(57)【要約】  【課題】  複数の電力需要者間で電力需要量が大きく変動する場合であっても、効率よく電力を供給することができるよう燃料電池の発電量を制御することができる発電量制御システム、発電量制御方法、及び演算装置を提供する。  【解決手段】  発電した電力を搬送する電力線で互いに接続され、浄化水素を単一の改質器から一括して供給され、データを送受信することが可能な制御装置で受信した信号により発電量が制御される複数の燃料電池と、複数の燃料電池に係る制御装置とデータを送受信することが可能に接続された複数の演算装置とを用いる発電量制御方法において、一の演算装置は、他の演算装置から、電力負荷を取得し、取得した電力負荷の総計を算出し、算出した電力負荷の総計に基づいて一燃料電池当たりの平均発電負荷を算出し、算出した平均発電負荷に基づいて、発電量を指示する発電量指示信号を、複数の燃料電池に係る制御装置へ送信する。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電した電力を搬送する電力線で互いに接続され、浄化水素を単一の改質器から一括して供給され、データを送受信することが可能な制御装置で受信した信号により発電量が制御される複数の燃料電池と、
該複数の燃料電池に係る制御装置とデータを送受信することが可能に接続された複数の演算装置と
を備えた発電量制御システムにおいて、
一の演算装置は、
他の演算装置から、電力負荷を取得する手段と、
取得した電力負荷の総計を算出する手段と、
算出した電力負荷の総計に基づいて一燃料電池当たりの平均発電負荷を算出する手段と、
算出した平均発電負荷に基づいて、発電量を指示する発電量指示信号を、前記複数の燃料電池に係る制御装置へ送信する手段と
を備えることを特徴とする発電量制御システム。
【請求項２】
発電した電力を搬送する電力線で互いに接続され、浄化水素を単一の改質器から一括して供給され、データを送受信することが可能な制御装置で受信した信号により発電量が制御される複数の燃料電池と、
該複数の燃料電池に係る制御装置とデータを送受信することが可能に接続された複数の演算装置と
を備えた発電量制御システムにおいて、
一の演算装置は、
他の演算装置から、電力負荷を取得する手段と、
取得した電力負荷の総計を算出する手段と、
算出した電力負荷の総計及び所与の燃料電池ごとの最大発電量に基づいて、稼動する燃料電池の数を算出する手段と、
算出した数の燃料電池に係る制御装置へ、発電量を指示する発電量指示信号を送信する手段と
を備えることを特徴とする発電量制御システム。
【請求項３】
前記一の演算装置は、
燃料電池１基当たりの最大発電量が略同一である場合、
算出した電力負荷の総計を燃料電池一基当たりの最大発電量で除した剰余が、燃料電池一基当たりの最大発電量より小さい所定の発電量Ｘより大きいか否かを判断する手段と、
該手段で大きいと判断した場合、稼動する燃料電池の数を増加させる手段と、
算出した電力負荷の総計を燃料電池一基当たりの最大発電量で除した剰余が、所定の発電量Ｙ（Ｙ＜Ｘ）より小さいか否かを判断する手段と、
該手段で小さいと判断した場合、稼動する燃料電池の数を減少させる手段と
を備えることを特徴とする請求項２記載の発電量制御システム。
【請求項４】
発電した電力を搬送する電力線で互いに接続され、浄化水素を単一の改質器から一括して供給され、データを送受信することが可能な制御装置で受信した信号により発電量が制御される複数の燃料電池と、
該複数の燃料電池に係る制御装置とデータを送受信することが可能に接続された複数の演算装置と
を備えた発電量制御システムにおいて、
一の演算装置は、
他の演算装置から電力負荷に比して不足している不足電力量を取得する手段と、
前記複数の燃料電池に係る制御装置から発電量の余力を取得する手段と、
取得した不足電力量及び発電量の余力を記憶手段に記憶する手段と、
発電量の余力の供給先である電力需要者に係る演算装置を、不足電力量を取得した演算装置から選択する手段と、
不足電力量を補う一又は複数の燃料電池を、発電量の余力を取得した制御装置に係る燃料電池から選択する手段と、
選択した一又は複数の燃料電池に係る制御装置へ、選択した一又は複数の演算装置に係る電力需要者に対して供給する電力の発電量を指示する発電量指示信号を送信する手段と
を備えることを特徴とする発電量制御システム。
【請求項５】
電力需要者に係る複数の演算装置から取得した不足電力量の総計を算出する手段と、
算出した不足電力量の総計を補う発電量まで発電量を増加させる一又は複数の燃料電池を選択する手段と、
算出した不足電力量の総計を、選択した燃料電池の発電量の余力に応じて比例配分する手段と、
該手段で選択した一又は複数の燃料電池に係る制御装置へ、比例配分した不足電力量の総計を加算した発電量を指示する発電量指示信号を送信する手段と
を備えることを特徴とする請求項４記載の発電量制御システム。
【請求項６】
発電した電力を搬送する電力線で互いに接続され、浄化水素を単一の改質器から一括して供給され、データを送受信することが可能な制御装置で受信した信号により発電量が制御される複数の燃料電池と、
該複数の燃料電池に係る制御装置とデータを送受信することが可能に接続された複数の演算装置とを用いる発電量制御方法において、
一の演算装置は、
他の演算装置から、電力負荷を取得し、
取得した電力負荷の総計を算出し、
算出した電力負荷の総計に基づいて一燃料電池当たりの平均発電負荷を算出し、
算出した平均発電負荷に基づいて、発電量を指示する発電量指示信号を、前記複数の燃料電池に係る制御装置へ送信することを特徴とする発電量制御方法。
【請求項７】
発電した電力を搬送する電力線で互いに接続され、浄化水素を単一の改質器から一括して供給され、データを送受信することが可能な制御装置で受信した信号により発電量が制御される複数の燃料電池と、
該複数の燃料電池に係る制御装置とデータを送受信することが可能に接続された複数の演算装置とを用いる発電量制御方法において、
一の演算装置は、
他の演算装置から、電力負荷を取得し、
取得した電力負荷の総計を算出し、
算出した電力負荷の総計及び所与の燃料電池ごとの最大発電量に基づいて、稼動する燃料電池の数を算出し、
算出した数の燃料電池に係る制御装置へ、発電量を指示する発電量指示信号を送信することを特徴とする発電量制御方法。
【請求項８】
前記一の演算装置は、
燃料電池１基当たりの最大発電量が略同一である場合、
算出した電力負荷の総計を燃料電池一基当たりの最大発電量で除した剰余が、燃料電池一基当たりの最大発電量より小さい所定の発電量Ｘより大きいか否かを判断し、
大きいと判断した場合、稼動する燃料電池の数を増加させ、
算出した電力負荷の総計を燃料電池一基当たりの最大発電量で除した剰余が、所定の発電量Ｙ（Ｙ＜Ｘ）より小さいか否かを判断し、
小さいと判断した場合、稼動する燃料電池の数を減少させることを特徴とする請求項７記載の発電量制御方法。
【請求項９】
発電した電力を搬送する電力線で互いに接続され、浄化水素を単一の改質器から一括して供給され、データを送受信することが可能な制御装置で受信した信号により発電量が制御される複数の燃料電池と、
該複数の燃料電池に係る制御装置とデータを送受信することが可能に接続された複数の演算装置とを用いる発電量制御方法において、
一の演算装置は、
他の演算装置から電力負荷に比して不足している不足電力量を取得し、
前記複数の燃料電池に係る制御装置から発電量の余力を取得し、
取得した不足電力量及び発電量の余力を記憶手段に記憶し、
発電量の余力の供給先である電力需要者に係る演算装置を、不足電力量を取得した演算装置から選択し、
不足電力量を補う一又は複数の燃料電池を、発電量の余力を取得した制御装置に係る燃料電池から選択し、
選択した一又は複数の燃料電池に係る制御装置へ、選択した一又は複数の演算装置に係る電力需要者に対して供給する電力の発電量を指示する発電量指示信号を送信することを特徴とする発電量制御方法。
【請求項１０】
電力需要者に係る複数の演算装置から取得した不足電力量の総計を算出し、
算出した不足電力量の総計を補う発電量まで発電量を増加させる一又は複数の燃料電池を選択し、
算出した不足電力量の総計を、選択した燃料電池の発電量の余力に応じて比例配分し、
選択した一又は複数の燃料電池に係る制御装置へ、比例配分した不足電力量の総計を加算した発電量を指示する発電量指示信号を送信することを特徴とする請求項９記載の発電量制御方法。
【請求項１１】
発電した電力を搬送する電力線で互いに接続され、浄化水素を単一の改質器から一括して供給される複数の燃料電池の発電量を制御する制御装置と、データを送受信することが可能に接続された演算装置において、
外部から、電力負荷を取得する手段と、
取得した電力負荷の総計を算出する手段と、
算出した電力負荷の総計に基づいて一燃料電池当たりの平均発電負荷を算出する手段と、
算出した平均発電負荷に基づいて、発電量を指示する発電量指示信号を、前記複数の燃料電池に係る制御装置へ送信する手段と
を備えることを特徴とする演算装置。
【請求項１２】
発電した電力を搬送する電力線で互いに接続され、浄化水素を単一の改質器から一括して供給される複数の燃料電池の発電量を制御する制御装置と、データを送受信することが可能に接続された演算装置において、
外部から、電力負荷を取得する手段と、
取得した電力負荷の総計を算出する手段と、
算出した電力負荷の総計及び所与の燃料電池ごとの最大発電量に基づいて、稼動する燃料電池の数を算出する手段と、
算出した数の燃料電池に係る制御装置へ、発電量を指示する発電量指示信号を送信する手段と
を備えることを特徴とする演算装置。
【請求項１３】
燃料電池１基当たりの最大発電量が略同一である場合、
算出した電力負荷の総計を燃料電池一基当たりの最大発電量で除した剰余が、燃料電池一基当たりの最大発電量より小さい所定の発電量Ｘより大きいか否かを判断する手段と、
該手段で大きいと判断した場合、稼動する燃料電池の数を増加させる手段と、
算出した電力負荷の総計を燃料電池一基当たりの最大発電量で除した剰余が、所定の発電量Ｙ（Ｙ＜Ｘ）より小さいか否かを判断する手段と、
該手段で小さいと判断した場合、稼動する燃料電池の数を減少させる手段と
を備えることを特徴とする請求項１２記載の演算装置。
【請求項１４】
発電した電力を搬送する電力線で互いに接続され、浄化水素を単一の改質器から一括して供給される複数の燃料電池の発電量を制御する制御装置と、データを送受信することが可能に接続された演算装置において、
外部から電力負荷に比して不足している不足電力量を取得する手段と、
前記複数の燃料電池に係る制御装置から発電量の余力を取得する手段と、
取得した不足電力量及び発電量の余力を記憶手段に記憶する手段と、
発電量の余力の供給先を、不足電力量の取得先から選択する手段と、
不足電力量を補う一又は複数の燃料電池を、記憶してある発電量の余力の取得先から選択する手段と、
選択した一又は複数の燃料電池に係る制御装置へ、選択した一又は複数の供給先に対して供給する電力の発電量を指示する発電量指示信号を送信する手段と
を備えることを特徴とする演算装置。
【請求項１５】
外部から取得した不足電力量の総計を算出する手段と、
算出した不足電力量の総計を補う発電量まで発電量を増加させる一又は複数の燃料電池を選択する手段と、
算出した不足電力量の総計を、選択した燃料電池の発電量の余力に応じて比例配分する手段と、
該手段で選択した一又は複数の燃料電池に係る制御装置へ、比例配分した不足電力量の総計を加算した発電量を指示する発電量指示信号を送信する手段と
を備えることを特徴とする請求項１４記載の演算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力需要者に対する燃料電池による電力の供給量を制御する発電量制御システム、発電量制御方法、及び演算装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギの需要量が増加すると共に、環境問題への関心も高まっている。環境問題及び需要量増加の両方に対処すべく、エネルギの利用効率の高い燃料電池及び該燃料電池による発電の際に生じる排熱を給湯又は暖房等に利用するコジェネレーションシステムが多々開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
コジェネレーションシステムで用いる燃料電池は、高分子電解質（ＰＥＦＣ）形で最高出力が１ＫＷの燃料電池が主流であり、ＰＥＦＣスタック（発電モジュール）、都市ガス等の化石燃料から水素リッチガスを生成する改質器、ＰＥＦＣスタック及び改質器からの排熱を回収する熱交換器等で構成されている。
【０００４】
燃料電池は、集合住宅に設置することも、一戸建て住居に設置することも可能である。例えば図１３は、一戸建て住居群（４戸）に対して４基の燃料電池を設置した場合の模式図である。図１３の例では、各住居に対して燃料電池を１基設置することにより、各住居における電力負荷の変動を、対応する燃料電池の発電量を変動させることで吸収しており、燃料電池の発電効率の向上を図っている。
【特許文献１】特開２００２−２８９２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したような燃料電池を用いたコジェネレーションシステムは、燃料電池が電力を生成する際に発生した熱を利用して温水又は蒸気を生成しており、エネルギ利用効率は、通常の発電機よりも高い。しかし、各住居における電力負荷の変動は多種多様であり、対応する燃料電池の発電量を大きく変動させる。したがって、生成された電力及び温水が均等に使用されることは少なく、例えば電力だけを使用して温水を使用しないこと、又は温水だけを使用して電力を使用しないことが多い。したがって、燃料電池を含むシステム全体のエネルギ利用効率は、設計されたように高くならない。これは、集合住宅に設置した場合であっても、複数の一戸建て住居に設置した場合であっても同様である。
【０００６】
すなわち、各住居、各棟単位で燃料電池の発電量を制御することはできるものの、電力負荷が小さい場合は余剰発電量が発生し、大きい場合には不足電力量が生じるおそれがある。しかし、燃料電池相互間で電力を補完し合うことができないことから、電力負荷が大きく変動した場合に対応しきれない場合が生じるという問題点があった。
【０００７】
また、住民が外出等した場合、電力負荷は大きく減少し、場合によっては燃料電池を停止する方が発電効率が高くなる場合も生じる。すなわち、燃料電池のオンオフを頻繁に行う場合、燃料電池の発電効率が大きく劣化することから、燃料電池のオンオフが生じる状況を未然に回避することが好ましい。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、複数の電力需要者間で電力負荷が大きく変動する場合であっても、効率よく電力を供給することができるよう燃料電池の発電量を制御することができる発電量制御システム、発電量制御方法、及び演算装置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】
上記目的を達成するために第１発明に係る発電量制御システムは、発電した電力を搬送する電力線で互いに接続され、浄化水素を単一の改質器から一括して供給され、データを送受信することが可能な制御装置で受信した信号により発電量が制御される複数の燃料電池と、該複数の燃料電池に係る制御装置とデータを送受信することが可能に接続された複数の演算装置とを備えた発電量制御システムにおいて、一の演算装置は、他の演算装置から、電力負荷を取得する手段と、取得した電力負荷の総計を算出する手段と、算出した電力負荷の総計に基づいて一燃料電池当たりの平均発電負荷を算出する手段と、算出した平均発電負荷に基づいて、発電量を指示する発電量指示信号を、前記複数の燃料電池に係る制御装置へ送信する手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第２発明に係る発電量制御システムは、発電した電力を搬送する電力線で互いに接続され、浄化水素を単一の改質器から一括して供給され、データを送受信することが可能な制御装置で受信した信号により発電量が制御される複数の燃料電池と、該複数の燃料電池に係る制御装置とデータを送受信することが可能に接続された複数の演算装置とを備えた発電量制御システムにおいて、一の演算装置は、他の演算装置から、電力負荷を取得する手段と、取得した電力負荷の総計を算出する手段と、算出した電力負荷の総計及び所与の燃料電池ごとの最大発電量に基づいて、稼動する燃料電池の数を算出する手段と、算出した数の燃料電池に係る制御装置へ、発電量を指示する発電量指示信号を送信する手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第３発明に係る発電量制御システムは、第２発明において、前記一の演算装置は、燃料電池１基当たりの最大発電量が略同一である場合、算出した電力負荷の総計を燃料電池一基当たりの最大発電量で除した剰余が、燃料電池一基当たりの最大発電量より小さい所定の発電量Ｘより大きいか否かを判断する手段と、該手段で大きいと判断した場合、稼動する燃料電池の数を増加させる手段と、算出した電力負荷の総計を燃料電池一基当たりの最大発電量で除した剰余が、所定の発電量Ｙ（Ｙ＜Ｘ）より小さいか否かを判断する手段と、該手段で小さいと判断した場合、稼動する燃料電池の数を減少させる手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第４発明に係る発電量制御システムは、発電した電力を搬送する電力線で互いに接続され、浄化水素を単一の改質器から一括して供給され、データを送受信することが可能な制御装置で受信した信号により発電量が制御される複数の燃料電池と、該複数の燃料電池に係る制御装置とデータを送受信することが可能に接続された複数の演算装置とを備えた発電量制御システムにおいて、一の演算装置は、他の演算装置から電力負荷に比して不足している不足電力量を取得する手段と、前記複数の燃料電池に係る制御装置から発電量の余力を取得する手段と、取得した不足電力量及び発電量の余力を記憶手段に記憶する手段と、発電量の余力の供給先である電力需要者に係る演算装置を、不足電力量を取得した演算装置から選択する手段と、不足電力量を補う一又は複数の燃料電池を、発電量の余力を取得した制御装置に係る燃料電池から選択する手段と、選択した一又は複数の燃料電池に係る制御装置へ、選択した一又は複数の演算装置に係る電力需要者に対して供給する電力の発電量を指示する発電量指示信号を送信する手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第５発明に係る発電量制御システムは、第４発明において、電力需要者に係る複数の演算装置から取得した不足電力量の総計を算出する手段と、算出した不足電力量の総計を補う発電量まで発電量を増加させる一又は複数の燃料電池を選択する手段と、算出した不足電力量の総計を、選択した燃料電池の発電量の余力に応じて比例配分する手段と、該手段で選択した一又は複数の燃料電池に係る制御装置へ、比例配分した不足電力量の総計を加算した発電量を指示する発電量指示信号を送信する手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、第６発明に係る発電量制御方法は、発電した電力を搬送する電力線で互いに接続され、浄化水素を単一の改質器から一括して供給され、データを送受信することが可能な制御装置で受信した信号により発電量が制御される複数の燃料電池と、該複数の燃料電池に係る制御装置とデータを送受信することが可能に接続された複数の演算装置とを用いる発電量制御方法において、一の演算装置は、他の演算装置から、電力負荷を取得し、取得した電力負荷の総計を算出し、算出した電力負荷の総計に基づいて一燃料電池当たりの平均発電負荷を算出し、算出した平均発電負荷に基づいて、発電量を指示する発電量指示信号を、前記複数の燃料電池に係る制御装置へ送信することを特徴とする。
【００１５】
また、第７発明に係る発電量制御方法は、発電した電力を搬送する電力線で互いに接続され、浄化水素を単一の改質器から一括して供給され、データを送受信することが可能な制御装置で受信した信号により発電量が制御される複数の燃料電池と、該複数の燃料電池に係る制御装置とデータを送受信することが可能に接続された複数の演算装置とを用いる発電量制御方法において、一の演算装置は、他の演算装置から、電力負荷を取得し、取得した電力負荷の総計を算出し、算出した電力負荷の総計及び所与の燃料電池ごとの最大発電量に基づいて、稼動する燃料電池の数を算出し、算出した数の燃料電池に係る制御装置へ、発電量を指示する発電量指示信号を送信することを特徴とする。
【００１６】
また、第８発明に係る発電量制御方法は、第７発明において、前記一の演算装置は、燃料電池１基当たりの最大発電量が略同一である場合、算出した電力負荷の総計を燃料電池一基当たりの最大発電量で除した剰余が、燃料電池一基当たりの最大発電量より小さい所定の発電量Ｘより大きいか否かを判断し、大きいと判断した場合、稼動する燃料電池の数を増加させ、算出した電力負荷の総計を燃料電池一基当たりの最大発電量で除した剰余が、所定の発電量Ｙ（Ｙ＜Ｘ）より小さいか否かを判断し、小さいと判断した場合、稼動する燃料電池の数を減少させることを特徴とする。
【００１７】
また、第９発明に係る発電量制御方法は、発電した電力を搬送する電力線で互いに接続され、浄化水素を単一の改質器から一括して供給され、データを送受信することが可能な制御装置で受信した信号により発電量が制御される複数の燃料電池と、該複数の燃料電池に係る制御装置とデータを送受信することが可能に接続された複数の演算装置とを用いる発電量制御方法において、一の演算装置は、他の演算装置から電力負荷に比して不足している不足電力量を取得し、前記複数の燃料電池に係る制御装置から発電量の余力を取得し、取得した不足電力量及び発電量の余力を記憶手段に記憶し、発電量の余力の供給先である電力需要者に係る演算装置を、不足電力量を取得した演算装置から選択し、不足電力量を補う一又は複数の燃料電池を、発電量の余力を取得した制御装置に係る燃料電池から選択し、選択した一又は複数の燃料電池に係る制御装置へ、選択した一又は複数の演算装置に係る電力需要者に対して供給する電力の発電量を指示する発電量指示信号を送信することを特徴とする。
【００１８】
また、第１０発明に係る発電量制御方法は、第９発明において、電力需要者に係る複数の演算装置から取得した不足電力量の総計を算出し、算出した不足電力量の総計を補う発電量まで発電量を増加させる一又は複数の燃料電池を選択し、算出した不足電力量の総計を、選択した燃料電池の発電量の余力に応じて比例配分し、選択した一又は複数の燃料電池に係る制御装置へ、比例配分した不足電力量の総計を加算した発電量を指示する発電量指示信号を送信することを特徴とする。
【００１９】
また、第１１発明に係る演算装置は、発電した電力を搬送する電力線で互いに接続され、浄化水素を単一の改質器から一括して供給される複数の燃料電池の発電量を制御する制御装置と、データを送受信することが可能に接続された演算装置において、外部から、電力負荷を取得する手段と、取得した電力負荷の総計を算出する手段と、算出した電力負荷の総計に基づいて一燃料電池当たりの平均発電負荷を算出する手段と、算出した平均発電負荷に基づいて、発電量を指示する発電量指示信号を、前記複数の燃料電池に係る制御装置へ送信する手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
また、第１２発明に係る演算装置は、発電した電力を搬送する電力線で互いに接続され、浄化水素を単一の改質器から一括して供給される複数の燃料電池の発電量を制御する制御装置と、データを送受信することが可能に接続された演算装置において、外部から、電力負荷を取得する手段と、取得した電力負荷の総計を算出する手段と、算出した電力負荷の総計及び所与の燃料電池ごとの最大発電量に基づいて、稼動する燃料電池の数を算出する手段と、算出した数の燃料電池に係る制御装置へ、発電量を指示する発電量指示信号を送信する手段とを備えることを特徴とする。
【００２１】
また、第１３発明に係る演算装置は、第１２発明において、燃料電池１基当たりの最大発電量が略同一である場合、算出した電力負荷の総計を燃料電池一基当たりの最大発電量で除した剰余が、燃料電池一基当たりの最大発電量より小さい所定の発電量Ｘより大きいか否かを判断する手段と、該手段で大きいと判断した場合、稼動する燃料電池の数を増加させる手段と、算出した電力負荷の総計を燃料電池一基当たりの最大発電量で除した剰余が、所定の発電量Ｙ（Ｙ＜Ｘ）より小さいか否かを判断する手段と、該手段で小さいと判断した場合、稼動する燃料電池の数を減少させる手段とを備えることを特徴とする。
【００２２】
また、第１４発明に係る演算装置は、発電した電力を搬送する電力線で互いに接続され、浄化水素を単一の改質器から一括して供給される複数の燃料電池の発電量を制御する制御装置と、データを送受信することが可能に接続された演算装置において、外部から電力負荷に比して不足している不足電力量を取得する手段と、前記複数の燃料電池に係る制御装置から発電量の余力を取得する手段と、取得した不足電力量及び発電量の余力を記憶手段に記憶する手段と、発電量の余力の供給先を、不足電力量の取得先から選択する手段と、不足電力量を補う一又は複数の燃料電池を、記憶してある発電量の余力の取得先から選択する手段と、選択した一又は複数の燃料電池に係る制御装置へ、選択した一又は複数の供給先に対して供給する電力の発電量を指示する発電量指示信号を送信する手段とを備えることを特徴とする。
【００２３】
また、第１５発明に係る演算装置は、第１４発明において、外部から取得した不足電力量の総計を算出する手段と、算出した不足電力量の総計を補う発電量まで発電量を増加させる一又は複数の燃料電池を選択する手段と、算出した不足電力量の総計を、選択した燃料電池の発電量の余力に応じて比例配分する手段と、該手段で選択した一又は複数の燃料電池に係る制御装置へ、比例配分した不足電力量の総計を加算した発電量を指示する発電量指示信号を送信する手段とを備えることを特徴とする。
【００２４】
第１発明、第６発明、及び第１１発明では、複数の燃料電池に係る制御装置とデータを送受信することが可能に接続された一の演算装置が、他の演算装置から電力負荷を取得し、取得した電力負荷の総計を算出し、算出した電力負荷の総計に基づいて一燃料電池当たりの平均発電負荷を算出する。そして、算出した平均発電負荷に基づいて、発電量を指示する発電量指示信号を、複数の燃料電池に係る制御装置へ送信し、各燃料電池は制御装置で受信した発電量指示信号に従って発電する。これにより、電力負荷の総計に基づいて燃料電池ごとの発電量を算出することで、燃料電池ごとの発電負荷を略均等にすることができ、燃料電池相互間で電力を補完し合うことにより、電力需要者ごとの電力負荷の変動に柔軟に対応することが可能となる。
【００２５】
第２発明、第７発明、及び第１２発明では、複数の燃料電池に係る制御装置とデータを送受信することが可能に接続された一の演算装置が、他の演算装置から電力負荷を取得し、取得した電力負荷の総計を算出し、算出した電力負荷の総計及び所与の燃料電池ごとの最大発電量に基づいて、稼動する燃料電池の数を算出する。そして、算出した数の燃料電池に係る制御装置へ、発電量を指示する発電量指示信号を送信し、各燃料電池は受信した発電量指示信号に従って発電する。これにより、電力負荷の総計に基づいて、例えば電力負荷の総計を充足するために稼動する燃料電池の最小数を燃料電池ごとの最大発電量に基づいて算出することで、電力負荷によっては、すべての燃料電池を稼動する必要がなく、燃料電池相互間で電力を補完し合うことにより、電力需要者ごとの電力負荷の変動に柔軟に対応することが可能となる。
【００２６】
第３発明、第８発明、及び第１３発明では、燃料電池の最大発電量が略同一である場合、算出した電力負荷の総計を燃料電池一基当たりの最大発電量で除した剰余が、燃料電池一基当たりの最大発電量より小さい所定の発電量Ｘより大きいとき、すなわち最大発電量に到達する前に他の燃料電池を新たに稼動する。また、算出した電力負荷の総計を燃料電池一基当たりの最大発電量で除した剰余が、所定の発電量Ｙ（Ｙ＜Ｘ）より小さいとき、すなわち発電量がゼロになる前に発電量の小さい燃料電池を停止する。これにより、最大発電量の倍数近傍で電力負荷の総計が上下動する場合、新たな燃料電池の起動・停止が頻繁に行われることを未然に防止することができ、燃料電池の発電効率を高く維持することが可能となる。
【００２７】
第４発明、第９発明、及び第１４発明では、複数の燃料電池に係る制御装置とデータを送受信することが可能に接続された一の演算装置が、他の演算装置から電力負荷に比して不足している不足電力量を取得し、複数の燃料電池に係る制御装置から発電量の余力を取得し、取得した不足電力量及び発電量の余力を記憶手段に記憶する。そして、発電量の余力の供給先である電力需要者に係る演算装置を、不足電力量を取得した演算装置から選択し、不足電力量を補う一又は複数の燃料電池を、発電量の余力を取得した制御装置に係る燃料電池から選択し、選択した一又は複数の燃料電池に係る制御装置へ、選択した一又は複数の演算装置に係る電力需要者に対して供給する電力の発電量を指示する発電量指示信号を送信し、発電量の余力により不足している電力を補う。これにより、電力需要者に係る電力負荷が不足していることを検知した場合、その時点で発電量の余力を有している燃料電池から不足電力を補うことができ、適応制御を行うことにより燃料電池の過稼動又は電力不足の発生を未然に防止することが可能となる。
【００２８】
第５発明、第１０発明、及び第１５発明では、電力需要者に係る複数の演算装置から取得した不足電力量の総計を算出し、算出した不足電力量の総計を補う発電量まで発電量を増加させる一又は複数の燃料電池を選択し、算出した不足電力量の総計を、選択した燃料電池の発電量の余力に応じて比例配分し、選択した一又は複数の燃料電池に係る制御装置へ、比例配分した不足電力量の総計を加算した発電量を指示する発電量指示信号を送信する。これにより、電力需要者に係る電力負荷が不足したことを検知した場合、発電量の余力が大きい燃料電池ほどより多くの電力を供給することで、発電負荷が過剰になることなく不足電力量を補うことができ、フィードバック制御により発電システム全体の電力不足の発生を未然に防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
第１発明、第６発明、及び第１１発明によれば、電力負荷の総計に基づいて燃料電池ごとの発電量を算出することで、燃料電池ごとの発電負荷を略均等にすることができ、燃料電池相互間で電力を補完し合うことにより、電力需要者ごとの電力負荷の変動に柔軟に対応することが可能となる。
【００３０】
第２発明、第７発明、及び第１２発明によれば、電力負荷の総計に基づいて、例えば電力負荷の総計を充足するために稼動する燃料電池の最小数を燃料電池ごとの最大発電量に基づいて算出することで、電力負荷によっては、すべての燃料電池を稼動する必要がなく、燃料電池相互間で電力を補完し合うことにより、電力需要者ごとの電力負荷の変動に柔軟に対応することが可能となる。
【００３１】
第３発明、第８発明、及び第１３発明によれば、最大発電量の倍数近傍で電力負荷の総計が上下動する場合、新たな燃料電池の起動・停止が頻繁に行われることを未然に防止することができ、燃料電池の発電効率を高く維持することが可能となる。
【００３２】
第４発明、第９発明、及び第１４発明によれば、電力需要者に係る電力負荷が不足したことを検知した場合、その時点で発電量の余力を有している燃料電池から不足電力を補うことができ、適応制御を行うことにより燃料電池の過稼動又は電力不足の発生を未然に防止することが可能となる。
【００３３】
第５発明、第１０発明、及び第１５発明によれば、電力需要者に係る電力負荷が不足したことを検知した場合、不足電力量を、発電量の余力が大きい燃料電池ほどより多くの電力を供給することで、発電負荷が過剰になることなく補うことができ、フィードバック制御により発電システム全体の電力不足の発生を未然に防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。以下の実施の形態では、一戸建て住居４戸に対して、燃料電池を４基設置してあり、４基の燃料電池に対して十分な水素を供給する改質装置（改質器）を備えている場合について説明する。ただし、斯かる設置形態に限定されるものではなく、住居数と燃料電池の設置台数とが相違しても良いし、一戸建て住居だけでなく、集合住宅に燃料電池を複数設置するものであっても良い。
【００３５】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１に係る発電量制御システムについて図面に基づいて具体的に説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る発電量制御システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施の形態１に係る発電量制御システムは、複数の演算装置１０と、複数の一戸建て住居に設けられた燃料電池２０、２０、・・・の発電量を制御する制御装置２４、２４、・・・とが、インターネット等の通信ネットワーク７４に接続されている。複数の燃料電池２０、２０、・・・に対して燃料となる水素を供給する改質装置４６を備えており、燃料電池２０、２０、・・・の発電量に対して十分な量の水素を供給することでができる。
【００３６】
演算装置１０は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータであり、少なくともＣＰＵ（中央処理装置）１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、インターネット等の通信ネットワーク７４に接続する通信手段１４、入力手段１５、及び出力手段１６で構成される。
【００３７】
ＣＰＵ１１は、内部バス１７を介して演算装置１０の上述したようなハードウェア各部と接続されており、上述したハードウェア各部を制御するとともに、ＲＯＭ１２に記憶されているプログラムに従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。
【００３８】
ＲＯＭ１２は、演算装置１０として機能させるために必要な各種のプログラムを記憶してある。ＲＡＭ１３は、ＤＲＡＭ等で構成され、ソフトウェアの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。
【００３９】
通信手段１４は内部バス１７に接続されており、インターネット等の通信ネットワーク７４と通信することができるよう接続することにより、処理に必要とされるデータを送受信する。また、通信手段１４は、買電電力計８１及び売電電力計８２と接続してあり、それぞれの電力計で検知した電力値を取得することができる。
【００４０】
入力手段１５は、マウス、タブレット等のポインティングデバイス、テキストデータを打鍵により入力するキーボード等である。出力手段１６は、画像を表示出力する液晶表示装置（ＬＣＤ）、表示ディスプレイ（ＣＲＴ）等の表示装置である。出力手段１６としてタッチディスプレイを用いる場合、入力手段１５と一体化することができる。
【００４１】
演算装置１０、１０、・・・は、コジェネレーション装置等の燃料電池２０、２０、・・・の発電量を制御する制御装置２４、２４、・・・と接続されている。なお、本明細書で「燃料電池」とは、発電装置である燃料電池本体を核としたエネルギ生成装置から、水素を供給する改質装置（改質器）４６を除いた部分全体の総称を意味する。本実施の形態１では、１０ｋＷ以下の定格発電出力が可能である。図２は、本発明の実施の形態１に係る発電量制御システムの燃料電池２０の構成を示すブロック図である。
【００４２】
燃料電池２０は、電力及び熱（温水）を生成するエネルギ生成部２２と、通信ネットワーク７４を介して外部との通信制御を行う通信Ｉ／Ｆ２８と、エネルギ生成部２２及び通信Ｉ／Ｆ２８の制御を含む各種処理を実行する制御部２６とを備える。燃料電池２０は、制御装置２４を介して演算装置１０と通信を行い、受信した信号に基づいて発電量を制御される。また、発電量の変動に左右されること無く、十分な量の浄化水素が、改質装置４６から供給される。
【００４３】
図３は、エネルギ生成部２２の一例を示すブロック図である。エネルギ生成部２２は、ＰＥＦＣ（固体高分子電解質型燃料電池）又はＳＯＦＣ（固体電解質型燃料電池）等の燃料電池本体９０を発電装置として備えており、燃料電池本体９０の発電時の排熱を使用して、電力及び温水（加熱された熱媒体）を生成する。燃料電池本体９０は、外部に備えている改質装置４６から浄化水素が供給されると共に、空気供給装置４４から空気が供給され、直流電力、排空気及び排水素を生成する。
【００４４】
生成された直流電力は、変換装置９２で交流電力に変換され、分電盤５４を介して電力需要者である各住居内に供給（Ｓから入力、Ｔから出力）される。生成された排空気は、排熱回収装置９４に送られ、貯湯槽９６の水の加熱に使用される。加熱された温水は、３方弁５０を介して各住居内に供給（αから入力、βから出力）される。また、生成された排水素は、３方弁３０を介して外部に備えている改質装置４６へ送られ（ａから入力、ｂから出力）、浄化水素として再使用される。
【００４５】
分電盤５４は、配電網（電力線）６２に接続されている。制御部２６により、分電盤５４を制御して、生成した電力（交流電力）を配電網６２に供給（Ｓから入力、Ｕから出力）する、あるいは配電網６２から電力を受取ってユーザ宅内に供給（Ｕから入力、Ｔから出力）することが可能である。
【００４６】
３方弁５０は、ポンプ５２を介して温水配管網（熱媒体用配管）６４に接続されている。制御部２６により、３方弁５０及びポンプ５２を制御して、生成した温水を温水配管網６４に供給（αから入力、γから出力）する、あるいは温水配管網６４から温水を受取って各住居内に供給（γから入力、βから出力）することが可能である。
【００４７】
また、３方弁３０は、調圧器３２（熱交換器３４）を介してガス配管網（水素配管）６０に接続されている。制御部２６により、３方弁３０及び調圧器３２を制御して、生成された排水素をガス配管網６０に供給（ａから入力、ｃから出力）する、あるいはガス配管網６０から排水素を受取って、熱交換器３４を通して外部に備えている改質装置４６に供給（ｃから入力、ｂから出力）することが可能である。
【００４８】
排水素は高温（ＰＥＦＣの場合は７０〜１００℃、ＳＯＦＣの場合は８００〜１０００℃）であるため、熱交換器３４によって、貯湯槽９６内の温水の加熱に使用することができる。また、排水素を、外部に備えている改質装置４６を通して燃料電池本体９０へ供給して発電に使用することもできる。ここで、熱交換器３４は、排熱回収装置９４と一体的に構成することが可能である。例えば、ガス配管網６０から受取った排水素を、排熱回収装置（加熱手段）９４を通して３方弁３０から外部に備えている改質装置４６に供給することが可能である。
【００４９】
図４は、本発明の実施の形態１に係る発電量制御システムの電力及び温水の搬送システムの一例を示すブロック図である。図４では、複数の燃料電池２０、２０、・・・が、ガス配管網６０、配電網６２及び温水配管網６４に接続されている。各燃料電池２０は、制御部２６により、ガス配管網６０を用いた排水素の受取及び供給と、配電網６２を用いた電力の受取及び供給と、温水配管網６４を用いた温水の受取及び供給を行うことができる。
【００５０】
例えば、制御装置２４は、演算装置１０のＣＰＵ１１によって通信手段１４から送信された受取指示信号（又は供給指示信号）を、通信Ｉ／Ｆ２８を介して受信し、受付けた受取指示信号（又は供給指示信号）に基づいて、制御部２６が動作を制御することにより、電力、温水、及び排水素を配電網６２、温水配管網６４、ガス配管網６０から夫々受取る（又は供給する）ことが可能となる。
【００５１】
演算装置１０の通信手段１４は、燃料電池２０の不足電力量に関する情報、又は発電量の余力である余剰発電量に関する情報を受付ける手段として動作する。受付けた不足電力量及び余剰発電量に関する情報は、ＣＰＵ１１によりＲＡＭ１３に記憶される。ＣＰＵ１１は、受付けた不足電力量及び余剰発電量に関する情報に基づいて、不足分の電力を供給する燃料電池２０の数を特定する手段、又は不足分の電力を供給する燃料電池２０を選択する手段として動作する。
【００５２】
演算装置１０のＣＰＵ１１は、各住居内での電力及び温水の使用状況、燃料電池２０の発電及び給湯に関する性能等に基づいて、生成すべき電力及び／又は熱媒体に基づく電力及び／又は熱媒体の不足又は余剰を判定する。例えば、電力を使用して温水を使用しない場合、温水は貯湯槽９６の温水量に応じて余剰と判定することができる。また、電力は、買電電力計８１で電力値を検出する場合には電力が不足していると、売電電力計８２で電力値を検出する場合には電力が余剰であると、それぞれ判定することができる。
【００５３】
演算装置１０のＲＡＭ１３には、燃料電池２０ごとの発電能力（最大発電量、余剰発電量等）に関する性能情報と、燃料電池２０が不足分の電力を供給する供給条件とが記憶されている。ＣＰＵ１１は、上述した不足電力量及び余剰発電量に関する情報と、性能情報及び供給条件を含む選択情報に基づいて、不足分の電力を供給する燃料電池２０を選択する。
【００５４】
次に、本実施の形態１に係る発電量制御システムを用いた燃料電池２０の発電量制御方法について説明する。図５は、本発明の実施の形態１に係る発電量制御システムの複数の燃料電池２０、２０、・・・と演算装置１０との接続を示す模式図であり、図６は、本発明の実施の形態１に係る発電量制御システムの演算装置１０のＣＰＵ１１の燃料電池２０、２０、・・・の発電量制御手順を示すフローチャートである。図５において、一の演算装置１０と他の演算装置１０、１０、・・・とを接続する通信線上の数値は、各住居の電力負荷の一例を示す数値であり、燃料電池２０、２０、・・・上の数値は、各燃料電池２０の最大発電量の一例を示す数値である。
【００５５】
本実施の形態１では、一戸建て住居の各住居に設置してある演算装置１０、１０、・・・のうち一の演算装置１０が、他の演算装置１０、１０、・・・と相互に通信可能に接続してあり、他の演算装置１０、１０、・・・が取得した不足電力量及び余剰発電量に関する情報と、性能情報及び供給条件を含む選択情報とを収集する。また、電力線２１を介して、燃料電池２０で発電した電力を相互に供給し合うことが可能となっている。
【００５６】
すなわち、一の演算装置１０のＣＰＵ１１は、一戸建て住居の各住居に設置してある他の演算装置１０、１０、・・・から電力負荷を受付け（ステップＳ６０１）、受付けた電力負荷の総計を算出する（ステップＳ６０２）。図５の例では、４戸に設置してある演算装置１０、１０、・・・から、電力負荷として順に、１ｋＷ、２ｋＷ、１ｋＷ、２ｋＷを受付け、総計６ｋＷと算出してＲＡＭ１３に記憶する。
【００５７】
ＣＰＵ１１は、算出した電力負荷の総計を、燃料電池２０、２０、・・・の最大発電量に応じて比例配分する（ステップＳ６０３）。図５の例では、４基の燃料電池２０、２０、・・・の最大発電量が、順に５ｋＷ、５ｋＷ、１ｋＷ、１ｋＷであることから、電力負荷の総計６ｋＷを比例配分することにより、順に２．５ｋＷ、２．５ｋＷ、０．５ｋＷ、０．５ｋＷと配分する。これにより、配分された電力を燃料電池２０ごとに発電した場合、各燃料電池２０の発電負荷は、いずれの燃料電池２０も５０％となり、負荷が過大又は過小となる燃料電池２０が生じることがない。
【００５８】
ＣＰＵ１１は、比例配分された電力負荷に対応した発電量を指示する発電量指示信号を、対応する燃料電池２０、２０、・・・の制御装置２４、２４、・・・に送出し（ステップＳ６０４）、発電量指示信号を受信した燃料電池２０、２０、・・・は、電力負荷を充足する量の発電を、各燃料電池２０の発電負荷が略均等になるように行うことが可能となる。
【００５９】
なお、燃料電池２０、２０、・・・の最大発電量が同一である場合、算出した電力負荷の総計を、燃料電池２０、２０、・・・の最大発電量に応じて比例配分する処理（ステップＳ６０３）は、電力負荷の総計を、設置してある燃料電池２０、２０、の総数で除算する処理となる。この場合、各燃料電池２０での発電量は均等となる。
【００６０】
以上のように本実施の形態１によれば、電力需要者である複数の一戸建て住居の電力負荷の総計に基づいて、電力を供給する燃料電池ごとの発電量を算出することで、燃料電池ごとの発電負荷を略均等にすることができ、燃料電池相互間で電力を補完し合うことにより、電力需要者ごとの電力負荷の変動に柔軟に対応することが可能となる。
【００６１】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２に係る発電量制御システムについて図面に基づいて具体的に説明する。実施の形態２に係る発電量制御システムの構成は実施の形態１と同様であることから、同一の符号を付することで詳細な説明を省略する。本実施の形態２は、燃料電池２０の発電量制御方法が実施の形態１と相違する。
【００６２】
図７は、本発明の実施の形態２に係る発電量制御システムの複数の燃料電池２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと演算装置１０との接続を示す模式図であり、図８は、本発明の実施の形態２に係る発電量制御システムの演算装置１０のＣＰＵ１１の燃料電池２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの発電量制御手順を示すフローチャートである。図７において、一の演算装置１０と他の演算装置１０、１０、・・・とを接続する通信線上の数値は、各住居の電力負荷の一例を示す数値であり、燃料電池２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ上の数値は、各燃料電池２０の最大発電量の一例を示す数値である。
【００６３】
実施の形態２では、実施の形態１と同様、一戸建て住居の各住居に設置してある演算装置１０、１０、・・・のうち一の演算装置１０が、他の演算装置１０、１０、・・・と相互に通信可能に接続してあり、他の演算装置１０、１０、・・・が取得した不足電力量及び余剰発電量に関する情報と、性能情報及び供給条件を含む選択情報とを収集する。また、電力線２１を介して、燃料電池２０で発電した電力を相互に供給し合うことが可能となっている。
【００６４】
すなわち、一の演算装置１０のＣＰＵ１１は、一戸建て住居の各住居に設置してある他の演算装置１０、１０、・・・から電力負荷を受付け（ステップＳ８０１）、受付けた電力負荷の総計を算出する（ステップＳ８０２）。図７の例では、４戸に設置してある演算装置１０、１０、・・・から、電力負荷として順に、１ｋＷ、２ｋＷ、１ｋＷ、２ｋＷを受付け、総計６ｋＷと算出してＲＡＭ１３に記憶する。
【００６５】
ＣＰＵ１１は、最大発電量が最大である燃料電池２０ａを選択し（ステップＳ８０３）、選択された一又は複数の燃料電池２０、２０、・・・の最大発電量の総計が電力負荷の総計を充足するか否かを判断する（ステップＳ８０４）。ＣＰＵ１１が、充足しないと判断した場合（ステップＳ８０４：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、次に最大発電量が大きい燃料電池２０ｂを選択し（ステップＳ８０５）、ステップＳ８０４へ戻し、上述した処理を繰り返す。
【００６６】
ＣＰＵ１１が、選択された一又は複数の燃料電池２０、２０、・・・の最大発電量の総計が電力負荷の総計を充足すると判断した場合（ステップＳ８０４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、選択された燃料電池２０、２０、・・・の制御装置２４、２４、・・・に対して、必要発電量に対応した発電量を指示する発電量指示信号を送出し（ステップＳ８０６）、発電量指示信号を受信した燃料電池２０、２０、・・・は、最大発電量が大きい燃料電池２０ａから順に１００％稼動するように電力負荷を充足する量の発電を行うことが可能となる。
【００６７】
図７の例では、４基の燃料電池２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの最大発電量が、順に５ｋＷ、５ｋＷ、１ｋＷ、１ｋＷであることから、電力負荷の総計６ｋＷを充足する燃料電池を最大発電量の大きい順に選択、すなわち燃料電池２０ａ、２０ｂを選択する。これにより、４基すべての燃料電池２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを稼動させること無く、選択された燃料電池２０ａ、２０ｂのみを稼動させることにより必要な電力負荷を充足することができる。
【００６８】
なお、燃料電池２０、２０、・・・の最大発電量が同一である場合、算出した電力負荷の総計を、稼動させる一又は複数の燃料電池２０、２０、・・・を選択する処理は、電力負荷の総計を、燃料電池一基当たりの最大発電量で除算した商に‘１’を加算した数の燃料電池を選択する処理となる。
【００６９】
以上のように本実施の形態２によれば、電力負荷の総計に基づいて、例えば電力負荷の総計を充足するために稼動する燃料電池２０、２０、・・・の最小数を燃料電池２０ごとの最大発電量に基づいて算出することで、電力負荷によっては、すべての燃料電池２０、２０、・・・を稼動する必要がなく、燃料電池相互間で電力を補完し合うことにより、電力需要者ごとの電力負荷の変動に柔軟に対応することが可能となる。
【００７０】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３に係る発電量制御システムについて図面に基づいて具体的に説明する。実施の形態３に係る発電量制御システムの構成は実施の形態２と同様であることから、同一の符号を付することで詳細な説明を省略する。本実施の形態３は、燃料電池２０の発電量制御方法が実施の形態２と相違する。
【００７１】
図９は、本発明の実施の形態３に係る発電量制御システムの演算装置１０のＣＰＵ１１の燃料電池２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの発電量制御手順を示すフローチャートである。実施の形態３では、実施の形態１、２と同様、一戸建て住居の各住居に設置してある演算装置１０、１０、・・・のうち一の演算装置１０が、他の演算装置１０、１０、・・・と相互に通信可能に接続してあり、他の演算装置１０、１０、・・・が取得した不足電力量及び余剰発電量に関する情報と、性能情報及び供給条件を含む選択情報とを収集する。また、電力線２１を介して、燃料電池２０で発電した電力を相互に供給し合うことが可能となっている。
【００７２】
すなわち、一の演算装置１０のＣＰＵ１１は、一戸建て住居の各住居に設置してある他の演算装置１０、１０、・・・から電力負荷を受付け（ステップＳ９０１）、受付けた電力負荷の総計を算出する（ステップＳ９０２）。図７の例では、４戸に設置してある演算装置１０、１０、・・・から、電力負荷として順に、１ｋＷ、２ｋＷ、１ｋＷ、２ｋＷを受付け、総計６ｋＷと算出してＲＡＭ１３に記憶する。
【００７３】
ＣＰＵ１１は、最大発電量が最大である燃料電池２０ａを選択し（ステップＳ９０３）、選択された一又は複数の燃料電池２０、２０、・・・の最大発電量の総計が電力負荷の総計を充足するか否かを判断する（ステップＳ９０４）。ＣＰＵ１１が、選択された一又は複数の燃料電池２０、２０、・・・の最大発電量より小さい発電量Ｘの総計が電力負荷の総計を充足しないと判断した場合（ステップＳ９０４：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、次に最大発電量が大きい燃料電池２０ｂを選択し（ステップＳ９０５）、ステップＳ９０４へ戻し、上述した処理を繰り返す。
【００７４】
ＣＰＵ１１が、選択された一又は複数の燃料電池２０、２０、・・・の最大発電量の総計が電力負荷の総計を充足すると判断した場合（ステップＳ９０４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、最後に選択された燃料電池２０の発電量が、該燃料電池２０の最大発電量より小さい発電量Ｘ、例えば最大発電量の８０％の発電量より大きいか否かを判断する（ステップＳ９０６）。ＣＰＵ１１が、大きいと判断した場合（ステップＳ９０６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、次に最大発電量が大きい燃料電池２０を選択し（ステップＳ９０５）、ステップＳ９０４へ戻し、上述した処理を繰り返す。
【００７５】
ＣＰＵ１１が、等しい又は小さいと判断した場合（ステップＳ９０６：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、最後に選択された燃料電池２０の発電量が、所定の発電量Ｙ（Ｙ＜Ｘ）、例えば最大発電量の１０％の発電量より小さいか否かを判断する（ステップＳ９０７）。ＣＰＵ１１が、小さいと判断した場合（ステップＳ９０７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、最後に選択された燃料電池２０を選択から外し（ステップＳ９０８）、ステップＳ９０１へ戻し、上述した処理を繰り返す。
【００７６】
ＣＰＵ１１が、等しい又は大きいと判断した場合（ステップＳ９０７：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、選択された燃料電池２０、２０、・・・の制御装置２４、２４、・・・に対して、必要発電量に対応した発電量を指示する発電量指示信号を送出し（ステップＳ９０９）、発電量指示信号を受信した燃料電池２０、２０、・・・は、最大発電量が大きい燃料電池から順に１００％稼動するように電力負荷を充足する量の発電を行うことが可能となる。
【００７７】
図７の例では、４基の燃料電池２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの最大発電量が、順に５ｋＷ、５ｋＷ、１ｋＷ、１ｋＷであることから、電力負荷の総計６ｋＷを充足する燃料電池を最大発電量の大きい順に選択、すなわち燃料電池２０ａ、２０ｂを選択する。そして、電力負荷が変動し、例えば電力負荷の総計が１０．９ｋＷに上昇した場合、最後に選択された燃料電池２０ｂの発電量には余力がある状態であるが、最大発電量の８０％を超えることから、次に最大発電量の大きい燃料電池である燃料電池２０ｃを稼動させる。また、例えば電力負荷の総計が５．４ｋＷに減少した場合、最後に選択された燃料電池２０ｂの発電量が、最大発電量の１０％を切ることから、燃料電池２０ｂを停止させる。
【００７８】
以上のように本実施の形態３によれば、４基すべての燃料電池を稼動させること無く、電力負荷の変動に応じて選択する燃料電池２０、２０、・・・を動的に変更することができ、稼動している燃料電池２０、２０、・・・の最大発電量の総計近傍で電力負荷の総計が上下動する場合、新たな燃料電池２０の起動・停止が頻繁に行われることを未然に防止することができ、燃料電池２０、２０、・・・の発電効率を高く維持することが可能となる。
【００７９】
なお、燃料電池２０、２０、・・・の最大発電量が同一である場合も、上述した処理と同様の処理を行うことにより、燃料電池２０の最大発電量の倍数近傍で電力負荷の総計が上下動する場合、新たな燃料電池２０の起動・停止が頻繁に行われることを未然に防止することができ、燃料電池２０、２０、・・・の発電効率を高く維持することが可能となる。
【００８０】
また、最後に選択された燃料電池２０と、その１つ前に選択された燃料電池２０との発電量を制御することにより、新たな燃料電池２０の起動・停止が頻繁に行われることをより効果的に防止することもできる。すなわち、最後に選択された燃料電池２０が所定の発電量、例えば最大発電量の１０％まで発電量が低下した時点で、１つ前に選択された燃料電池２０の発電量を低下させる。そして、１つ前に選択された燃料電池２０の発電量が、所定の発電量の２倍、すなわち最大発電量が同一である場合には最大発電量の２０％まで低下したときに、最後に選択された燃料電池２０を停止する。これにより、燃料電池２０、２０、・・・の発電量の総計が、一時的に電力需要量を下回ることがなく、燃料電池２０、２０、・・・の発電効率を高く維持することが可能となる。
【００８１】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４に係る発電量制御システムについて図面に基づいて具体的に説明する。実施の形態４に係る発電量制御システムの構成は実施の形態１と同様であることから、同一の符号を付することで詳細な説明を省略する。本実施の形態４は、燃料電池２０の発電量制御方法が実施の形態１乃至３と相違する。
【００８２】
図１０は、本発明の実施の形態４に係る発電量制御システムの複数の燃料電池２０、２０、・・・と演算装置１０との接続を示す模式図であり、図１１は、本発明の実施の形態４に係る発電量制御システムの演算装置１０のＣＰＵ１１の燃料電池２０、２０、・・・の発電量制御手順を示すフローチャートである。実施の形態４では、実施の形態１、２と同様、一戸建て住居の各住居に設置してある演算装置１０、１０、・・・のうち一の演算装置１０が、他の演算装置１０、１０、・・・と相互に通信可能に接続してあり、他の演算装置１０、１０、・・・が取得した不足電力量及び余剰発電量に関する情報と、性能情報及び供給条件を含む選択情報とを収集する。また、電力線２１を介して、燃料電池２０で発電した電力を相互に供給し合うことが可能となっている。
【００８３】
すなわち、一の演算装置１０のＣＰＵ１１は、一戸建て住居の各住居に設置してある他の演算装置１０、１０、・・・から電力の不足量を受付け（ステップＳ１１０１）、受付けた電力の不足量の総計を算出する（ステップＳ１１０２）。算出した電力の不足量の総計は、演算装置１０のＲＡＭ１３に記憶する。なお、電力の不足量は、買電電力計の検出値としてＣＰＵ１１が検出する。
【００８４】
ＣＰＵ１１は、燃料電池２０ごとに、ＲＡＭ１３に記憶してある電力の不足量の総計を充足すべく、発電量の増加量を特定する（ステップＳ１１０３）。例えば発電量の増加量は、（数１）に従ってＰＩ制御する。なお、（数１）において、Ｐn （ｔ）は各燃料電池２０の発電量を、Ｌn （ｔ）は各住居における電力負荷を、Ｐshort （ｔ）は算出した電力の不足量の総計を、Ｋp は比例ゲインを、ＫI は積分ゲインを、それぞれ示している。
【００８５】
【数１】
2006278151.tif 000003
【００８６】
ＣＰＵ１１は、燃料電池２０、２０、・・・の制御装置２４、２４、・・・に対して、（数１）で算出した燃料電池２０ごとの発電量Ｐn （ｔ）に対応した発電量を指示する発電量指示信号を送出し（ステップＳ１１０４）、発電量指示信号を受信した燃料電池２０、２０、・・・は、発電量指示信号に応じた電力を発生する。
【００８７】
ＣＰＵ１１は、燃料電池２０、２０、・・・の発電量の総計を算出し（ステップＳ１１０５）、燃料電池２０、２０、・・・の発電量の総計が一定値に収束するか否かを判断する（ステップＳ１１０６）。ＣＰＵ１１が、発電量の総計が収束しないと判断した場合（ステップＳ１１０６：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、算出した電力の不足量の総計と発電量の増加量との差を算出し（ステップＳ１１０７）、算出した差を新たな不足量の総計として演算装置１０のＲＡＭ１３に記憶し、ステップＳ１１０３へ戻して、上述した処理を繰り返す。ＣＰＵ１１が、発電量の総計が一定値に収束すると判断した場合（ステップＳ１１０６：ＹＥＳ）、処理を終了する。
【００８８】
以上のように本実施の形態４によれば、電力の不足量を燃料電池２０、２０、・・・の発電量の余力に応じて補うことができ、フィードバック制御を行うことにより燃料電池２０、２０、・・・の過稼動又は電力不足の発生を防止しつつ、電力の不測を解消することが可能となる。
【００８９】
（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５に係る発電量制御システムについて図面に基づいて具体的に説明する。実施の形態５に係る発電量制御システムの構成は実施の形態４と同様であることから、同一の符号を付することで詳細な説明を省略する。本実施の形態５は、燃料電池２０の発電量制御方法が実施の形態４と相違する。
【００９０】
図１２は、演算装置１０のＣＰＵ１１の燃料電池２０、２０、・・・の発電量制御手順を示すフローチャートである。実施の形態５では、実施の形態４と同様、一戸建て住居の各住居に設置してある演算装置１０、１０、・・・のうち一の演算装置１０が、他の演算装置１０、１０、・・・と相互に通信可能に接続してあり、他の演算装置１０、１０、・・・が取得した不足電力量及び余剰発電量に関する情報と、性能情報及び供給条件を含む選択情報とを収集する。また、電力線２１を介して、燃料電池２０、２０、・・・で発電した電力を相互に供給し合うことが可能となっている。
【００９１】
すなわち、一の演算装置１０のＣＰＵ１１は、一戸建て住居の各住居に設置してある他の演算装置１０、１０、・・・から電力の不足量を演算装置１０を識別する情報とともに受付け、受付けた電力の不足量を、演算装置１０を識別する情報に対応付けて、一の演算装置１０のＲＡＭ１３に記憶する。
【００９２】
また、ＣＰＵ１１は、燃料電池２０ごとに、制御装置２４を介して発電量の余力に関する情報を受付け、燃料電池２０を識別する情報に対応付けて、一の演算装置１０のＲＡＭ１３に記憶する。
【００９３】
ＣＰＵ１１は、略リアルタイムにＲＡＭ１３に電力の不足量が記憶されているか否かを判断し（ステップＳ１２０１）、ＣＰＵ１１が、電力の不足量がＲＡＭ１３に記憶されていると判断した場合（ステップＳ１２０１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１３に記憶してある電力の不足量の総計を算出し（ステップＳ１２０２）、電力の不足量の総計に相当する発電量増加量を、記憶してある発電量の余力に応じて比例配分する（ステップＳ１２０３）。比例配分は、例えば（数２）に従って配分する。なお、（数２）において、ΔＰn （ｔ）は各燃料電池２０の発電量の増加量を、Ｐreserve （ｔ）は各燃料電池２０の発電量の余力を、Ｐshort （ｔ）は算出した電力の不足量の総計を、Ｐnr（ｔ）は１からｎ（ｎは自然数）までの選択された燃料電池２０それぞれの発電量の余力を、それぞれ示している。
【００９４】
【数２】
2006278151.tif 000004
【００９５】
ＣＰＵ１１は、燃料電池２０、２０、・・・の制御装置２４、２４、・・・に対して、（数２）で算出した燃料電池２０ごとの発電量増加量ΔＰn （ｔ）を加算した発電量を指示する発電量指示信号を送出し（ステップＳ１２０４）、発電量指示信号を受信した燃料電池２０、２０、・・・は、発電量指示信号に応じた電力を発生する。
【００９６】
以上のように本実施の形態５によれば、電力需要者に係る電力負荷が不足したことを検知した場合、不足電力量を、発電量の余力が大きい燃料電池２０ほどより多くの電力を供給することで、発電負荷が過剰になることなく不足電力を補うことができ、フィードバック制御により発電システム全体の電力不足の発生を未然に防止することが可能となる。
【００９７】
なお、実施の形態４及び５を組み合わせることによって、電力が不足している住居へより効率よく余剰電力を供給することができ、電力供給効率の向上を図ることが可能となる。
【００９８】
また、上述した実施の形態１乃至５において、改質装置４６を外部に備えて、発電量に対して十分な量の浄化水素を燃料電池２０、２０、・・・に供給している。これは、燃料電池２０による発電量制御の動特性はｍｓｅｃ単位の高い応答性を有しているのに対し、改質装置４６により供給する浄化水素量制御の動特性はｍｉｎ単位と極端に低い応答性を有していることから、改質装置４６を含めて発電量制御の対象とした場合、燃料となる浄化水素の供給過剰あるいは供給不足が生じるおそれがあり、好ましくないからである。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る発電量制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る発電量制御システムの燃料電池の構成を示すブロック図である。
【図３】エネルギ生成部の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る発電量制御システムの電力及び温水の搬送システムの一例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る発電量制御システムの複数の燃料電池と演算装置との接続を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る発電量制御システムの演算装置のＣＰＵの燃料電池の発電量制御手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２に係る発電量制御システムの複数の燃料電池と演算装置との接続を示す模式図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る発電量制御システムの演算装置のＣＰＵの燃料電池の発電量制御手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態３に係る発電量制御システムの演算装置のＣＰＵの燃料電池の発電量制御手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る発電量制御システムでの複数の燃料電池と演算装置との接続を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る発電量制御システムの演算装置のＣＰＵの燃料電池の発電量制御手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態５に係る発電量制御システムの演算装置のＣＰＵの燃料電池の発電量制御手順を示すフローチャートである。
【図１３】一戸建て住居群（４戸）に対して４基の燃料電池を設置した場合の模式図である。
【符号の説明】
【０１００】
１０  演算装置
１１  ＣＰＵ
１２  ＲＯＭ
１３  ＲＡＭ
１４  通信手段
２０  燃料電池
２４  制御装置
４６  改質装置
６０  ガス配管網（水素配管）
６２  配電網（電力線）
６４  温水配管網（熱媒体用配管）
９０  燃料電池本体
【図１】
2006278151.tif 000005
【図２】
2006278151.tif 000006
【図３】
2006278151.tif 000007
【図４】
2006278151.tif 000008
【図５】
2006278151.tif 000009
【図６】
2006278151.tif 000010
【図７】
2006278151.tif 000011
【図８】
2006278151.tif 000012
【図９】
2006278151.tif 000013
【図１０】
2006278151.tif 000014
【図１１】
2006278151.tif 000015
【図１２】
2006278151.tif 000016
【図１３】
2006278151.tif 000017