力制御システム、燃料電池、及び電力制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る電力制御システムのブロック図である。
【図２】本実施形態に係る蓄電池及び燃料電池についての詳細構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図面を参照して、本発明の実施形態について、（１）電力制御システムの構成、（２）蓄電池及び燃料電池の構成、（３）電力制御システムの動作、（４）まとめ、（５）その他の実施形態の順に説明する。以下の実施形態に係る図面において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付す。
【００２１】
（１）電力制御システムの構成
図１は、本実施形態に係る電力制御システムのブロック図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態に係る電力制御システムは、系統電源１と、系統電源１からの電力供給を受ける需要家としての住宅Ｈと、を有する。系統電源１は、電力会社によって管理されており、交流電力を住宅Ｈに供給する。
【００２３】
住宅Ｈは、系統電源１との間で電力を伝送する単相３線式電源ラインＬ１（第１の電源ライン）と、単相３線式電源ラインＬ１上に設けられるスマートメータ１０及び分電盤２０と、を有する。単相３線式電源ラインＬ１は、単相交流電力を３本の電線を用いて供給するための電源ラインである。
【００２４】
スマートメータ１０は、外部ネットワークＮＷ２に接続される。スマートメータ１０は、住宅Ｈの消費電力を測定し、外部ネットワークＮＷ２を介して測定情報を送信したり、外部ネットワークＮＷ２を介して電力制御情報を受信したりする。
【００２５】
分電盤２０は、単相３線式電源ラインＬ１を介して入力される電力を複数の一般負荷３０に分配する。ただし、一般負荷３０は複数の場合に限らず、１つであってもよい。
【００２６】
一般負荷３０は、単相３線式電源ラインＬ１を介して入力される電力を消費して動作する。一般負荷３０は、住宅Ｈに設けられる家電機器（例えば、冷蔵庫、エアコン、照明など）である。
【００２７】
住宅Ｈは、単相３線式電源ラインＬ１に接続される蓄電池１００と、単相３線式電源ラインＬ１に接続される燃料電池２００と、単相３線式電源ラインＬ１に接続される複数の一般負荷３０と、を有する。
【００２８】
蓄電池１００は、単相３線式電源ラインＬ１を介して系統電源１から供給される電力（特に、安価な深夜電力）により充電される。蓄電池１００は、例えば昼間の消費電力の高い時間帯において放電を行うことで、単相３線式電源ラインＬ１を介して電力を一般負荷３０に供給する。現在日本において、蓄電池１００は、系統電源１への逆潮流（すなわち、売電）が禁止されていることから、系統電源１への逆潮流が生じないように放電を行う。蓄電池１００の詳細については後述する。
【００２９】
さらに、蓄電池１００は、単相２線式電源ラインＬ２（第２の電源ライン）を有する。単相２線式電源ラインＬ２は、単相交流電力を２本の電線を用いて供給するための電源ラインであって、単相３線式電源ラインＬ１の有する３線のうちの中性線を含む２線に相当する。単相２線式電源ラインＬ２には、特定負荷４０が接続される。蓄電池１００は、系統の停電時には蓄電池本体の放電による直流出力を蓄電池ＰＣＳ１０２により単相２線の交流に変換して、単相２線式電源ラインＬ２を介して特定負荷４０に電力を供給できる。また、停電ではない状態において蓄電池１００は、系統からの単相３線式電源ラインＬ１の単相３線のうちの中性線を含む２線を単相２線式電源ラインＬ２へ中継し、特定負荷４０に単相２線で電力を供給できる。ここで特定負荷４０とは、例えば非常灯や、後述する宅内エネルギー管理システム（ＨＥＭＳ）３００などである。あるいは蓄電池１００の単相２線式電源ラインＬ２に特定負荷用にコンセントをさらに設けておき、このコンセントに繋がれた冷蔵庫、テレビあるいはラジオなどの停電時にも使いたい機器についても特定負荷４０として扱ってもよい。
【００３０】
ここで、特定負荷４０は、蓄電池１００から電力の供給を受けるので、停電時においても、蓄電池１００から電力の供給を受けて動作できる。特定負荷４０は、１つの場合に限らず、複数であってもよい。
【００３１】
燃料電池２００は、蓄電池１００よりも一般負荷３０側の位置で単相３線式電源ラインＬ１に接続される。燃料電池２００は、系統電源１との連系（すなわち、系統連系）時において、発電を行うことで、単相３線式電源ラインＬ１を介して電力を一般負荷３０に供給する。また、日本においては現在、燃料電池２００は蓄電池と同様、系統電源１への逆潮流が禁止されていることから、系統電源１への逆潮流が生じないように発電を行う。燃料電池２００は、さらに、単相２線式電源ラインＬ２に接続される。燃料電池２００の詳細については後述する。
【００３２】
燃料電池２００は、ガス配管５１を介してガス供給を受ける。ガス配管５１には、ガス消費量を測定するマイコンメーター（ガスメータ）５０が設けられる。マイコンメーター５０は、例えば地震などの何らかのトラブルを検出すると、ガスの供給を停止する。
【００３３】
スマートメータ１０、一般負荷３０、特定負荷４０、蓄電池１００、及び燃料電池２００のそれぞれは、宅内ネットワークＮＷ１に接続される。宅内ネットワークＮＷ１は、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）などによる無線ネットワークであってもよく、イーサネット（登録商標）などによる有線ネットワークであってもよい。さらに、宅内ネットワークＮＷ１の少なくとも一部は、電力線通信（ＰＬＣ）により単相３線式電源ラインＬ１及び／又は単相２線式電源ラインＬ２と共用化されていてもよい。
【００３４】
宅内ネットワークＮＷ１には、宅内エネルギー管理システム（ＨＥＭＳ）３００が接続される。ＨＥＭＳ３００は、住宅Ｈにおける消費電力を管理すると共に、宅内ネットワークＮＷ１に接続された各機器（スマートメータ１０、一般負荷３０、特定負荷４０、蓄電池１００、及び燃料電池２００）との通信を行って当該機器を制御する。
【００３５】
ＨＥＭＳ３００は、さらに、外部ネットワークＮＷ２に接続される。ＨＥＭＳ３００は、外部ネットワークＮＷ２との通信を行うことができる。ＨＥＭＳ３００は、スマートメータ１０経由で外部ネットワークＮＷ２との通信を行ってもよい。
【００３６】
（２）蓄電池及び燃料電池の構成
次に、蓄電池１００及び燃料電池２００についての詳細構成を説明する。図２は、蓄電池１００及び燃料電池２００についての詳細構成図である。
【００３７】
図２に示すように、単相３線式電源ラインＬ１は、系統電源１と一般負荷３０との間の単相３線式系統ラインＬ１ａと、単相３線式系統ラインＬ１ａと蓄電池１００との間の単相３線式蓄電池ラインＬ１ｂと、単相３線式系統ラインＬ１ａと燃料電池２００との間の単相３線式燃料電池ラインＬ１ｃと、を含む。
【００３８】
単相２線式電源ラインＬ２は、蓄電池１００と特定負荷４０との間の単相２線式蓄電池ラインＬ２ａと、単相２線式蓄電池ラインＬ２ａと燃料電池２００との間の単相２線式燃料電池ラインＬ２ｂと、を含む。
【００３９】
蓄電池１００は、蓄電池本体１０１と、蓄電池パワーコンディショナ（蓄電池ＰＣＳ）１０２と、蓄電池制御部１０３と、を含む。また、燃料電池２００は、単相３線式系統ラインＬ１ａに設けられたセンサ１０５を含む。
【００４０】
センサ１０５は、系統電源１と、単相３線式系統ラインＬ１ａと単相３線式蓄電池ラインＬ１ｂとの合流点と、の間の位置に設けられる。センサ１０５は、宅内ネットワークＮＷ１に接続される。センサ１０５は、主に、蓄電池１００から系統電源１への逆潮流を防止するために使用される。センサ１０５は、電流を検出し、宅内ネットワークＮＷ１を介して、検出結果の情報を送信する。
【００４１】
蓄電池本体１０１は、蓄電池ＰＣＳ１０２から出力される直流電力を充電する。また、蓄電池本体１０１は、放電により、直流電力を蓄電池ＰＣＳ１０２に出力する。
【００４２】
蓄電池ＰＣＳ１０２は、蓄電池本体１０１の充電時において、単相３線式蓄電池ラインＬ１ｂ又は単相２線式蓄電池ラインＬ２ａを介して供給される交流電力を直流に変換し、直流電力を蓄電池本体１０１に出力する。また、蓄電池ＰＣＳ１０２は、蓄電池本体１０１の放電時において、蓄電池本体１０１からの直流電力を交流に変換し、単相３線式蓄電池ラインＬ１ｂ及び／又は単相２線式蓄電池ラインＬ２ａを介して交流電力を出力する。
【００４３】
蓄電池制御部１０３は、センサ１０５からの情報に基づいて蓄電池ＰＣＳ１０２を制御し、蓄電池本体１０１の充放電を制御する。蓄電池制御部１０３は、センサ１０５からの情報に基づいて、系統電源１の停電を検知できる。また、蓄電池制御部１０３は、宅内ネットワークＮＷ１に接続されており、宅内ネットワークＮＷ１を介して情報を送受信できる。
【００４４】
燃料電池２００は、発電を行うための発電ユニット２１０と、発電ユニット２１０の排熱で沸かされた湯を貯えるための貯湯ユニット２２０と、を含む。
【００４５】
また、燃料電池２００は、単相３線式系統ラインＬ１ａに設けられたセンサ２０１と、単相２線式蓄電池ラインＬ２ａに設けられたセンサ２０２と、を含む。
【００４６】
センサ２０１は、単相３線式系統ラインＬ１ａと単相３線式蓄電池ラインＬ１ｂとの合流点と、単相３線式系統ラインＬ１ａと単相３線式燃料電池ラインＬ１ｃとの合流点と、の間の位置に設けられる。センサ２０１は、宅内ネットワークＮＷ１に接続される。センサ２０１は、主に、燃料電池２００から系統電源１への逆潮流を防止するために使用される。センサ２０１は、電流を検出し、宅内ネットワークＮＷ１を介して、検出結果の情報を送信する。
【００４７】
センサ２０２は、単相２線式蓄電池ラインＬ２ａと単相２線式燃料電池ラインＬ２ｂとの合流点よりも蓄電池１００側の位置に設けられる。センサ２０２は、宅内ネットワークＮＷ１に接続される。センサ２０２は、主に、燃料電池２００から蓄電池１００への電力供給を防止するために使用される。センサ２０２は、電流を検出し、宅内ネットワークＮＷ１を介して、検出結果の情報を送信する。
【００４８】
発電ユニット２１０は、発電ユニット本体２１１と、燃料電池パワーコンディショナ（燃料電池ＰＣＳ）２１２と、燃料電池制御部２１３と、を含む。
【００４９】
発電ユニット本体２１１は、供給されるガスから取り出した水素と空気中の酸素との化学反応により発電を行い、直流電力を燃料電池ＰＣＳ２１２に出力する。発電ユニット本体２１１は、ヒータ及び補機（ポンプなど）を含む。発電ユニット本体２１１における発電量は、発電ユニット本体２１１で消費されるガス及び空気の量に応じて変化する。また、ガス及び空気の量は、燃料電池制御部２１３によって制御される。
【００５０】
燃料電池ＰＣＳ２１２は、発電ユニット本体２１１からの直流電力を交流に変換し、単相３線式燃料電池ラインＬ１ｃ及び／又は単相２線式燃料電池ラインＬ２ｂを介して交流電力を出力する。
【００５１】
燃料電池制御部２１３は、センサ２０１及び／又はセンサ２０２からの情報に基づいて、発電ユニット本体２１１及び燃料電池ＰＣＳ２１２を制御する。
【００５２】
燃料電池制御部２１３は、燃料電池制御部２１３は、宅内ネットワークＮＷ１に接続されており、宅内ネットワークＮＷ１を介して情報を送受信できる。
【００５３】
燃料電池制御部２１３は、負荷追従運転、定格出力運転、又はアイドリング運転の何れかの運転モードで運転を行うよう制御する。負荷追従運転は、センサ２０１及び／又はセンサ２０２からの情報に基づいて、一般負荷３０及び／又は特定負荷４０の消費電力に応じた電力で発電を行う運転モードである。定格出力運転は、予め定められた定格出力電力で発電を行う運転モードである。アイドリング運転は、燃料電池２００からの電力供給を停止しつつ、ヒータ及び補機を動作させるだけの最小限の電力で発電を行う運転モードである。
【００５４】
燃料電池制御部２１３は、センサ２０１及び／又は燃料電池ＰＣＳ２１２の状態に基づいて停電を検知すると、燃料電池２００の運転を停止する。
【００５５】
（３）電力制御システムの動作
上述したように、本実施形態に係る電力制御システムは、系統電源１からの単相３線式電源ラインＬ１には、蓄電池１００、燃料電池２００、及び一般負荷３０が接続される。
【００５６】
蓄電池１００からの単相２線式電源ラインＬ２には、蓄電池１００から電力の供給を受ける特定負荷４０が接続される。
【００５７】
燃料電池２００は、さらに、単相２線式電源ラインＬ２に接続される。
【００５８】
以下では、このように構成された電力制御システムの動作を説明する。
【００５９】
（３．１）系統連系時の動作
まず、系統連系時（すなわち、非停電時）の動作を説明する。
【００６０】
蓄電池制御部１０３は、例えばＨＥＭＳ３００の制御に応じて、安価な深夜電力により蓄電池ＰＣＳ１０２を介して蓄電池本体１０１を充電し、昼間の消費電力の高い時間帯において蓄電池ＰＣＳ１０２を介して蓄電池本体１０１から放電するよう蓄電池本体１０１及び蓄電池ＰＣＳ１０２を制御する。
【００６１】
系統連系時において、蓄電池制御部１０３は、単相３線式電源ラインＬ１を介して電力を一般負荷３０に供給し、かつ、単相２線式電源ラインＬ２を介して電力を特定負荷４０に供給するよう蓄電池本体１０１及び蓄電池ＰＣＳ１０２を制御する。本実施形態において、蓄電池本体１０１及び蓄電池ＰＣＳ１０２は、単相３線式電源ラインＬ１を介して電力を一般負荷３０に供給し、かつ、単相２線式電源ラインＬ２を介して電力を特定負荷４０に供給する給電手段を構成する。
【００６２】
ここで、燃料電池制御部２１３は、負荷追従運転を行うように発電ユニット本体２１１及び燃料電池ＰＣＳ２１２を制御する。すなわち、燃料電池制御部２１３は、センサ２０１及びセンサ２０２のそれぞれからの情報に基づいて、一般負荷３０及び特定負荷４０の総消費電力に応じた電力で発電を行うよう発電ユニット本体２１１を制御する。本実施形態において、燃料電池制御部２１３は制御手段に相当する。
【００６３】
例えば、燃料電池制御部２１３は、燃料電池２００から系統電源１への逆潮流と、燃料電池２００から蓄電池１００への電力供給と、が生じない範囲内において、最大限の発電量で発電を行うよう発電ユニット本体２１１を制御する。
【００６４】
また、一般負荷３０及び特定負荷４０の総消費電力が燃料電池２００の定格出力電力に達すると、燃料電池制御部２１３は、定格出力運転を行うように発電ユニット本体２１１及び燃料電池ＰＣＳ２１２を制御する。また、燃料電池２００から特定負荷４０に供給可能な電力が、特定負荷４０の消費電力よりも少ない場合、不足分の電力については、蓄電池１００から特定負荷４０への電力供給によって賄うことができる。
【００６５】
（３．２）停電時の動作
次に、停電時の動作を説明する。
【００６６】
上述したように、燃料電池２００は、地震などの何らかのトラブルを検出したマイコンメーター５０によりガスの供給が停止された場合には運転（発電）を停止する。ここで、マイコンメーター５０が復旧されるとガスの供給が再度行われるものの、燃料電池２００を再起動するためには、少なくとも燃料電池制御部２１３、並びに発電ユニット本体２１１のヒータ及び補機に対し、起動電力を供給する必要がある。このときに停電も生じている場合には起動電力が得られないこととなる。
【００６７】
蓄電池制御部１０３は、燃料電池２００が運転を停止しており、なおかつ系統電源１の停電により燃料電池２００が系統電源１から電源供給が受けられない場合、単相２線式電源ラインＬ２を介して起動電力を燃料電池２００に供給するよう蓄電池本体１０１及び蓄電池ＰＣＳ１０２を制御する。
【００６８】
燃料電池２００が運転を停止しており、なおかつ系統電源１の停電により燃料電池２００が系統電源１から電源供給が受けられない場合、蓄電池１００から単相２線式電源ラインＬ２を介して起動電力を燃料電池２００に供給することで、燃料電池制御部２１３及び発電ユニット本体２１１のヒータと補機などが起動し、発電ユニット本体２１１が発電を再開できる。その結果、燃料電池２００が運転を再開する。
【００６９】
燃料電池２００が運転を再開した後、燃料電池制御部２１３は、一般負荷３０への電力の供給を停止するよう燃料電池ＰＣＳ２１２を制御する。また、燃料電池制御部２１３は、単相２線式電源ラインＬ２を介して電力を特定負荷４０及び蓄電池１００に供給するよう燃料電池ＰＣＳ２１２を制御する。詳細には、燃料電池制御部２１３は、センサ２０２の情報を無視して、定格出力電力で発電を行うよう発電ユニット本体２１１を制御する。
【００７０】
そして、蓄電池制御部１０３は、燃料電池２００から単相２線式電源ラインＬ２を介して供給される電力により蓄電池本体１０１を充電する。蓄電池制御部１０３は、蓄電池本体１０１が満充電の状態になった際に、宅内ネットワークＮＷ１を介して、満充電の旨を燃料電池制御部２１３に通知する。
【００７１】
燃料電池制御部２１３は、蓄電池制御部１０３から満充電の旨が通知されるまでは、定格出力運転を行うよう蓄電池本体１０１を制御する。燃料電池制御部２１３は、蓄電池１００から満充電の旨が通知されると、定格出力運転から、センサ２０２の情報に基づく運転モードに切り替える。詳細には、燃料電池制御部２１３は、特定負荷４０の消費電力がゼロであれば、定格出力運転からアイドリング運転に切り替え、特定負荷４０の消費電力がゼロよりも大きければ、定格出力運転から負荷追従運転に切り替える。
【００７２】
（４）まとめ
以上説明したように、本実施形態に係る電力制御システムでは、燃料電池２００は、単相３線式電源ラインＬ１だけでなく、単相２線式電源ラインＬ２にも接続される。これにより、単相２線式電源ラインＬ２を介して蓄電池１００から燃料電池２００に電力を供給できると共に、単相２線式電源ラインＬ２を介して燃料電池２００から特定負荷４０及び蓄電池１００に電力を供給できる。したがって、燃料電池２００と蓄電池１００との連携を十分に行うことができるため、蓄電池１００を利用して燃料電池２００を効果的に運用できる。
【００７３】
本実施形態では、燃料電池２００は、系統連系時において、単相３線式電源ラインＬ１を介して電力を一般負荷３０に供給し、かつ、単相２線式電源ラインＬ２を介して電力を特定負荷４０に供給する。これにより、燃料電池２００は、一般負荷３０だけでなく、特定負荷４０にも電力を供給できる。したがって、蓄電池１００の蓄電残量が少ない場合でも、特定負荷４０を正常に動作させることができる。
【００７４】
本実施形態では、燃料電池２００は、系統連系時において、一般負荷３０及び特定負荷４０の総消費電力に応じた電力を生成するよう負荷追従運転を行う。これにより、一般負荷３０のみを対象として負荷追従運転を行う場合に比べて、燃料電池２００が発電する電力を大きくすることができる。燃料電池２００は、生成する電力が大きいほど、発電効率（すなわち、ガスから電気への発電効率）が高くなる。したがって、燃料電池２００が発電する電力を大きくすることで、燃料電池２００の発電効率を改善できる。
【００７５】
本実施形態では、蓄電池１００は、燃料電池２００が運転を停止しており、なおかつ系統電源１の停電により燃料電池２００が系統電源１から電源供給が受けられない場合、単相２線式電源ラインＬ２を介して起動電力を燃料電池２００に供給する。これにより、燃料電池２００が運転を停止しており、なおかつ燃料電池２００が系統電源１から電源供給が受けられない場合であっても、蓄電池１００により燃料電池２００を起動できるので、燃料電池２００が発電を行うことができる。
【００７６】
本実施形態では、燃料電池２００は、停電時において、一般負荷３０への電力の供給を停止し、かつ、単相２線式電源ラインＬ２を介して電力を特定負荷４０及び蓄電池１００に供給する。これにより、停電時において、燃料電池２００により、特定負荷４０を動作させるだけでなく、蓄電池１００を充電できる。
【００７７】
本実施形態では、蓄電池１００は、停電時において、燃料電池２００から供給される電力により充電を行い、満充電の状態になった際に、満充電の旨を燃料電池２００に通知する。燃料電池２００は、停電時において、蓄電池１００から満充電の旨が通知されるまでは、定格出力運転を行う。これにより、停電時において蓄電池１００を速やかに満充電の状態まで充電できるため、その後に燃料電池２００が発電不能な状態になっても、蓄電池１００により特定負荷４０を動作させることができる。
【００７８】
本実施形態では、燃料電池２００は、停電時において、蓄電池１００から満充電の旨が通知されると、定格出力運転から負荷追従運転又はアイドリング運転に切り替える。これにより、蓄電池１００を満充電の状態にした後、燃料電池２００が必要以上に発電を行うことを防止できる。
【００７９】
（５）その他の実施形態
この開示の一部をなす記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。
【００８０】
例えば、上述した実施形態において蓄電池制御部１０３及び燃料電池制御部２１３のそれぞれが実施していた制御の少なくとも一部を、制御装置としてのＨＥＭＳ３００が実施する構成としてもよい。この場合、ＨＥＭＳ３００は各種の情報を宅内ネットワークＮＷ１経由で収集し、収集した情報に基づいて、上述した各種の制御を行う。
【００８１】
また、上述した実施形態では、需要家としての住宅Ｈを例示し、住宅Ｈ単位で電力管理を行う制御装置であるＨＥＭＳ３００に関して説明した。しかしながら、ＨＥＭＳ３００に限らず、需要家としてのビルを対象としたＢＥＭＳ、需要家としての工場を対象としたＦＥＭＳ、又は需要家としての店舗を対象としたＳＥＭＳなどであってもよい。
【符号の説明】
【００８２】
Ｈ…住宅、Ｌ１…単相３線式電源ライン、Ｌ１ａ…単相３線式系統ライン、Ｌ１ｂ…単相３線式蓄電池ライン、Ｌ１ｃ…単相３線式燃料電池ライン、Ｌ２…単相２線式電源ライン、Ｌ２ａ…単相２線式蓄電池ライン、Ｌ２ｂ…単相２線式燃料電池ライン、ＮＷ１…宅内ネットワーク、ＮＷ２…外部ネットワーク、１…系統電源、１０…スマートメータ、２０…分電盤、３０…一般負荷、４０…特定負荷、１００…蓄電池、１０１…蓄電池本体、１０２…蓄電池ＰＣＳ、１０３…蓄電池制御部、２００…燃料電池、２０１，２０２…センサ、２１０…発電ユニット、２１１…発電ユニット本体、２１２…燃料電池ＰＣＳ、２１３…燃料電池制御部、２２０…貯湯ユニット、３００…ＨＥＭＳ
【図１】
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【図２】
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