(57)【要約】【課題】シンプル且つ安価な構成により急峻な負荷低減変動への対応を強化することができ、経済性及び信頼性に優れた逆潮防止装置および逆潮防止方法を提供する。【解決手段】逆潮防止装置１は、信号出力部４とダミー負荷装置９とを有する。信号出力部４は、燃料電池発電装置１０における余剰電力の発生を予測して逆潮流注意信号２０をダミー負荷装置９に出力する。ダミー負荷装置９は、外部の負荷２に対し接続又は開放可能なダミー負荷１６ａ〜１６ｄと、ダミー負荷制御部１９とを備える。ダミー負荷制御部１９は、逆潮流注意信号２０を受けるとダミー負荷１６ａ〜１６ｄを負荷２に対し接続する。【選択図】図１
2019088135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池発電装置に用いられる逆潮防止装置であって、
前記燃料電池発電装置における余剰電力の発生を予測して逆潮流注意信号を出力する信号出力部と、
外部の負荷に接続又は開放可能なダミー負荷と、
前記逆潮流注意信号を受けると前記ダミー負荷を前記負荷に対し接続するダミー負荷制御部と、
を備えた逆潮防止装置。
【請求項２】
前記燃料電池発電装置の外部に設置され、前記負荷の電力消費状況を検出する外部電力検出部を備え、
前記信号出力部は、前記外部電力検出部の検出結果が予め設定された閾値を逸脱するような変化を所定の期間継続すると、前記余剰電力の発生を予測して前記逆潮流注意信号を出力する請求項１に記載の逆潮防止装置。
【請求項３】
前記燃料電池発電装置の内部に設置され、当該燃料電池発電装置の発電電力を検出する内部電力検出部と、
前記内部電力検出部の検出結果に基づいて前記燃料電池発電装置の発電電力の下降レートを算出する下降レート算出部と、
を備え、
前記信号出力部は、前記下降レートが予め設定された閾値を逸脱するような変化を所定の期間継続すると、前記余剰電力の発生を予測して前記逆潮流注意信号を出力する請求項１に記載の逆潮防止装置。
【請求項４】
前記ダミー負荷制御部は、予め設定されたシークエンスに従って前記ダミー負荷を前記負荷から開放する請求項１〜３のいずれかに記載の逆潮防止装置。
【請求項５】
前記燃料電池発電装置の内部に設置され、当該燃料電池発電装置の発電電力を検出する内部電力検出部と、
前記内部電力検出部の検出結果に基づいて前記燃料電池発電装置の発電電力の下降レートを算出する下降レート算出部と、
を備え、
前記ダミー負荷制御部は、前記下降レートに合わせて前記ダミー負荷を前記負荷から開放する請求項１〜３のいずれかに記載の逆潮防止装置。
【請求項６】
前記負荷の消費電力を検出する消費電力検出部を備え、
前記ダミー負荷制御部は、前記消費電力検出部の検出結果に基づいて前記負荷の消費電力の軽減レートを算出する軽減レート算出部と、
を備え、
前記ダミー負荷制御部は、前記軽減レートに合わせて前記ダミー負荷を前記負荷から開放する請求項１〜３のいずれかに記載の逆潮防止装置。
【請求項７】
前記燃料電池発電装置の内部に設置され、当該燃料電池発電装置の発電電力を検出する内部電力検出部を備え、
前記燃料電池発電装置が系統から解列した自立運転時には、前記ダミー負荷制御部は、前記内部電力検出部の検出結果に基づいて前記燃料電池発電装置の発電電力が一定となるように前記ダミー負荷の接続量を制御する請求項１〜６のいずれかに記載の逆潮防止装置。
【請求項８】
燃料電池発電装置の逆潮防止方法であって、
前記燃料電池発電装置における余剰電力の発生を予測して逆潮流注意信号を出力するステップと、
前記逆潮流注意信号を受けるとダミー負荷を外部の負荷に対し接続するステップと
を備える逆潮防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、逆潮防止装置および逆潮防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
系統連系運転を行う燃料電池発電装置では、再生可能エネルギーによる発電装置とは異なり、余剰電力の売電が許可されていない。そのため、燃料電池発電装置では、発電電力が負荷の消費電力を超えないように負荷の消費電力に追従した発電を行い、余剰電力の発生を防がなくてはならない。
【０００３】
しかし、１００ｋＷ級水素燃料電池を用いた燃料電池発電装置などでは、インバータ電力制御において発電電力の下降レートおよび通信間隔が１ｓ毎と制限されている。このような状況下では、負荷の消費電力が急に低減すると、追従発電が困難となって余剰電力が発生するおそれがある。
【０００４】
そこで余剰電力の発生を防ぐために、余剰電力を消費するダミー負荷を、逆潮防止装置に設置することが提案されている。このタイプの逆潮防止装置では、外部負荷へのダミー負荷の接続が、急峻な負荷低減変動に間に合うか否かが、余剰電力の発生防止の成否を決める。したがって、ダミー負荷には、インバータやサイリスタ、あるいはマイコンなどの高性能な制御機器を採用することで、高精度の負荷追従を実現し、急峻な負荷低減変動に対応している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許５６６８９６９号公報
【特許文献２】特開２００２−２１８６５８号公報
【特許文献３】特開２００６−２９６０９７号公報
【特許文献４】特開２０００−９０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の逆潮防止装置には、次のような不具合が指摘されている。すなわち、ダミー負荷に高性能な制御機器を採用した場合、コストが高くなる。また、高性能な制御機器と周辺機器との調整などが必要となって作業工数が増大する。したがって、作業コストの面からも経済的に不利である。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、シンプル且つ安価な構成により急峻な負荷低減変動への対応を強化することができ、経済性及び信頼性に優れた逆潮防止装置および逆潮防止方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態は、燃料電池発電装置に用いられる逆潮防止装置であって、次の構成要素を有する。
(１)前記燃料電池発電装置における余剰電力の発生を予測して逆潮流注意信号を出力する信号出力部。
(２)外部の負荷に接続又は開放可能なダミー負荷。
(３)前記逆潮流注意信号を受けると前記ダミー負荷を前記負荷に対し接続するダミー負荷制御部。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態を含む燃料電池発電システムのブロック図
【図２】第１の実施形態のダミー負荷装置のブロック図
【図３】第１の実施形態の作用を説明するためのグラフ
【図４】第１の実施形態の作用を説明するためのグラフ
【図５】第１の実施形態の作用を説明するためのグラフ
【図６】第１の実施形態の作用を説明するためのグラフ
【図７】第２の実施形態のブロック図
【図８】第３の実施形態のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の逆潮防止装置および逆潮防止方法にかかる実施形態を説明する。
(第１の実施形態)
(構成の概要)
図１は第１の実施形態に係る逆潮防止装置１を用いた燃料電池発電システムのブロック図である。図１にて、点線で示すように、逆潮防止装置１には、信号出力部４とダミー負荷装置９とが設けられている。このうち、信号出力部４は、燃料電池発電装置１０の制御部１４に組み込まれている。
【００１１】
燃料電池発電システムは、系統連系運転を行う燃料電池発電装置１０の発電電力を、外部負荷２(以下、単に負荷２とも称する)に供給するシステムである。燃料電池発電装置１０とは、負荷２及びダミー負荷装置９に対し電力を供給する装置である。燃料電池発電装置１０には、インバータ（パワーコンディショナー）１１、燃料電池本体１２、内部電力検出部１３及び制御部１４が設けられている。
【００１２】
燃料電池発電装置１０は、交流電力系統である商用電源５に対し、開閉自在なリレーユニット７(系統連結部)を介して接続されている。リレーユニット７には負荷２及びダミー負荷装置９が並列に接続されている。燃料電池発電装置１０は、リレーユニット７が開くと、商用電源５から切り離されて自立運転を行う。
【００１３】
燃料電池発電装置１０は、負荷２の消費電力に対する追従発電を行う。追従発電時の燃料電池発電装置１０の発電電力は、負荷２の消費電力から予め設定された起動電力マージンを差し引いた値とする。ただし、燃料電池発電装置１０の最大発電電力は所定の値に制限される。そのため、負荷２の消費電力値が、燃料電池発電装置１０の最大発電電力値に起動電力マージンを加えた値よりも大きい場合には、燃料電池発電装置１０は追従発電を実施せずに最大発電電力を維持することになる。
【００１４】
商用電源５とリレーユニット７との間には外部電力検出部６が設置されている。外部電力検出部６は、負荷２の電力消費状況を、外部電力値８として検出する。外部電力検出部６は外部電力値８を燃料電池発電装置１０へ出力する。
【００１５】
負荷２の電力消費状況は、燃料電池発電装置１０の発電電力と負荷２の消費電力との差異などから導くことができる。例えば、外部電力値８を、負荷２の消費電力から燃料電池発電装置１０の発電電力を差し引いた値とし、負荷２の消費電力＜燃料電池発電装置１０の発電電力であれば、負荷２の電力消費状況を示す外部電力値８の値は、マイナスとなる。このとき、負荷２の消費電力の方が燃料電池発電装置１０の発電電力よりも小さいので、負荷２の電力消費状況は、燃料電池発電装置１０側に余剰電力が発生することを意味する。
【００１６】
(燃料電池発電装置の構成)
燃料電池発電装置１０の構成要素のうち、燃料電池本体１２は、水素と空気中の酸素を利用して電気化学反応により直流電流を発電するものであり、例えば、１００ｋＷ級水素燃料電池などである。インバータ１１は、燃料電池本体１２が発電した直流電力を、商用電源５と同期の取れた交流電力に変換する。
【００１７】
内部電力検出部１３は、燃料電池発電装置１０の内部電力値１５を検出して制御部１４へ出力するセンサである。制御部１４は、外部電力検出部６から外部電力値８を、内部電力検出部１３から内部電力値１５をそれぞれ取り込み、インバータ１１を制御して燃料電池本体１２の発電を制御する。
【００１８】
(逆潮防止装置の構成)
逆潮防止装置１において、信号出力部４は、その機能を実現する構成要素として燃料電池発電装置１０の制御部１４に組み込まれている。信号出力部４は、燃料電池発電装置１０における余剰電力の発生を予測して逆潮流注意信号２０を、ダミー負荷装置９のダミー負荷制御部１９に出力する。
【００１９】
信号出力部４が余剰電力の発生を予測するタイミングとは、負荷２の消費電力が急に低減して、追従発電していた燃料電池発電装置１０の発電電力を、負荷２の消費電力が割り込むと予想されるタイミングである。例えば、リレーユニット７と負荷２の接続ラインとの間の電力消費状況を示す外部電力値８が、予め設定した閾値を割り込むように変化し、且つその変化が所定の期間継続した時、信号出力部４は余剰電力の発生を予測するものとする。
【００２０】
信号出力部４は、逆潮流注意信号２０を警報として発報するようにしてもよい。このとき、警報となる逆潮流注意信号２０は、警報として示される形態で所定の表示部に表示される視覚情報としてもよいし、アラームとしてスピーカから出力される音声情報としてもよい。
【００２１】
(ダミー負荷装置の構成)
図１に示すように、ダミー負荷装置９には、ダミー負荷１６と、スイッチ群１７と、ダミー負荷制御部１９と、が設けられている。図２に示すように、ダミー負荷１６は、４台のダミー負荷１６ａ〜１６ｄからなる。スイッチ群１７はスイッチ１８ａ〜１８ｄから構成されている。各スイッチ１８ａ〜１８ｄは、各ダミー負荷１６ａ〜１６ｄに接続されている。
【００２２】
ダミー負荷１６ａ〜１６ｄは、スイッチ１８ａ〜１８ｄのオンオフ動作により、外部の負荷２に対し接続又は開放可能に設けられている。ダミー負荷１６ａ〜１６ｄの種類や台数は適宜選択可能であり、種類としては例えば、凍結防止用ヒータなどが代表的である。
【００２３】
ダミー負荷制御部１９は、各スイッチ１８ａ〜１８ｄのオンオフを制御する部分である。ダミー負荷制御部１９は、信号出力部４からの逆潮流注意信号２０を受けると、全てのスイッチ１８ａ〜１８ｄを一括してオンにし、全てのダミー負荷１６ａ〜１６ｄを負荷２に対し一斉に接続する。オン状態となったスイッチ１８ａ〜１８ｄは、予め設定されたシークエンスに従って順次、自動的にオフ動作を行う。
【００２４】
スイッチ１８ａ〜１８ｄは、タイマーによって計測される所定の時間以内にオフ動作を完了する。そのため、４台のダミー負荷１６ａ〜１６ｄは所定の時間以内に全て負荷２から開放される。スイッチ１８ａ〜１８ｄのオフ動作のシークエンスは、外部電力値８及び内部電力値１５の変化の有無に関係なく、全てのダミー負荷１６ａ〜１６ｄが開放するまで、変化することは無い。
【００２５】
(作用)
図３〜図６に示すグラフを用いて、第１の実施形態の作用について説明する。グラフにおいて、横軸は時間、縦軸は電力を示し、図５及び図６での極太の実線は負荷２の消費電力とダミー負荷１６ａ〜１６ｄの消費電力との和、図３〜図６での太い実線が負荷２の消費電力、細い実線が燃料電池発電装置１０の発電電力である。各グラフに示す起動電力マージンとは、負荷２の消費電力と燃料電池発電装置１０の発電電力との乖離にあたる。
【００２６】
図３は、起動電力マージンを維持しつつ、燃料電池発電装置１０の発電電力及び負荷２の消費電力が低減しており、燃料電池発電装置１０の発電電力の下降レートの方が、負荷２の消費電力の軽減レートよりも大きい場合を示している。この場合、追従発電による燃料電池発電装置１０の発電電力の低減タイミングが、急峻な負荷低減変動の発生タイミングから遅れたとしても、燃料電池発電装置１０側の発電電力の下降レートの方が負荷２の軽減レートよりも大きく、起動電力マージンを設定した分、燃料電池発電装置１０の発電電力が負荷２の消費電力を超えることが無い。
【００２７】
そのため、燃料電池発電装置１０で余剰電力は発生せず、負荷２に対する追従発電を継続する。このとき、信号出力部４が取り込む外部電力値８は、予め設定した閾値を割り込むことがなく、信号出力部４は、燃料電池発電装置１０において余剰電力が発生するとは予測しない。したがって、燃料電池発電装置１０は負荷追従発電の実施を続けることで逆潮防止が可能である。
【００２８】
図４のグラフに示すように、燃料電池発電装置１０の発電電力の下降レートの方が、負荷２の消費電力の軽減レートよりも小さくなり、負荷２における急峻な負荷低減分が、予め設定された起動電力マージンを割り込むと、負荷２の消費電力が燃料電池発電装置１０の発電電力よりも小さくなる。その結果、燃料電池発電装置１０に余剰電力が生じて、逆潮流が発生してしまう。
【００２９】
例えば、起動電力マージンの設定値が２０ｋＷの状態で、負荷２の消費電力が６０ｋＷである時、燃料電池発電装置１０の追従発電電力は６０−２０＝４０ｋＷとになる。ここで、急峻な負荷低減分が起動電力マージンを超えて２５ｋＷとなったとすると、負荷２の消費電力は６０−２５＝３５ｋＷまで急激に低減する。
【００３０】
したがって、燃料電池発電装置１０の発電電力である４０ｋＷは、負荷低減後の負荷２の消費電力である３５ｋＷよりも大きくなり、余剰電力が生じて、逆潮流が発生する。逆潮状態となった結果、燃料電池発電装置１０は緊急停止してシステム停止状態となる。燃料電池発電装置１０がシステム停止状態に陥ると、再起動に時間を要するだけではなく、緊急停止に伴い燃料電池本体１２が性能劣化を起こし易い。
【００３１】
そこで、第１の実施形態では、外部電力値検出部６が、負荷２の電力消費状況を外部電力値８として検出し、これを信号出力部４に出力することで、信号出力部４は燃料電池発電装置１０の余剰電力を予測する。すなわち、信号出力部４は、取り込んだ外部電力値８が予め設定した閾値を割り込み、その状態が所定の時間継続すると、燃料電池発電装置１０の発電電力が負荷２の消費電力を超えて、燃料電池発電装置１０に余剰電力が発生するであろうと予測する。余剰電力の発生を予測した信号出力部４は、逆潮流注意信号２０を、ダミー負荷装置９のダミー負荷制御部１９に出力する。
【００３２】
ダミー負荷制御部１９は、信号出力部４から逆潮流注意信号２０を受けると、全てのスイッチ１８ａ〜１８ｄを一括してオンにして、４台全てのダミー負荷１６ａ〜１６ｄを外部の負荷２に対し一斉に接続する。そのため、負荷２の消費電力に対しダミー負荷１６ａ〜１６ｄの消費電力が一挙に加わることになり、負荷２とダミー負荷１６ａ〜１６ｄとの合計値が見かけ上の負荷消費電力値となる(図５のグラフ、極太線参照)。
【００３３】
前記の例に即して言えば、仮に今、極めて急峻な３０ｋＷの負荷低減が起きて、負荷２の消費電力が６０ｋＷから３０ｋＷまで急速に低減したとしても、接続量が１０ｋＷ以上となるダミ−負荷１６ａ〜１６ｄを追加することで、見かけ上の負荷消費電力は３０＋１０＝４０ｋＷ以上となる。
【００３４】
そのため、燃料電池発電装置１０の発電電力である４０ｋＷは、負荷２とダミー負荷１６ａ〜１６ｄとの合計値である４０ｋＷ以上を超えることはなく、余剰電力が生じることがなく、逆潮流状態は発生しない。その結果、燃料電池発電装置１０はシステム停止状態に陥ることはなく、燃料電池発電装置１０は追従発電状態を維持することが可能となる。以上のように、本実施形態では、負荷２の消費電力低減が急峻であったとしても、負荷２とダミー負荷１６ａ〜１６ｄとの合計値が、燃料電池発電装置１０の発電電力を下回ることが無く、余剰電力の発生を防ぐことができる。
【００３５】
オン状態となったスイッチ１８ａ〜１８ｄは、予め設定されたシークエンスに従って順次、自動的にオフ動作を行っていく、そして、最終的に４台のダミー負荷１６ａ〜１６ｄが全て、所定の時間以内に負荷２から開放される。
【００３６】
ダミー負荷１６ａ〜１６ｄの開放レートは、燃料電池発電装置１０の発電電力の下降レート以内となることが必要である。また、ダミー負荷１６ａ〜１６ｄが負荷２から開放されている途中で、負荷２の消費電力が増大傾向に転じたとしても、スイッチ１８ａ〜１８ｄのオフ動作のシークエンスは変化することは無い。すなわち、燃料電池発電装置１０は負荷２に対する追従発電状態を継続しつつ、接続中のダミー負荷１６ａ〜１６ｄが順次負荷２から開放されていく(図６のグラフ参照)。
【００３７】
(効果)
上記第１の実施形態は、燃料電池発電装置１０に用いられる逆潮防止装置１であって、燃料電池発電装置１０における余剰電力の発生を予測して逆潮流注意信号２０を出力する信号出力部４と、外部の負荷２に接続又は開放可能な複数のダミー負荷１６ａ〜１６ｄと、逆潮流注意信号２０を受けると全てのダミー負荷１６ａ〜１６ｄを負荷２に対し一斉に接続するダミー負荷制御部１９と、を備える。
【００３８】
このような逆潮防止装置１では、信号出力部４が余剰電力発生を予測して、逆潮流注意信号２０をダミー負荷装置９のダミー負荷制御部１９に出力すると、ダミー負荷制御部１９は逆潮流注意信号２０を受け、ダミー負荷１６ａ〜１６ｄは負荷２に対し一斉に接続する。
【００３９】
そのため、負荷２の消費電力にダミー負荷１６ａ〜１６ｄの消費電力を一括して追加したことになり、負荷２とダミー負荷１６ａ〜１６ｄとの合計値が見かけ上の負荷消費電力値となる。したがって、負荷２の消費電力の低減が急峻であっても、起動電力マージン設定値＋ダミー負荷１６ａ〜１６ｄの容量分だけ、急峻な負荷低減に対応することが可能となる。その結果、余剰電力の発生を確実に防いでシステム停止状態を回避することができ、燃料電池発電装置１０の追従発電状態を維持することが可能となる。
【００４０】
すなわち、逆潮防止装置１では、負荷２の消費電力が急速に低減しても、余剰電力の発生を防ぎ、逆潮流を確実に防止することができる。その結果、燃料電池発電装置１０は安定した系統連系運転を継続することがであり、燃料電池本体１２の性能が劣化する心配もない。
【００４１】
このような効果に関して、想定する急峻な負荷変動の幅の方を基準に考えると、ダミ−負荷１６ａ〜１６ｄを追加したことで、起動電力マージンの設定値を減らすことができる。したがって、実負荷と発電量との乖離を小さくすることができ、燃料電池発電装置１０は優れた発電性能を発揮することができる。つまり、第１の実施形態では、燃料電池発電装置１０の発電電力に制限として課す起動電力マージンの増大を回避可能である。そのため、燃料電池発電装置１０の発電能力を実質的に低下させることなく、燃料電池発電装置１０の性能向上に貢献することができる。
【００４２】
さらに、第１の実施形態の逆潮防止装置１では、逆潮流注意信号２０が個別のスイッチ１８ａ〜１８ｄをオン状態に動作させるトリガー信号となって、４台分のダミー負荷１６ａ〜１６ｄが、負荷２の消費電力に一気に加わることになる。そのため、ダミー負荷制御部１９の予測を超えて負荷２の低減が極めて急峻であったとしても、余剰電力の発生を回避することが可能である。
【００４３】
また、第１の実施形態では、スイッチ１８ａ〜１８ｄがタイマーによって計測される所定の時間以内に、４台全てのダミー負荷１６ａ〜１６ｄを順次多段階に分けて負荷２から開放している。このため、逆潮注意信号２０を受けて一斉投入されたダミー負荷１６ａ〜１６ｄを、順次、商用電源５から切り離すといった制御が可能である。したがって、商用電源５に対する負荷変動影響を抑えることができ、燃料電池発電装置１０における負荷追随性を安定して維持することができる。
【００４４】
また、ダミー負荷１６ａ〜１６ｄは、一斉に接続するだけで、開放に関してもシークエンスは変化しない。そのため、ダミー負荷１６ａ〜１６ｄでは接続量や開放量の調整は不要である。したがって、ダミー負荷制御部１９にマイコンなどの高性能な制御機器を採用する必要が無い。
【００４５】
その結果、逆潮防止装置１では、ダミー負荷装置９を極めてシンプルに構成することができ、生産コストを大幅に低減することができる。しかも、シンプルな構成のダミー負荷制御部１９では高性能な制御機器と周辺機器との調整作業も不要であり、作業コストの低減も可能である。このような第１の実施形態によれば、シンプル且つ安価な構成によって急峻な負荷低減変動への対応強化を図ることができ、優れた経済性及び信頼性を獲得することができる。
【００４６】
また、第１の実施形態では、外部電力検出部６が負荷２の電力消費状況を外部電力値８として検出し、信号出力部４が外部電力値８を取り込むことで、信号出力部４は燃料電池発電装置１０における余剰電力の発生を高い精度で予測可能である。さらに、第１の実施形態では、燃料電池発電装置１０の制御部１４に信号出力部４を組み込むことで信号出力部４を容易に構成することができる。
【００４７】
また、ダミー負荷１６ａ〜１６ｄ及びダミー負荷制御部１９を有するダミー負荷装置９は、燃料電池発電装置１０とは独立しているので、既存のシステム構成を大幅に変更する必要がない。したがって、第１の実施形態では、より優れた経済性を発揮することが可能である。
【００４８】
(第２の実施形態)
(構成と作用)
第２の実施形態の構成と作用は、基本的に前記第１の実施形態のそれと同様であるため、同一部材に関しては同一符号を付して説明は省略する。図７に示すように、第２の実施形態では、燃料電池発電装置１０の制御部１４に下降レート算出部２１が設けられている。
【００４９】
下降レート算出部２１は、内部電力検出部１３の検出結果である内部電力値１５に基づいて、燃料電池発電装置１０の発電電力の下降レート(以下、単に下降レートと呼ぶ)を算出する。下降レート算出部２１は、信号出力部４及びダミー負荷制御部１９に算出結果を出力する。
【００５０】
信号出力部４は、下降レート算出部２１から前記下降レートを取り込み、下降レートが予め設定された閾値を下回り、その状態が所定の時間継続すると、余剰電力の発生を予測して逆潮流注意信号２０を出力する。ダミー負荷制御部１９も下降レート算出部２１から下降レートを取り込み、下降レートに合わせてダミー負荷１６ａ〜１６ｄを負荷２から順次開放する。
【００５１】
(効果)
上記の構成を有する第２の実施形態では、信号出力部４が燃料電池発電装置１０での余剰電力を予測する閾値として、燃料電池発電装置１０の発電電力の下降レートを用いている。下降レートは、内部電力検出部１３が検出する内部電力値１５に基づいて、下降レート算出部２１がリアルタイムで算出している。
【００５２】
そのため、第２の実施形態においては、燃料電池発電装置１０での余剰電力の発生を高い精度で予測することができ、ダミー負荷１６ａ〜１６ｄを負荷２に一斉接続するタイミングが、余剰電力の発生に遅れることがない。したがって、急峻な負荷低減変動に対応することができ、逆潮防止装置１としての信頼性がより向上する。
【００５３】
また、第２の実施形態では、ダミー負荷制御部１９にて下降レートを取り込み、下降レートに応じてダミー負荷１６ａ〜１６ｄを負荷２から順次開放する。そのため、ダミー負荷１６ａ〜１６ｄを順次切り離した時の商用電源５に対する負荷変動の影響を、より柔軟に抑えることが可能である。これにより、燃料電池発電装置１０における負荷追随性の維持が一層容易になる。
【００５４】
(第３の実施形態)
(構成と作用)
第３の実施形態の構成と作用は、基本的に前記第１の実施形態のそれと同様である。そのため、同一部材に関しては同一符号を付して説明は省略する。図８に示すように、第３の実施形態では、負荷２には消費電力を検出する消費電力検出部２２及び軽減レート算出部２３が設置されている。
【００５５】
軽減レート算出部２３では、消費電力検出部２２の検出結果を取り込み、当該検出結果に基づいて負荷２の消費電力の軽減レートを算出する。ダミー負荷制御部１９は、軽減レート算出部２３から軽減レートを取り込み、当該軽減レートに合わせてダミー負荷１６ａ〜１６ｄを負荷２から順次開放する。
【００５６】
(効果)
上記の構成を有する第３の実施形態では、ダミー負荷制御部１９が負荷２の消費電力の軽減レートに応じてダミー負荷１６ａ〜１６ｄを負荷２から順次開放している。そのため、ダミー負荷１６ａ〜１６ｄを順次切り離した時の商用電源５に対する負荷変動影響を、軽減レートに合わせて柔軟に抑えることができる。したがって、前記第２の実施形態と同じく、燃料電池発電装置１０における負荷追随性の維持が一層容易になる。
【００５７】
(他の実施形態)
本発明のいくつかの複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００５８】
例えば、上記の実施形態では、信号出力部４を、燃料電池発電装置１０の制御部１４に組み込んだが、ダミー負荷装置９側に組み込むようにしてもよい。また、ダミー負荷の台数や、各スイッチのオフ動作の順序や個数などは、適宜選択可能である。例えば、６台のダミー負荷の開放動作を行う場合に、２台ずつ３回に分けて開放動作を行うようにしてもよいし、まず３台のダミー負荷の開放動作を行い、次に２台、最後に１台というように３回に分けて、ダミー負荷の開放動作を行うようにしてもよい。
【００５９】
また、燃料電池発電装置１０が商用電源５から解列して自立運転を行う場合には、ダミー負荷制御部１９は、内部電力検出部１３が検出した内部電力値１５に基づいて燃料電池発電装置１０の発電電力が一定となるように、ダミー負荷１６ａ〜１６ｄの接続量を制御するようにしてもよい。このような実施形態によれば、燃料電池発電装置１０の発電電力を一定とすることで、燃料電池本体１２の負担を減らして発電装置としての安定化を高めることが可能である。
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、シンプル且つ安価な構成により急峻な負荷低減変動への対応を強化することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１  逆潮防止装置、２  負荷、４  信号出力部、５  商用電源、６  外部電力検出部、７  リレーユニット、８  外部電力値、９  ダミー負荷装置、１０  燃料電池発電装置、１１  インバータ、１２  燃料電池本体、１３  内部電力検出部、１４  制御部、１５  内部電力値、１６ａ〜１６ｄ  ダミー負荷、１７  スイッチ群、１８ａ〜１８ｄ  スイッチ、１９  ダミー負荷制御部、２０  逆潮流注意信号、２１  下降レート算出部、２２  消費電力検出部、２３  軽減レート算出部
【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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