(57)【要約】      （修正有）【課題】予冷、予熱熱量／時間を最小限にとどめることができ、省エネルギーを図ることができる電力供給システムおよび電力供給システムの制御方法を提供する。【解決手段】電力供給システム１００は、再生可能エネルギーのうちの余剰電力を出力する再生可能エネルギー発電装置１と、余剰電力を用いて水素を製造する水素製造装置２と、水素製造装置によって製造された水素を水素吸蔵合金に吸蔵させ吸蔵された水素を放出する水素貯蔵装置３と、水素貯蔵装置が放出する水素を利用して発電した電力を需要家負荷に供給する燃料電池４と、水素貯蔵装置が水素を水素吸蔵合金に吸蔵させる時刻に予冷温度を与え、水素を放出させる所定の時刻に予熱温度を与える冷温熱源６と、水素貯蔵装置の運転計画に基づいて予冷温度または予熱温度を冷温熱源に与えさせる制御装置８と、を備える。【選択図】図１
2019114404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生可能エネルギーを需要家負荷に供給する再生可能エネルギー電源を有し、前記再生可能エネルギーのうちの余剰電力を出力する再生可能エネルギー発電装置と、
前記再生可能エネルギー発電装置が出力する余剰電力を用いて水素を製造する水素製造装置と、
前記水素製造装置によって製造された水素を、水素吸蔵合金に吸蔵させることで貯蔵し、前記水素吸蔵合金に貯蔵された水素を放出する水素貯蔵装置と、
前記水素貯蔵装置が放出する水素を利用して発電し、発電した電力を前記需要家負荷に供給する燃料電池と、
前記水素貯蔵装置が水素を水素吸蔵合金に吸蔵させる所定の時刻に前記水素貯蔵装置に対して予冷温度を与え、前記水素貯蔵装置が水素を放出させる所定の時刻に前記水素貯蔵装置に対して予熱温度を与える冷温熱源と、
前記水素貯蔵装置の所定の時刻における水素吸蔵量と水素放出量とを表す前記水素貯蔵装置の運転計画を作成し、前記水素貯蔵装置の運転計画に基づいて前記冷温熱源の前記予冷温度または前記予熱温度を決定し、決定された前記予冷温度または前記予熱温度を前記冷温熱源に与えさせる制御装置と、
を備える電力供給システム。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記需要家負荷の電力予測値と、前記再生可能エネルギーの予測値とから、前記余剰電力を推定し、前記余剰電力の推定値と前記需要家負荷の電力予測値とから前記水素製造装置の運転計画を作成し、作成された前記水素製造装置の運転計画に基づいて、前記水素貯蔵装置の運転計画における水素吸蔵量を決定し、
前記水素貯蔵装置の水素貯蔵量と、前記需要家負荷の電力実績値とから前記燃料電池の運転計画を作成し、作成された前記燃料電池の運転計画に基づいて、前記水素貯蔵装置の運転計画における水素放出量を決定する、
請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記予冷温度および前記予熱温度を、前記水素吸蔵合金の水素貯蔵量と圧力、温度の関係性を示したＰＣＴ曲線に基づき決定する、
請求項１または請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記冷温熱源が前記予冷温度または前記予熱温度を前記冷温熱源に与える時間を、前記冷温熱源の過去の前記水素貯蔵装置に対する投入熱量、前記予冷温度または前記予熱温度を示す合金温度、前記水素吸蔵合金の比熱および外気温度により決定する、
請求項１から請求項３いずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記冷温熱源は、
前記水素貯蔵装置に対して前記予冷温度を与える冷熱源と、前記水素貯蔵装置に対して前記予熱温度を与える温熱源と、に分かれて構成され、
前記温熱源は、前記燃料電池と、前記燃料電池が停止しているときに前記水素貯蔵装置に対して前記予熱温度を与える温水蓄熱槽と、を有する、
請求項１から請求項４いずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項６】
再生可能エネルギー発電装置が、再生可能エネルギーを需要家負荷に供給する再生可能エネルギー電源を有し、前記再生可能エネルギーのうちの余剰電力を出力する再生可能エネルギー発電工程と、
水素製造装置が、前記再生可能エネルギー発電装置が出力する余剰電力を用いて水素を製造する水素製造工程と、
水素貯蔵装置が、前記水素製造装置によって製造された水素を、水素吸蔵合金に吸蔵させることで貯蔵し、前記水素吸蔵合金に貯蔵された水素を前記水素吸蔵合金に吸蔵された水素を放出する水素貯蔵工程と、
燃料電池が、前記水素貯蔵装置が放出する水素を利用して発電し、発電した電力を前記需要家負荷に供給する電力供給工程と、
冷温熱源が、前記水素貯蔵装置が水素を水素吸蔵合金に吸蔵させる所定の時刻に前記水素貯蔵装置に対して予冷温度を与え、前記水素貯蔵装置が水素を放出させる所定の時刻に前記水素貯蔵装置に対して予熱温度を与える加熱冷却工程と、
制御装置が、前記水素貯蔵装置の所定の時刻における水素吸蔵量と水素放出量とを表す前記水素貯蔵装置の運転計画を作成し、前記水素貯蔵装置の運転計画に基づいて前記冷温熱源の前記予冷温度または前記予熱温度を決定し、決定された前記予冷温度または前記予熱温度を前記冷温熱源に与えさせる制御工程と、
を備える電力供給システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給システムおよび電力供給システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２０１２年７月の再生可能エネルギーの固定価格買取制度（ＦＩＴ；Ｆeed-Ｉn Ｔariff）の導入は、非住宅用の太陽光発電市場（公共・産業分野）を大きく変えることとなった。ＪＰＥＡ ＰＶ ＯＵＴＬＯＯＫ ２０３０によると、国内総出荷に占める非住宅用の割合は、２０１２年度で（国内総出荷量３．８ＧＷに対し）５０％、２０１３年度で（同８．４ＧＷに対し）７３％、２０１４年度上半期で（上期国内総出荷量４．３ＧＷに対し）７７％と大幅に伸張している。
【０００３】
太陽光発電の大量の設備認定に伴い、それらが全て稼動した場合、電力需要の小さい軽負荷期に太陽光発電の供給電力量が需要電力量を上回る懸念が出てきたため、指定電気事業者においては「無制限・無補償の出力抑制」を条件として系統接続を行うこととなった。
今後、更なる太陽光発電の系統接続量の増加に伴い、電力需給調整としての出力制御実施は現実のものとなる。出力制御が実施されると、その分の再生可能エネルギーは捨てられてしまうため、エネルギーの効率的な利用という観点から見ると、蓄電池等を用いて捨てる分のエネルギー（以下、余剰電力と呼ぶ）は貯蔵しておくことが望ましい。
【０００４】
余剰電力の貯蔵手段として、近年注目されているのが水素である。蓄電池による貯蔵に比べると、電気から水素への変換、また水素から電気への変換に伴う効率低下が大きいというデメリットはあるが、大容量、長期的なエネルギー貯蔵に適している。
電力を使用して水素を製造・貯蔵・利用（発電）するシステムとしては、例えば特許文献１に記載の電力供給システムがある。特許文献１に記載の電力供給システムは、電力系統に連系された需要家に水素製造装置、水素貯蔵装置、燃料電池、負荷モニタ装置、監視制御装置を設け、需要予測、負荷変動に基づき水素を製造・貯蔵・利用するシステムである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０６１２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の電力供給システムによると、貯蔵装置は水素吸蔵合金を用いた機構を設けることができるとある。金属への水素の溶解量は水素の圧力及び温度によって変化する。ここで、図４、図５はＰＣＴ曲線と呼ばれる水素吸蔵合金の水素溶解量と圧力、温度の関係性を示したものである。水素圧力が吸収時の曲線より高ければ水素は合金中に貯蔵される。また圧力が放出時の曲線より低ければ水素は逆に放出される。ＰＣＴ曲線は合金組成によって異なる。吸収時圧力および放出時圧力はそれぞれ水素製造装置、燃料電池によって決まってくるため、合金組成によっては吸収、放出させる水素量をなるべく大きくするために温度管理が必要となる。
【０００７】
しかしながら、水素を吸収／放出させる合金のＰＣＴ（Ｐressure-Ｃomposition-Ｔemperature）は、例えばＬａＮｉ５に代表されるようにプラトー（平坦）な領域が広く、また吸収／放出時におけるＰＣＴのヒステリシスが小さいものが適している。これは限られた圧力範囲において吸収圧、放出圧の設定が容易で、かつ大量に水素を吸収／放出が可能なためである。しかし上記のような合金は、水素の吸放出を繰り返すと共に微粉化する性質を有しているため、可燃性が高いという課題がある。そのため、安全性の観点からは可燃性が低い合金が望ましいが、そのような合金のＰＣＴはプラトー領域が狭く、またヒステリシスも大きいため、従来のような圧力管理による制御では、限られた圧力範囲で大量の水素を吸収／放出させることができない。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、温度管理が必要となる組成の水素吸蔵合金を用いても、所定の時刻に所定の水素量を吸蔵／放出できることにより、予冷、予熱熱量／時間を最小限にとどめることができ、省エネルギーを図ることができる電力供給システムおよび電力供給システムの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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の電力供給システムは、再生可能エネルギーを需要家負荷に供給する再生可能エネルギー電源を有し、前記再生可能エネルギーのうちの余剰電力を出力する再生可能エネルギー発電装置と、前記再生可能エネルギー発電装置が出力する余剰電力を用いて水素を製造する水素製造装置と、前記水素製造装置によって製造された水素を、水素吸蔵合金に吸蔵させることで貯蔵し、前記水素吸蔵合金に貯蔵された水素を放出する水素貯蔵装置と、前記水素貯蔵装置が放出する水素を利用して発電し、発電した電力を前記需要家負荷に供給する燃料電池と、前記水素貯蔵装置が水素を水素吸蔵合金に吸蔵させる所定の時刻に前記水素貯蔵装置に対して予冷温度を与え、前記水素貯蔵装置が水素を放出させる所定の時刻に前記水素貯蔵装置に対して予熱温度を与える冷温熱源と、前記水素貯蔵装置の所定の時刻における水素吸蔵量と水素放出量とを表す前記水素貯蔵装置の運転計画を作成し、前記水素貯蔵装置の運転計画に基づいて前記冷温熱源の前記予冷温度または前記予熱温度を決定し、決定された前記予冷温度または前記予熱温度を前記冷温熱源に与えさせる制御装置と、を備える。
【００１０】
また、本発明の電力供給システムにおいて、前記制御装置は、前記需要家負荷の電力予測値と、前記再生可能エネルギーの予測値とから、前記余剰電力を推定し、前記余剰電力の推定値と前記需要家負荷の電力予測値とから前記水素製造装置の運転計画を作成し、作成された前記水素製造装置の運転計画に基づいて、前記水素貯蔵装置の運転計画における水素吸蔵量を決定し、前記水素貯蔵装置の水素貯蔵量と、前記需要家負荷の電力実績値とから前記燃料電池の運転計画を作成し、作成された前記燃料電池の運転計画に基づいて、前記水素貯蔵装置の運転計画における水素放出量を決定する。
【００１１】
また、本発明の電力供給システムにおいて、前記制御装置は、前記予冷温度および前記予熱温度を、前記水素吸蔵合金の水素貯蔵量と圧力、温度の関係性を示したＰＣＴ曲線に基づき決定する。
【００１２】
また、本発明の電力供給システムにおいて、前記制御装置は、前記冷温熱源が前記予冷温度または前記予熱温度を前記冷温熱源に与える時間を、前記冷温熱源の過去の前記水素貯蔵装置に対する投入熱量、前記予冷温度または前記予熱温度を示す合金温度、前記水素吸蔵合金の比熱および外気温度により決定する。
【００１３】
また、本発明の電力供給システムにおいて、前記冷温熱源は、前記水素貯蔵装置に対して前記予冷温度を与える冷熱源と、前記水素貯蔵装置に対して前記予熱温度を与える温熱源と、に分かれて構成され、前記温熱源は、前記燃料電池と、前記燃料電池が停止しているときに前記水素貯蔵装置に対して前記予熱温度を与える温水蓄熱槽と、を有する。
【００１４】
また、本発明の電力供給システムの制御方法は、再生可能エネルギー発電装置が、再生可能エネルギーを需要家負荷に供給する再生可能エネルギー電源を有し、前記再生可能エネルギーのうちの余剰電力を出力する再生可能エネルギー発電工程と、水素製造装置が、前記再生可能エネルギー発電装置が出力する余剰電力を用いて水素を製造する水素製造工程と、水素貯蔵装置が、前記水素製造装置によって製造された水素を、水素吸蔵合金に吸蔵させることで貯蔵し、前記水素吸蔵合金に貯蔵された水素を前記水素吸蔵合金に吸蔵された水素を放出する水素貯蔵工程と、燃料電池が、前記水素貯蔵装置が放出する水素を利用して発電し、発電した電力を前記需要家負荷に供給する電力供給工程と、冷温熱源が、前記水素貯蔵装置が水素を水素吸蔵合金に吸蔵させる所定の時刻に前記水素貯蔵装置に対して予冷温度を与え、前記水素貯蔵装置が水素を放出させる所定の時刻に前記水素貯蔵装置に対して予熱温度を与える加熱冷却工程と、制御装置が、前記水素貯蔵装置の所定の時刻における水素吸蔵量と水素放出量とを表す前記水素貯蔵装置の運転計画を作成し、前記水素貯蔵装置の運転計画に基づいて前記冷温熱源の前記予冷温度または前記予熱温度を決定し、決定された前記予冷温度または前記予熱温度を前記冷温熱源に与えさせる制御工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、制御装置が、水素貯蔵装置の所定の時刻における水素吸蔵量と水素放出量とを表す水素貯蔵装置の運転計画を作成する。また、制御装置は、水素貯蔵装置の運転計画に基づいて冷温熱源の予冷温度または予熱温度を決定し、決定された予冷温度または予熱温度を冷温熱源に与えさせる制御を行う。
【００１６】
これにより、温度管理が必要となる組成の水素吸蔵合金を用いても、所定の時刻に所定の水素量を吸蔵／放出できることにより、予冷、予熱熱量／時間を最小限にとどめることができ、省エネルギーを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態における電力供給システムの構成を示す図である。
【図２】電力供給システムの制御方法を示すフローチャートである。
【図３】水素吸蔵合金の水素貯蔵量と圧力、温度の関係性を示したＰＣＴ曲線である。
【図４】水素吸蔵合金のＰＣＴ曲線を説明するための図である。
【図５】水素吸蔵合金のＰＣＴ曲線を説明するための図である。
【図６】本電力供給システムにおける熱系統図である。
【図７】本電力供給システムにおける各運転条件とバルブの開閉状態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（本発明の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本実施形態における電力供給システムの構成を示す図である。電力供給システム１００は、再生可能エネルギー発電装置１、水素製造装置２、水素貯蔵装置３、燃料電池４、需要家負荷５、冷温熱源６、計測装置７、および制御装置８を含んで構成される。
制御装置８は、水素製造装置２、水素貯蔵装置３、燃料電池４、および冷温熱源６を制御するために必要な各種運転計画を作成し、作成した各種運転計画に基づいて、水素製造装置２、水素貯蔵装置３、燃料電池４、および冷温熱源６を制御する。
計測装置７は、制御装置８が水素製造装置２、水素貯蔵装置３、燃料電池４、および冷温熱源６を制御するために必要な各種計測（再生可能エネルギー発電装置１、水素製造装置２、水素貯蔵装置３、燃料電池４、需要家負荷５、冷温熱源６の出力結果の計測）を行う。
本実施形態における電力供給システム１００およびその制御方法は、上術したような温度管理が必要な水素吸蔵合金を水素貯蔵装置３に用いて、再生可能エネルギー発電装置１の出力である再生可能エネルギーの余剰電力による水素製造・貯蔵・利用を行うシステム、およびその運転方法を規定するものである。特に、本実施形態における電力供給システム１００は、再生可能エネルギー発電装置１による余剰電力の発生に備え、冷温熱源６で水素貯蔵装置３を効果的に予冷、予熱することを特徴としている。
【００１９】
再生可能エネルギー発電装置１は、再生可能エネルギーを需要家負荷５に供給する再生可能エネルギー電源（太陽光発電や風力発電等の再生可能エネルギー電源）を有し、再生可能エネルギーのうちの余剰電力を水素製造装置２に対して出力する。
需要家負荷５に供給する再生可能エネルギー、および水素製造装置２に供給する余剰電力は、計測装置７により計測される。
再生可能エネルギー発電装置１が需要家負荷５に供給する再生可能エネルギー電源の発電量は、計測装置７により計測され（図１においてＭ１で示す）、制御装置８に対して、計測結果として再生可能エネルギーの発電量（実測値）が送信される（図１においてＫで示す）。
再生可能エネルギー発電装置１が水素製造装置２に供給する余剰電力は、計測装置７により計測され（図１においてＭ２で示す）、制御装置８に対して、計測結果として余剰電力（実測値）が送信される（図１においてＫで示す）。
需要家負荷５における使用電力（需要家負荷電力）は、計測装置７により計測され（図１においてＭ８で示す）、制御装置８に対して、計測結果として需要家負荷電力（実績値）が送信される（図１においてＫで示す）。
【００２０】
制御装置８では、まず、あるタイミング（例えば夕方）で現在時刻以降の一定期間（例えば翌日１日分）の需要家負荷電力と再生可能エネルギーの発電量とを予測し、再生可能エネルギー発電量の予測値と需要家負荷の電力予測値との差分から余剰電力の発生時間帯と発生量を推定する。次に余剰電力の推定値と需要家負荷の電力予測値とから、水素製造装置２、水素貯蔵装置３、燃料電池４の運転計画のうち、水素製造装置２の運転計画を作成する。水素製造装置２では、余剰電力を用いて水素製造を行うため、水素製造装置２の運転時間と水素製造装置２の入力電力は余剰電力の推定値と一致する。
すなわち、制御装置８は、需要家負荷の電力予測値と、再生可能エネルギーの予測値とから、余剰電力を推定し、余剰電力の推定値と需要家負荷の電力予測値とから水素製造装置２の運転計画を作成する。
制御装置８は、作成した水素製造装置２の運転計画に基づいて、水素製造装置２を制御する（図１においてＳ１で示す）。
【００２１】
水素製造装置２は、再生可能エネルギー発電装置１が出力する余剰電力を用いて水素を製造する。
また、水素製造装置２の出力である水素製造量は水素製造装置２の入力電力と比例するため、水素製造装置２の運転計画が決定されると各時刻における水素吸蔵量も計画される。
なお、水素製造装置２の出力である水素製造量は、計測装置７により計測され（図１においてＭ３で示す）、制御装置８に対して、計測結果として水素吸蔵量が送信される（図１においてＫで示す）。
すなわち、制御装置８は、作成された水素製造装置２の運転計画に基づいて、水素貯蔵装置３の運転計画における水素吸蔵量を決定する。
【００２２】
水素貯蔵装置３は、水素貯蔵媒体として水素吸蔵合金を用いており、水素製造装置２によって製造された水素を、水素吸蔵合金に吸蔵させることで貯蔵し、水素吸蔵合金に貯蔵された水素を放出する。
なお、水素貯蔵装置３の水素貯蔵量は、計測装置７により計測され（図１においてＭ４で示す）、制御装置８に対して、計測結果として水素貯蔵量が送信される（図１においてＫで示す）。また、水素貯蔵装置３の出力である水素放出量は、計測装置７により計測され（図１においてＭ６で示す）、制御装置８に対して、計測結果として水素放出量が送信される（図１においてＫで示す）。
燃料電池４は、水素貯蔵装置３が放出する水素を利用して発電し、発電した電力を需要家負荷５に供給する。
なお、燃料電池４の出力である発電電力量は、計測装置７により計測され（図１においてＭ７で示す）、制御装置８に対して、計測結果として発電電力量が送信される（図１においてＫで示す）。
【００２３】
制御装置８は、燃料電池４の運転計画を水素貯蔵量Ｍ４と需要家負荷５の電力実績値Ｍ８とにより作成する。例えば、需要家の契約電力を低減する目的であれば需要家負荷５のピーク電力が予測されている時間帯に運転を行うよう運転計画を作成する。水素貯蔵装置３における合金からの水素放出量Ｍ６と燃料電池４の発電量Ｍ７との間にも比例関係は成立するので、燃料電池４の運転計画が決定すると水素放出量Ｍ６も計画される。なお、これらの比例係数は計測装置７で取得された過去の実績値（水素貯蔵量Ｍ４と需要家負荷５の電力実績値との実績値Ｍ８）より最小二乗法で算出することができる。
すなわち、制御装置８は、水素貯蔵装置３の水素貯蔵量と、需要家負荷５の電力実績値とから燃料電池４の運転計画を作成し、作成された燃料電池４の運転計画に基づいて、水素貯蔵装置３の運転計画における水素放出量を決定する。
制御装置８は、作成した燃料電池４の運転計画に基づいて、燃料電池４を制御する（図１においてＳ３で示す）。
また、制御装置８は、作成した水素貯蔵装置３の運転計画に基づいて、水素貯蔵装置３を制御する（図１においてＳ２で示す）。
【００２４】
冷温熱源６は、冷温水により水素貯蔵装置３が有する水素吸蔵合金を加熱、冷却する熱源であり、水素貯蔵装置３が水素を水素吸蔵合金に吸蔵させる所定の時刻に水素貯蔵装置３に対して予冷温度を与え、水素貯蔵装置３が水素を放出させる所定の時刻に水素貯蔵装置３に対して予熱温度を与える。
水素貯蔵装置３の運転計画の所定の時刻における水素放出量および水素吸蔵量が、上述のように水素製造装置２の運転計画、燃料電池４の運転計画により決定されたので、制御装置８は、水素貯蔵装置３の所定の時刻における水素吸蔵量と水素放出量とを表す水素貯蔵装置３の運転計画を作成し、水素貯蔵装置３の運転計画に基づいて冷温熱源６の予冷温度または予熱温度を決定し、決定された予冷温度または予熱温度を冷温熱源６に与えさせる（図１においてＳ４で示す）。
【００２５】
ここで、冷温熱源６が水素貯蔵装置３に対して予冷温度／予熱温度を与える時間は、冷温熱源６の過去の水素貯蔵装置３に対する投入熱量、予冷温度または予熱温度を示す合金温度、水素吸蔵合金の比熱および外気温度により決定することができる。
すなわち、冷温熱源６の過去の水素貯蔵装置３に対する投入熱量は、計測装置７により計測され、制御装置８に対して、計測結果として投入熱量（実測値）が送信される（図１においてＫで示す）。
また、冷温熱源６が水素貯蔵装置３に対して与える予冷温度／予熱温度は、計測装置７により計測され（図１においてＭ５で示す）、制御装置８に対して、計測結果として予冷温度／予熱温度（実測値）が送信される（図１においてＫで示す）。
なお、水素吸蔵合金の比熱は、予め制御装置８が有するメモリに記憶させる構成にしてもよい。また、外気温度は、図１においては不図示である温度センサにより、計測装置７により計測され、制御装置８に対して、計測結果として外気温度が送信される構成にしてもよい。
【００２６】
以下、制御装置８が行う各装置の運転方法の決定方法について、図２を参照して説明する。図２は、電力供給システムの制御方法を示すフローチャートである。
まず、制御装置８は、需要家負荷予測を行う（ステップＳＴ１）。すなわち、制御装置８は、あるタイミングで現在時刻以降の一定期間の需要家負荷電力を予測する。
次に、制御装置８は、再生可能エネルギー発電量予測を行う（ステップＳＴ２）。すなわち、制御装置８は、現在時刻以降の一定期間の再生可能エネルギーの発電量を予測する。
次に、制御装置８は、余剰電力推定を行う（ステップＳＴ３）。すなわち、制御装置８は、再生可能エネルギー発電量の予測値と需要家負荷の電力予測値との差分から余剰電力の発生時間帯と発生量を推定する。
【００２７】
次に、制御装置８は、水素製造装置・水素貯蔵装置・燃料電池運転計画作成を行う（ステップＳＴ４）。すなわち、制御装置８は、余剰電力の推定値と需要家負荷５の電力予測値とから、水素製造装置２、水素貯蔵装置３、燃料電池４の運転計画のうち、水素製造装置２の運転計画を作成する。水素製造装置２では、余剰電力を用いて水素製造を行うため、水素製造装置２の運転時間と水素製造装置２の入力電力は余剰電力の推定値と一致する。
すなわち、制御装置８は、需要家負荷５の電力予測値と、再生可能エネルギーの予測値とから、余剰電力を推定し、余剰電力の推定値と需要家負荷５の電力予測値とから水素製造装置２の運転計画を作成する。
次に、制御装置８は、作成された水素製造装置２の運転計画に基づいて、水素貯蔵装置３の運転計画における水素吸蔵量を決定する。
次に、制御装置８は、燃料電池４の運転計画を水素貯蔵量と需要家負荷５の電力実績値とにより作成する。また、制御装置８は、作成された燃料電池４の運転計画に基づいて、水素貯蔵装置３の運転計画における水素放出量を決定する。これにより、制御装置８は、水素貯蔵装置３の運転計画を作成する。
【００２８】
次に、制御装置８は、予冷／予熱温度・時間設定を行う（ステップＳＴ５）。すなわち、制御装置８は、運転計画作成により各時刻の水素吸蔵量と水素放出量が求まるので、所定時刻に所定の水素吸蔵、放出が可能となるように冷温熱源６の予冷／予熱温度、時間を決定する。
図３は、水素吸蔵合金の水素貯蔵量と圧力、温度の関係性を示したＰＣＴ曲線である。
例えば、６時間後に燃料電池４を３時間運転することが計画されており、水素貯蔵量は図３に示すように、５０%から２０%まで使用されるものとする。
図３に示すように、この場合、合金温度は３０℃以上ないと５０％での、４０℃以上でないと２０％までの放出ができない。そのため、予熱温度は燃料電池４の運転開始時までに３０℃、運転終了時までに４０℃と設定される。予熱に必要な時間は、上述の通り、冷温熱源６の過去の水素貯蔵装置３に対する投入熱量、予熱温度を示す合金温度、水素吸蔵合金の比熱および外気温度により決定することができる。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態の電力供給システム１００は、再生可能エネルギー発電装置１と、水素製造装置２と、水素貯蔵装置３と、燃料電池４と、冷温熱源６と、制御装置８と、を備える。
再生可能エネルギー発電装置１は、再生可能エネルギーを需要家負荷５に供給する再生可能エネルギー電源を有し、再生可能エネルギーのうちの余剰電力を出力する。
水素製造装置２は、再生可能エネルギー発電装置１が出力する余剰電力を用いて水素を製造する。
水素貯蔵装置３は、水素製造装置２によって製造された水素を、水素吸蔵合金に吸蔵させることで貯蔵し、水素吸蔵合金に貯蔵された水素を放出する。
燃料電池４は、水素貯蔵装置３が放出する水素を利用して発電し、発電した電力を需要家負荷５に供給する。
冷温熱源６は、水素貯蔵装置３が水素を水素吸蔵合金に吸蔵させる所定の時刻に水素貯蔵装置３に対して予冷温度を与え、水素貯蔵装置３が水素を放出させる所定の時刻に水素貯蔵装置３に対して予熱温度を与える。
制御装置８は、水素貯蔵装置３の所定の時刻における水素吸蔵量と水素放出量とを表す水素貯蔵装置３の運転計画を作成し、水素貯蔵装置３の運転計画に基づいて冷温熱源６の予冷温度または予熱温度を決定し、決定された予冷温度または予熱温度を冷温熱源６に与えさせる。
【００３０】
本発明では、制御装置８が、水素貯蔵装置３の所定の時刻における水素吸蔵量と水素放出量とを表す水素貯蔵装置３の運転計画を作成する。また、制御装置８は、水素貯蔵装置３の運転計画に基づいて冷温熱源６の予冷温度または予熱温度を決定し、決定された予冷温度または予熱温度を冷温熱源６に与えさせる制御を行う。
これにより、本発明によれば、温度管理が必要となる組成の水素吸蔵合金を用いても、所定の時刻に所定の水素量を吸蔵／放出できることにより、予冷、予熱熱量／時間を最小限にとどめることができ、省エネルギーを図ることができる。
【００３１】
以下、図１に示した本実施形態の電力供給システム１００の他の実施形態について、図６および図７を参照して説明する。
上述した電力供給システム１００の実施形態の説明では、予冷、予熱用に冷温熱源６をもって予冷、予熱をすることとしていたが、本実施形態では、電力供給システム１００を省エネルギーな電力供給システムとするため、燃料電池４より発生する排温水（温水）や建物との交換熱を使って予冷、予熱が行える電力供給システムとしている。
図６は、本電力供給システムにおける熱系統図である。図６において、図１と同じ部分には同じ符号を付し、その説明については適宜省略する。
本電力供給システムは、図６に示すように、水素貯蔵装置３と、水素貯蔵装置３を冷却する冷熱源６ａと、燃料電池４の排温水を回収する熱交換器１１と、燃料電池４と、建物の冷温水系統と熱交換を行う熱交換器１２と、温水蓄熱槽６ｂと、温水蓄熱槽６ｂと熱交換を行う熱交換器１３と、ポンプ２１〜２３と、熱媒流路を変換するバルブ３１〜３８と、を含んで構成される。
ここで、図６に示すように、図１に示した電力供給システム１００では冷温熱源６を用いて加熱冷却をしていたが、本電力供給システムでは、冷熱源として冷熱源６ａを、温熱源として燃料電池４と温水蓄熱槽６ｂとを有している。すなわち、本電力供給システムは、温熱源に燃料電池４の排温水を使用しており、燃料電池４停止時の温水供給用に温水蓄熱槽６ｂを有している。
【００３２】
以下、図７を参照して、本電力供給システムにおける各運転に対する運転方法について詳述する。図７は、本電力供給システムにおける各運転条件とバルブの開閉状態を説明するための図である。図７は、建物連結の有無と、水素貯蔵装置３の冷却・加熱と、燃料電池４運転のＯＮ・ＯＦＦと、温水蓄熱槽６ｂの残蓄熱状態と、の各条件Ａ〜Ｈにおけるバルブ３１〜３８のＯＮ（開状態）およびＯＦＦ（閉状態）を示している。ここで、建物連結の有無とは、建物との熱交換が行われる（有）か、或いは行われない（無）かの条件を表わす。また、水素貯蔵装置３の冷却・加熱とは、水素貯蔵装置３が冷却される（冷却）か、或いは加熱される（加熱）かの条件を表わす。また、燃料電池４運転のＯＮ・ＯＦＦとは、燃料電池４が運転される（ＯＮ）か、或いは、運転されない（ＯＦＦ）かの条件を表わす。また、温水蓄熱槽６ｂの残蓄熱状態とは、残蓄熱がある状態（−）か、或いは残蓄熱が無く満畜の状態（満）にあるかの条件を表わす。
【００３３】
まず、水素貯蔵装置３を冷却する場合、冷熱源６ａを運転し、冷熱源６ａからの冷水が水素貯蔵装置３へ供給される。これは、図７の運転条件Ａに示す条件で実行される。すなわち、燃料電池４がＯＦＦの状態で、ＯＮしているバルブ３５、バルブ３７を介して、冷熱源６ａからの冷水が水素貯蔵装置３へ供給される。
【００３４】
次に、水素貯蔵装置３を加熱する場合、温水蓄熱槽６ｂから優先的に温水が水素貯蔵装置３へ供給される。これは、図７の運転条件Ｂに示す条件で実行される。すなわち、燃料電池４がＯＦＦの状態で、バルブ３７をＯＦＦし、バルブ３８をＯＮすることにより、温水蓄熱槽６ｂから温水が水素貯蔵装置３へ供給される。
【００３５】
続いて、水素貯蔵装置３が加温され、水素放出が開始し、燃料電池４が運転した後は、燃料電池４により温水が水素貯蔵装置３へ供給される。この際には熱交換器１１を介して温水蓄熱槽６ｂにも蓄熱が同時に行われる。これは、図７の運転条件Ｃに示す条件で実行される。すなわち、燃料電池４が運転条件Ｂに示す条件のＯＦＦの状態からＯＮの状態に変わった状態で、バルブ３５をＯＦＦし、バルブ３６をＯＮすることにより、燃料電池４からの温水がＯＮしているバルブ３８を介して水素貯蔵装置３へ供給されるとともに、熱交換器１１を介して温水蓄熱槽６ｂにも蓄熱が同時に行われる。
【００３６】
次に、温水蓄熱槽６ｂが満蓄になり燃料電池４の熱交換器入口温度が一定値を上回る際には冷熱源６ａによる冷却も行われる。これは、図７の運転条件Ｄに示す条件で実行される。すなわち、燃料電池４がＯＮの状態で、バルブ３７をＯＮし、バルブ３８をＯＦＦすることにより、冷熱源６ａからの冷水が、ＯＮしているバルブ３７を介して水素貯蔵装置３へ供給される。
なお上記は建物との熱交換が行われない場合の電力供給システムの運転であり、建物との熱交換が可能な場合には、図７の運転条件Ｅ〜Ｈに示すように、建物との熱交換器１２を介して熱交換が行われ、水素吸蔵合金の冷却、加熱および温水蓄熱槽６ｂへの蓄熱が行われる。
【００３７】
以上、説明したように、本電力供給システムは、冷温熱源６は、水素貯蔵装置３に対して予冷温度を与える冷熱源６ａと、水素貯蔵装置３に対して予熱温度を与える温熱源と、に分かれて構成され、温熱源は、燃料電池４と、燃料電池４が停止しているときに水素貯蔵装置３に対して予熱温度を与える温水蓄熱槽６ｂと、を有する。
これにより、本発明によれば、燃料電池４および温水蓄熱槽６ｂにより発生する排温水（温水）や建物との交換熱を使って予熱、予冷が行えるため、より省エネルギーを図ることができる。
【００３８】
上述した実施形態における制御装置８をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
【００３９】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１…再生可能エネルギー発電装置、２…水素製造装置、３…水素貯蔵装置、４…燃料電池、５…需要家負荷、６…冷温熱源、６ａ…冷熱源、６ｂ…温水蓄熱槽、７…計測装置、８…制御装置、１００…電力供給システム
【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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