(57)【要約】【課題】適切なタイミングで、電力負荷装置の負荷電力を賄うときの経済性が良くなるように燃料電池装置の発電電力を決定できる発電システムを提供する。【解決手段】発電システムの制御装置２は、１日の中の所定の第１判定期間での電力負荷装置３による第１負荷電力と、第１判定期間とは異なる所定の第２判定期間での電力負荷装置３による第２負荷電力とを対比して、負荷電力が小さい方の判定期間を経済性の判定を行う経済性判定期間に設定し、負荷電力が大きい方の判定期間を経済性の判定を行わない非経済性判定期間に設定する第１処理と、第１処理で設定された経済性判定期間の開始前に、燃料電池装置１０で発電するときの発電料金及び燃料電池装置１０の発電電力の一部を売電するときの売電料金とを少なくとも考慮して、経済性判定期間での燃料電池装置１０の発電電力を経済性判定期間において経済性が良くなる値に決定する第２処理とを行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統と連系可能であり、炭化水素を含む原燃料ガスを改質して得られる水素を利用して発電する燃料電池装置と、
前記電力系統及び前記燃料電池装置の少なくとも一方から電力の供給を受ける電力負荷装置と、
前記燃料電池装置の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記電力負荷装置の負荷電力を賄うときの経済性を考慮して前記燃料電池装置の発電電力を決定する発電システムであって、
前記制御装置は、
１日の中の所定の第１判定期間での前記電力負荷装置による第１負荷電力と、前記第１判定期間とは異なる所定の第２判定期間での前記電力負荷装置による第２負荷電力とを対比して、負荷電力が小さい方の判定期間を前記経済性の判定を行う経済性判定期間に設定し、負荷電力が大きい方の判定期間を前記経済性の判定を行わない非経済性判定期間に設定する第１処理と、
前記第１処理で設定された前記経済性判定期間の開始前に、前記燃料電池装置で発電するときの発電料金及び前記燃料電池装置の発電電力の一部を売電するときの売電料金とを少なくとも考慮して、前記経済性判定期間での前記燃料電池装置の発電電力を前記経済性判定期間において前記経済性が良くなる値に決定する第２処理とを行う発電システム。
【請求項２】
前記燃料電池装置で発電するために要する発電料金情報を取得する発電料金情報取得装置と、
前記燃料電池装置で発電した電力を前記電力系統へ売るときの売電料金情報を取得する売電料金情報取得装置とを備え、
前記制御装置は、前記第２処理において、前記第１処理で設定された前記経済性判定期間の開始前に、前記発電料金情報及び前記売電料金情報を参照して導出できる前記燃料電池装置で発電するときの発電料金及び前記燃料電池装置の発電電力の一部を売電するときの売電料金とを考慮して、前記経済性判定期間での前記燃料電池装置の発電電力を、前記電力負荷装置による負荷電力に追従した値に決定した場合と、所定の最大発電電力の値に決定した場合とのうち、前記経済性判定期間において前記経済性が良くなる方に決定する請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記電力負荷装置の負荷電力を賄うために前記電力系統から電力を購入するときの買電電力についての買電料金情報を取得する買電料金情報取得装置と、
前記燃料電池装置で発電するために要する発電料金情報を取得する発電料金情報取得装置と、
前記燃料電池装置で発電した電力を前記電力系統へ売るときの売電料金情報を取得する売電料金情報取得装置とを備え、
前記制御装置は、前記第２処理において、前記第１処理で設定された前記経済性判定期間の開始前に、前記買電料金情報及び前記発電料金情報及び前記売電料金情報を参照して導出できる、前記電力系統から電力の供給を受けるときの買電料金と、前記燃料電池装置で発電するときの発電料金及び発電電力の一部を売電するときの売電料金とを考慮して、前記経済性判定期間での前記燃料電池装置の発電電力を、前記電力負荷装置による負荷電力に追従した値に決定した場合と、所定の最大発電電力の値に決定した場合と、ゼロに決定した場合とのうち、前記経済性判定期間において前記経済性が良くなる方に決定する請求項１に記載の発電システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記第２処理において、前記第１処理で設定された前記非経済性判定期間の開始前に、前記非経済性判定期間での前記燃料電池装置の発電電力を、前記電力負荷装置による負荷電力に追従した値又は所定の最大発電電力の値に決定する請求項１〜３の何れか一項に記載の発電システム。
【請求項５】
前記電力負荷装置による過去の負荷電力についての情報を取得する負荷電力情報取得装置を備え、
前記制御装置は、前記負荷電力情報取得装置が取得した前記電力負荷装置による過去の負荷電力についての情報を参照して、前記電力負荷装置による前記第１負荷電力及び前記第２負荷電力を決定する請求項１〜４の何れか一項に記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統と連系可能であり、炭化水素を含む原燃料ガスを改質して得られる水素を利用して発電する燃料電池装置と、電力系統及び燃料電池装置の少なくとも一方から電力の供給を受ける電力負荷装置と、燃料電池装置の動作を制御する制御装置とを備え、制御装置は、電力負荷装置の負荷電力を賄うときの経済性が良くなるように燃料電池装置の発電電力を決定する発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、商用電力系統に対して電力を逆潮流可能に設けられた自家発電手段と、商用電力系統側のエネルギ情報と自家発電手段側のエネルギ情報とを取得するためのエネルギ情報取得手段と、エネルギ情報取得手段で取得した情報に基づいて経済的に最も有利な運転モードに自家発電手段を運転制御する制御手段とを備えるシステムが記載されている。自家発電手段の例としては、発電機とエンジンとの組み合わせ、及び、燃料電池が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載のシステムにおいて、運転モード決定装置（１７）は、時間帯や季節等によって刻々と変化する買電単価及び売電単価及び発電単価を比較して、システムを経済的に最も有利な条件で運転するための運転モードを決定する。そして、この決定指令をコントローラ（１３）に与える。コントローラ（１３）は、決定指令にしたがって自家発電手段の動作制御と回路の切替制御とを行う。例えば、自家発電手段は、停止する状態、最大能力で動作する状態、発電出力を負荷電力に追従させる状態などに切り替えられる。また、負荷と自家発電手段と商用電力系統との間の電気回路の接続状態は、開閉器（６，１０，１２）の開閉制御によって切り替えられる。これにより、発電機（２）を停止して負荷（７，８，９）に必要な電力の全てを商用電源系統（１１）から買電するような運転や、発電機（２）の余剰電力を売電する運転や、負荷（７，８，９）に必要な電力の全てを発電機（２）の出力で供給する運転などを切り替えることができる。
特許文献１では、自家発電システムの発電単価として、自家発電手段の運転に要するガスエネルギコストが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−４２４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料電池装置の発電効率はどの発電電力でも同じになる訳ではなく、例えば発電電力が大きくなるにつれて発電効率が高くなるといった特性を示す。
よって、電力負荷装置の負荷電力が相対的に小さい場合に、その負荷電力に等しい電力を燃料電池装置で発電させようとすると（即ち、負荷追従させようとすると）、燃料電池の発電電力を相対的に小さくしなければならない（即ち、発電効率が低くなる）。その結果、燃料電池装置の発電単価が相対的に大きくなる。
尚、電力負荷装置の負荷電力が相対的に小さい場合に、その負荷電力よりも大きい電力を燃料電池装置で発電させることもできる。この場合、燃料電池装置の発電電力を負荷追従させる場合に比べて燃料電池装置での発電に要する総コストは大きくなるものの、発電効率が高くなるのに伴って発電単価が小さくなり、且つ、余剰電力を売電できるようになる。そのため、燃料電池装置の発電電力を負荷追従させる場合に比べて、経済性が良くなる可能性もある。
【０００６】
このように、電力負荷装置の負荷電力が相対的に小さい時期というのは、電力負荷装置の負荷電力、燃料電池の発電電力及び発電単価、余剰電力及び売電単価などを考慮して、経済性が良くなるのは燃料電池装置をどのように運転させた場合であるのかを検証することが好ましい時期であるとも言える。
【０００７】
それに対して、電力負荷装置の負荷電力が相対的に大きい場合に、その負荷電力の全てを燃料電池装置の発電電力で賄おうとすると、燃料電池装置の発電電力が大きくなることで発電に要する総コストは大きくなるものの、発電効率が高くなるのに伴って発電単価が相対的に小さい電力を電力負荷装置に供給できる。つまり、電力負荷装置の負荷電力が相対的に大きい場合には、負荷追従運転を行った場合に発電に要する総コストと、例えば最大発電電力で発電を行って、余剰電力が発生すればその電力を売電する場合の総コストとにそれほど大きな差が生じないと考えられる。その結果、電力負荷装置の負荷電力が相対的に大きい時期というのは、電力負荷装置の負荷電力、燃料電池の発電電力及び発電単価、余剰電力及び売電単価などを考慮して、経済性が良くなるのは燃料電池装置をどのように運転させた場合であるのかを検証する必要性が低い時期であるとも言える。
【０００８】
このように、経済性が良くなるのは燃料電池装置をどのように運転させた場合であるのかを検証する必要性が低い時期と高い時期とが存在するにも関わらず、特許文献１に記載のシステムでは、刻々と変化する買電単価及び売電単価及び発電単価を常に比較し続けて、システムを経済的に最も有利な条件で運転するための運転モードを決定し、必要に応じて瞬時に自家発電手段の運転切替や回路の切り替えなどを行わなければならない。例えば、商用電力系統の電力単価（買電単価）や自家発電システムの発電単価（ガスエネルギコスト）が変更される度に、自家発電手段を停止状態から稼働状態に変更することや、稼働状態から停止状態に変更することなどを急に行わなければならない可能性がある。
【０００９】
更に、全く予期できないタイミングで、自家発電手段の動作状態と回路の切替状態とをどのような状態にするのかを随時決定する必要性や、その決定に従って自家発電手段の起動・停止・発電電力変更など瞬時に行う必要性などがあるものの、実際にシステムを運用した場合には、自家発電手段の動作状態と回路の切替状態との決定が時間的に遅れる可能性や、自家発電手段の発電電力を瞬時に所望の値にさせることができない可能性などがある。特に、自家発電手段として、炭化水素を含む原燃料ガスを改質して得られる水素を利用して発電する燃料電池装置を用いる場合、原燃料ガスの供給量を変更しても瞬時に水素の生成量が変更されない（発電電力が変更されない）という問題や、燃料電池装置の起動・停止を瞬時に行うことができないという問題などがある。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、適切なタイミングで、電力負荷装置の負荷電力を賄うときの経済性が良くなるように燃料電池装置の発電電力を決定できる発電システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明に係る発電システムの特徴構成は、電力系統と連系可能であり、炭化水素を含む原燃料ガスを改質して得られる水素を利用して発電する燃料電池装置と、前記電力系統及び前記燃料電池装置の少なくとも一方から電力の供給を受ける電力負荷装置と、前記燃料電池装置の動作を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記電力負荷装置の負荷電力を賄うときの経済性を考慮して前記燃料電池装置の発電電力を決定する発電システムであって、
前記制御装置は、
１日の中の所定の第１判定期間での前記電力負荷装置による第１負荷電力と、前記第１判定期間とは異なる所定の第２判定期間での前記電力負荷装置による第２負荷電力とを対比して、負荷電力が小さい方の判定期間を前記経済性の判定を行う経済性判定期間に設定し、負荷電力が大きい方の判定期間を前記経済性の判定を行わない非経済性判定期間に設定する第１処理と、
前記第１処理で設定された前記経済性判定期間の開始前に、前記燃料電池装置で発電するときの発電料金及び前記燃料電池装置の発電電力の一部を売電するときの売電料金とを少なくとも考慮して、前記経済性判定期間での前記燃料電池装置の発電電力を前記経済性判定期間において前記経済性が良くなる値に決定する第２処理とを行う点にある。
【００１２】
上記特徴構成によれば、制御装置は、第１処理において、１日の中の所定の第１判定期間での電力負荷装置による第１負荷電力と、第１判定期間とは異なる所定の第２判定期間での電力負荷装置による第２負荷電力とを対比して、負荷電力が小さい方の判定期間を経済性の判定を行う経済性判定期間に設定し、負荷電力が大きい方の判定期間を経済性の判定を行わない非経済性判定期間に設定し、第２処理において、第１処理で設定された経済性判定期間の開始前に、燃料電池装置で発電するときの発電料金及び燃料電池装置の発電電力の一部を売電するときの売電料金とを少なくとも考慮して、経済性判定期間での燃料電池装置の発電電力を経済性判定期間において経済性が良くなる値に決定する。つまり、制御装置は、電力負荷装置の負荷電力が小さくなる経済性判定期間に限って、即ち、経済性が良くなるのは燃料電池装置をどのように運転させた場合であるのかを検証することが好ましい時期に限って上記第２処理を行う。その結果、経済性に基づいて燃料電池装置の発電電力を随時決定することや、その決定に従って燃料電池装置の起動・停止・発電電力変更など瞬時に行うことなどを行わなくてもよくなる。
従って、適切なタイミングで、電力負荷装置の負荷電力を賄うときの経済性が良くなるように燃料電池装置の発電電力を決定できる発電システムを提供できる。
【００１３】
本発明に係る発電システムの別の特徴構成は、前記燃料電池装置で発電するために要する発電料金情報を取得する発電料金情報取得装置と、前記燃料電池装置で発電した電力を前記電力系統へ売るときの売電料金情報を取得する売電料金情報取得装置とを備え、
前記制御装置は、前記第２処理において、前記第１処理で設定された前記経済性判定期間の開始前に、前記発電料金情報及び前記売電料金情報を参照して導出できる前記燃料電池装置で発電するときの発電料金及び前記燃料電池装置の発電電力の一部を売電するときの売電料金とを考慮して、前記経済性判定期間での前記燃料電池装置の発電電力を、前記電力負荷装置による負荷電力に追従した値に決定した場合と、所定の最大発電電力の値に決定した場合とのうち、前記経済性判定期間において前記経済性が良くなる方に決定する点にある。
【００１４】
上記特徴構成によれば、第２処理において制御装置は、第１処理で設定された経済性判定期間における燃料電池装置の発電電力を、電力負荷装置による負荷電力に追従した値に決定した場合と、所定の最大発電電力の値に決定した場合とのうち、経済性判定期間において経済性が良くなる方に、その経済性判定期間の開始前に決定しておくことができる。その結果、経済性に基づいて燃料電池装置の発電電力を随時決定することや、その決定に従って燃料電池装置の起動・停止・発電電力変更など瞬時に行うことなどを行わなくてもよくなる。
【００１５】
本発明に係る発電システムの更に別の特徴構成は、前記電力負荷装置の負荷電力を賄うために前記電力系統から電力を購入するときの買電電力についての買電料金情報を取得する買電料金情報取得装置と、前記燃料電池装置で発電するために要する発電料金情報を取得する発電料金情報取得装置と、前記燃料電池装置で発電した電力を前記電力系統へ売るときの売電料金情報を取得する売電料金情報取得装置とを備え、
前記制御装置は、前記第２処理において、前記第１処理で設定された前記経済性判定期間の開始前に、前記買電料金情報及び前記発電料金情報及び前記売電料金情報を参照して導出できる、前記電力系統から電力の供給を受けるときの買電料金と、前記燃料電池装置で発電するときの発電料金及び発電電力の一部を売電するときの売電料金とを考慮して、前記経済性判定期間での前記燃料電池装置の発電電力を、前記電力負荷装置による負荷電力に追従した値に決定した場合と、所定の最大発電電力の値に決定した場合と、ゼロに決定した場合とのうち、前記経済性判定期間において前記経済性が良くなる方に決定する点にある。
【００１６】
上記特徴構成によれば、第２処理において制御装置は、第１処理で設定された経済性判定期間における燃料電池装置の発電電力を、電力負荷装置による負荷電力に追従した値に決定した場合と、所定の最大発電電力の値に決定した場合と、ゼロに決定した場合とのうち、経済性判定期間において経済性が良くなる方に、その経済性判定期間の開始前に決定しておくことができる。その結果、経済性に基づいて燃料電池装置の発電電力を随時決定することや、その決定に従って燃料電池装置の起動・停止・発電電力変更など瞬時に行うことなどを行わなくてもよくなる。
【００１７】
本発明に係る発電システムの更に別の特徴構成は、前記制御装置は、前記第２処理において、前記第１処理で設定された前記非経済性判定期間の開始前に、前記非経済性判定期間での前記燃料電池装置の発電電力を、前記電力負荷装置による負荷電力に追従した値又は所定の最大発電電力の値に決定する点にある。
【００１８】
電力負荷装置の負荷電力が相対的に大きい場合には、負荷追従運転を行った場合に発電に要する総コストと、例えば最大発電電力で発電を行って、余剰電力が発生すればその電力を売電する場合の総コストとの間にそれほど大きな差が生じないと考えられる。その結果、電力負荷装置の負荷電力が相対的に大きい時期というのは、電力負荷装置の負荷電力、燃料電池装置の発電電力及び発電単価、余剰電力及び売電単価などを考慮して、経済性が良くなるのは燃料電池装置をどのように運転させた場合であるのかを検証する必要性が低い時期であるとも言える。
そこで本特徴構成では、制御装置は、第２処理において、第１処理で設定された非経済性判定期間の開始前に、非経済性判定期間での燃料電池装置の発電電力を、電力負荷装置による負荷電力に追従した値又は所定の最大発電電力の値に予め決定する。これにより、経済性が大きく悪化しない状態で燃料電池装置を運転させることができる。
【００１９】
本発明に係る発電システムの更に別の特徴構成は、前記電力負荷装置による過去の負荷電力についての情報を取得する負荷電力情報取得装置を備え、
前記制御装置は、前記負荷電力情報取得装置が取得した前記電力負荷装置による過去の負荷電力についての情報を参照して、前記電力負荷装置による前記第１負荷電力及び前記第２負荷電力を決定する点にある。
【００２０】
上記特徴構成によれば、電力負荷装置での過去の負荷電力についての情報を参照することで、第１負荷電力及び第２負荷電力の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態の発電システムの構成を示す図である。
【図２】第１判定期間及び第２判定期間とを例示する図である
【図３】第２実施形態の発電システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して本発明の第１実施形態の発電システムについて説明する。
図１は、発電システムの構成を示す図である。図示するように、発電システムは、燃料電池装置１０と電力負荷装置３と制御装置２とを備える。燃料電池装置１０及び電力負荷装置３は、電力系統１に接続される電力線４に接続される。このように、燃料電池装置１０は電力系統１と連系可能であり、電力負荷装置３は電力系統１及び燃料電池装置１０の少なくとも一方から電力の供給を受けるように構成されている。制御装置２は、電力負荷装置３の負荷電力を賄うときの経済性を考慮して燃料電池装置１０の発電電力を決定する機能を担う。
【００２３】
燃料電池装置１０は、炭化水素を含む原燃料ガスを改質して得られる水素を利用して発電する。燃料電池装置１０の動作は、制御装置２が制御する。本実施形態では、燃料電池装置１０は、改質部１２と燃料電池部１１とを備える。改質部１２は、例えば都市ガスなどの炭化水素（メタン等）を含む原燃料ガスを水蒸気改質して、水素を主成分とする燃料ガスを生成する。そして、改質部１２で生成された燃料ガス（水素）は燃料電池部１１に供給される。燃料電池部１１は、改質部１２で生成された燃料ガスが供給されるアノード（図示せず）及び酸素ガスが供給されるカソード（図示せず）を有する燃料電池１１ａと、その燃料電池１１ａで発生した電力を、所望の電圧、周波数、位相の電力に変換して電力線４に出力するための電力変換部１１ｂとを備える。
【００２４】
電力線４の途中の、燃料電池装置１０が接続されている箇所よりも上流側（電力系統１側）には、電力を計測する電力計測器ＣＴ１が設けられている。電力計測器ＣＴ１は、例えば電力線４における電力の電流値を検出するために用いられるカレントトランス（計器用変流器）を用いて構成され、所定の電圧値（例えば１００Ｖ、２００Ｖ等）との積から、電力線４での電力値を導出できる。尚、電力計測器ＣＴ２は電力線４での電力の電流値のみを制御装置２に伝達し、制御装置２が電力値の導出を行ってもよい。
【００２５】
電力負荷装置３の負荷電力と燃料電池装置１０の発電電力（燃料電池装置１０から電力線４に供給される電力）とが等しい場合、電力計測器ＣＴ１が計測する電力はゼロになる。よって、制御装置２は、燃料電池装置１０の発電電力を、電力負荷装置３による負荷電力に追従した値に制御する場合、例えば電力計測器ＣＴ１が計測する電力がゼロになるように、燃料電池装置１０に対して発電指令を与えればよい。尚、制御装置２は、燃料電池装置１０の発電電力が、電力負荷装置３による負荷電力よりも所定値だけ小さい状態（即ち、電力計測器ＣＴ１が計測する電力が上記所定値になる状態）を維持して追従させるような制御を行ってもよい。
【００２６】
また、電力負荷装置３の負荷電力が燃料電池装置１０の発電電力よりも大きい場合、即ち、不足電力が生じる場合には、電力計測器ＣＴ１が計測する電力は例えば正の値になり、その不足電力に相当する電力（買電電力）が電力系統１から供給されている。つまり、電力計測器ＣＴ１は買電電力を計測していることになる。
電力負荷装置３の負荷電力が燃料電池装置１０の発電電力よりも小さい場合、即ち、余剰電力が生じる場合には、電力計測器ＣＴ１が計測する電力は例えば負の値になり、その余剰電力に相当する電力（売電電力）が燃料電池装置１０から電力系統１へ供給されている。つまり、電力計測器ＣＴ１は売電電力を計測していることになる。
【００２７】
加えて、本実施形態の発電システムは、燃料電池装置１０で発電した電力を電力系統１へ売るときの売電料金情報を取得する売電料金情報取得装置８と、燃料電池装置１０で発電するために要する発電料金情報を取得する発電料金情報取得装置９とを備える。
【００２８】
本実施形態の場合、燃料電池装置１０は原燃料ガスを改質して得られる水素を利用して発電を行うため、その原燃料ガスの料金が発電するために要する料金であると言える。よって、発電料金情報は、発電単価としてのガス単価を含む。例えば、制御装置２は、燃料電池装置１０で単位電力を発電するのに要するガス量（発電効率）とガス単価との積により、単位電力を発電するための金額、即ち発電単価を決定できる。尚、燃料電池装置１０の発電効率はどの発電電力でも同じになる訳ではなく、例えば、発電電力が大きい方が燃料電池装置１０の発電効率は高くなり、発電電力が小さくなるにつれて燃料電池装置１０の発電効率は低くなる特性を示す。その場合、つまり、発電電力が大きい方が燃料電池装置１０の発電単価は低くなり、発電電力が小さくなるにつれて燃料電池装置１０の発電単価は高くなる。このような特性は記憶装置５に記憶されており、制御装置２はその特性を記憶装置５から読み出して、発電単価の決定の際に利用する。発電料金情報取得装置９は、インターネットなどの情報通信回線を介して、原燃料ガスの供給事業者からそのガス単価についての情報を取得する。発電料金情報取得装置９が取得した発電料金情報は制御装置２に伝達される。また、制御装置２は、その発電料金情報を記憶装置５に記憶させることもできる。そして、制御装置２は、燃料電池装置１０の発電電力とその発電単価との積から、燃料電池装置１０で発電するときの発電料金を導出できる。
【００２９】
売電料金情報取得装置８が取得する売電料金情報は、例えば売電単価であり、売電料金情報取得装置８はインターネットなどの情報通信回線を介して、電力の売却を受け付けている電気事業者等からその売電単価についての情報を取得する。売電料金情報取得装置８が取得した売電料金情報は制御装置２に伝達される。また、制御装置２は、その売電料金情報を記憶装置５に記憶させることもできる。そして、制御装置２は、電力系統１への売電電力とその売電単価との積から、燃料電池装置１０の発電電力の一部を売電するときの売電料金を導出できる。
【００３０】
上述のように、電力負荷装置３には燃料電池装置１０の発電電力を供給でき、燃料電池装置１０の発電電力の少なくとも一部を電力系統１へ逆潮流させる（売電する）こともできる。そのため、電力負荷装置３に対して電力を供給する場合、（１）電力負荷装置３の負荷電力に追従させた電力を燃料電池装置１０で発電し、その発電電力により負荷電力を賄うこと、（２）電力負荷装置３の負荷電力よりも大きい電力を燃料電池装置１０で発電し、その発電電力により負荷電力を賄うとともに、余剰電力を電力系統１に売電すること、などの幾つかの運転パターンが考えられる。但し、燃料電池装置１０から電力の供給を受けた場合（即ち、発電を行った場合）には発電料金が発生する。尚、燃料電池装置１０で発電した電力を電力系統１へと逆潮流させた場合（即ち、売電を行った場合）には売電料金を得ることができる。このように、電力負荷装置３の負荷電力が同じであっても、燃料電池装置１０の発電電力が変化すれば経済性も変化する可能性がある。
【００３１】
但し、電力負荷装置３の負荷電力が相対的に小さい場合に、その負荷電力に等しい電力を燃料電池装置１０で発電させようとすると（即ち、負荷追従させようとすると）、燃料電池１１ａの発電電力を相対的に小さくしなければならない（即ち、発電効率が低くなる）。その結果、燃料電池装置１０の発電単価が相対的に大きくなる。尚、電力負荷装置３の負荷電力が相対的に小さい場合に、その負荷電力よりも大きい電力を燃料電池装置１０で発電させることもできる。この場合、燃料電池装置１０の発電電力を負荷追従させる場合に比べて燃料電池装置１０での発電に要する総コストは大きくなるものの、発電効率が高くなるのに伴って発電単価が小さくなり、且つ、余剰電力を売電できるようになる。そのため、燃料電池装置１０の発電電力を負荷追従させる場合に比べて、経済性が良くなる可能性もある。
このように、電力負荷装置３の負荷電力が相対的に小さい時期というのは、電力負荷装置３の負荷電力、燃料電池１１ａの発電電力及び発電単価、余剰電力及び売電単価などを考慮して、経済性が良くなるのは燃料電池装置１０をどのように運転させた場合であるのかを検証することが好ましい時期であるとも言える。
【００３２】
それに対して、電力負荷装置３の負荷電力が相対的に大きい場合、その負荷電力の全てを燃料電池装置１０の発電電力で賄おうとすると、燃料電池装置１０の発電電力が大きくなることで発電に要する総コストは大きくなるものの、発電単価が相対的に小さい電力を電力負荷装置３に供給できる。つまり、電力負荷装置３の負荷電力が相対的に大きい場合には、負荷追従運転を行った場合の燃料電池装置１０の発電単価と、定格発電電力を行って、余剰電力が発生すればその電力を売電する場合の燃料電池１１ａの発電単価とにそれほど大きな差が生じないと考えられるため、上述したような電力負荷装置３の負荷電力が相対的に小さい場合に比べて、経済性が良くなるのは燃料電池装置１０をどのように運転させた場合であるのかを検証する必要性は低い。
【００３３】
そこで、本実施形態において制御装置２は、１日の中の所定の第１判定期間での電力負荷装置３による第１負荷電力と、第１判定期間とは異なる所定の第２判定期間での電力負荷装置３による第２負荷電力とを対比して、負荷電力が小さい方の判定期間を経済性の判定を行う経済性判定期間に設定し、負荷電力が大きい方の判定期間を経済性の判定を行わない非経済性判定期間に設定する第１処理と、第１処理で設定された経済性判定期間の開始前に、燃料電池装置１０で発電するときの発電料金及び燃料電池装置１０の発電電力の一部を売電するときの売電料金とを少なくとも考慮して、経済性判定期間での燃料電池装置１０の発電電力を経済性判定期間において経済性が良くなる値に決定する第２処理とを行う。
【００３４】
〔第１処理〕
図２は、１日の中の第１判定期間及び第２判定期間とを例示する図である。本実施形態では、第１判定期間は３時から１２時までの９時間であり、第２判定期間は１５時から２４時までの９時間である。つまり、第１判定期間は昼間を主に含み、第２判定期間は夜間を主に含む。そして、制御装置２は、上述した第１処理において、第１判定期間での電力負荷装置３による第１負荷電力と第２判定期間での電力負荷装置３による第２負荷電力とを対比する。例えば、制御装置２は、第１判定期間及び第２判定期間の何れにも属さない時刻に（例えば１時等に）第１処理を行って、次に到来する第１判定期間及び第２判定期間のうち、何れを経済性判定期間に設定し、何れを非経済性判定期間に設定するのかを決定する。尚、制御装置２は、第１処理を適当なタイミングで定期的に行えばよい。例えば、制御装置２は、１日に１回、２週間に１回、１カ月に１回などの適当なタイミングで、第１処理を行うことができる。
【００３５】
本実施形態では、発電システムは、電力負荷装置３による過去の負荷電力についての情報を取得する負荷電力情報取得装置６を備える。負荷電力情報取得装置６には、電力計測器ＣＴ２で計測される電力についての情報が伝達される。電力計測器ＣＴ２は、電力線４の途中に設けられ、電力負荷装置３に供給される電力を計測する。電力計測器ＣＴ２は、例えば電力線４における電力の電流値を検出するために用いられるカレントトランス（計器用変流器）を用いて構成され、所定の電圧値（例えば１００Ｖ、２００Ｖ等）との積から、電力線４での電力値を導出できる。尚、電力計測器ＣＴ２は電力線４での電力の電流値のみを負荷電力情報取得装置６に伝達し、負荷電力情報取得装置６が電力値の導出を行ってもよい。
【００３６】
上述のようにして負荷電力情報取得装置６が取得した情報は制御装置２に伝達され、記憶装置５に記憶される。そして、制御装置２は、負荷電力情報取得装置６が取得した電力負荷装置３による過去の負荷電力についての情報を参照して、電力負荷装置３による第１判定期間での第１負荷電力及び第２判定期間での第２負荷電力を決定する。このように、電力負荷装置３での過去の負荷電力についての情報を参照することで、第１負荷電力及び第２負荷電力の信頼性を高めることができる。例えば、制御装置２は、過去１週間での１日の中の第１判定期間（例えば、３時〜１２時の間の９時間）の平均負荷電力と、第２判定期間（例えば、１５時〜２４時の間の９時間）の平均負荷電力とを対比する。そして、制御装置２は、負荷電力が小さい方の判定期間を経済性の判定を行う経済性判定期間に設定し、負荷電力が大きい方の判定期間を経済性の判定を行わない非経済性判定期間に設定する。よって、本実施形態では、第２判定期間よりも第１判定期間の方が大きいならば、使用者は、発電システムが設けられている家や事業所などの施設に昼間に滞在する昼間滞在型であると言える。それに対して、第１判定期間よりも第２判定期間の方が大きいならば、使用者は、発電システムが設けられている施設に夜間に滞在する夜間滞在型であると言える。
【００３７】
〔第２処理〕
制御装置２は、第２処理において、第１処理で設定された経済性判定期間の開始前に、発電料金情報及び売電料金情報を参照して導出できる燃料電池装置１０で発電するときの発電料金及び燃料電池装置１０の発電電力の一部を売電するときの売電料金とを考慮して、経済性判定期間での燃料電池装置１０の発電電力を、電力負荷装置３による負荷電力に追従した値に決定した場合と、所定の最大発電電力の値に決定した場合とのうち、経済性判定期間において経済性が良くなる方に決定する。ここで、制御装置２は、燃料電池装置１０の発電電力とその発電単価との積から燃料電池装置１０で発電するときの発電料金を導出でき、電力系統１への売電電力とその売電単価との積から燃料電池装置１０の発電電力の一部を売電するときの売電料金を導出できる。
【００３８】
そして、制御装置２は、売電料金情報取得装置８から伝達された売電料金情報及び発電料金情報取得装置９から伝達された発電料金情報を参照して、燃料電池装置１０で発電するときの発電料金及び発電電力の一部を売電するときの売電料金とを考慮して、経済性判定期間での燃料電池装置１０の発電電力を、電力負荷装置３による負荷電力に追従した値に決定した場合の経済性と、所定の最大発電電力の値に決定した場合の経済性とを導出できる。そして、制御装置２は、経済性判定期間での燃料電池装置１０の発電電力を、経済性判定期間において経済性が良くなる値に決定する。
【００３９】
制御装置２は、経済性判定期間での燃料電池装置１０の発電電力を、電力負荷装置３による負荷電力に追従した値に決定した場合、例えば電力計測器ＣＴ１が計測する電力がゼロになるように、燃料電池装置１０に対して発電指令を与える。
それに対して、制御装置２は、経済性判定期間での燃料電池装置１０の発電電力を所定の最大発電電力の値に決定した場合、燃料電池装置１０の発電電力がその最大発電電力になるように燃料電池装置１０に対して発電指令を与える。
【００４０】
以上のように、制御装置２は、電力負荷装置３の負荷電力が小さくなる経済性判定期間に限って、即ち、経済性が良くなるのは燃料電池装置１０をどのように運転させた場合であるのかを検証することが好ましい時期に限って上記第２処理を行う。その結果、経済性に基づいて燃料電池装置１０の発電電力を随時決定することや、その決定に従って燃料電池装置１０の起動・停止・発電電力変更など瞬時に行うことなどを行わなくてもよくなる。従って、適切なタイミングで、電力負荷装置３の負荷電力を賄うときの経済性が良くなるように燃料電池装置１０の発電電力を決定できる発電システムを提供できる。
【００４１】
また、上記第１処理で設定された非経済性判定期間では、即ち、電力負荷装置３の負荷電力が相対的に大きい期間では、燃料電池装置１０が負荷追従運転を行った場合に発電に要する総コストと、例えば燃料電池装置１０が最大発電電力で発電を行って、余剰電力が発生すればその電力を売電する場合の総コストとの間にそれほど大きな差が生じないと考えられる。その結果、電力負荷装置３の負荷電力が相対的に大きい時期というのは、電力負荷装置３の負荷電力、燃料電池装置１０の発電電力及び発電単価、余剰電力及び売電単価などを考慮して、経済性が良くなるのは燃料電池装置１０をどのように運転させた場合であるのかを検証する必要性が低い時期であるとも言える。
そこで、本実施形態において制御装置２は、第２処理において、第１処理で設定された非経済性判定期間の開始前に、非経済性判定期間での燃料電池装置１０の発電電力を、電力負荷装置３による負荷電力に追従した値又は所定の最大発電電力の値に決定する。そして、制御装置２は、例えば電力計測器ＣＴ１が計測する電力がゼロになるように、又は、燃料電池装置１０の発電電力がその最大発電電力になるように、燃料電池装置１０に対して発電指令を与える。これにより、経済性が大きく悪化しない状態で燃料電池装置１０を運転させることができる。
【００４２】
＜第２実施形態＞
第２実施形態の発電システムは、電力系統から供給される電力の買電料金も考慮して経済性を判定する点で上記実施形態と異なっている。以下に第２実施形態の発電システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００４３】
図３は第２実施形態の発電システムの構成を示す図である。
本実施形態の発電システムは、電力負荷装置３の負荷電力を賄うために電力系統１から電力を購入するときの買電電力についての買電料金情報を取得する買電料金情報取得装置７を備えている。この買電料金情報は、例えば上記買電単価であり、買電料金情報取得装置７はインターネットなどの情報通信回線を介して、電力系統１に電力を供給している事業者（例えば電力会社等）からその買電単価についての情報を取得する。買電料金情報取得装置７が取得した買電料金情報は制御装置２に伝達される。また、制御装置２は、その買電料金情報を記憶装置５に記憶させることもできる。そして、制御装置２は、電力系統１からの買電電力とその買電単価との積から、電力系統１から電力の供給を受けるときの買電料金を導出できる。
【００４４】
電力負荷装置３に電力を供給する電源としては電力系統１及び燃料電池装置１０の２つがあるため、電力負荷装置３は電力系統１及び燃料電池装置１０のどちらからも電力供給を受けることができる。そのため、電力負荷装置３に対して電力を供給する場合、（１）燃料電池装置１０の発電電力をゼロにして、電力負荷装置３の負荷電力の全てを電力系統１からの買電電力で賄うこと、（２）電力負荷装置３の負荷電力に等しい電力を燃料電池装置１０で発電し、その発電電力により負荷電力を賄うこと、（３）電力負荷装置３の負荷電力よりも大きい電力を燃料電池装置１０で発電し、その発電電力により負荷電力を賄うとともに、余剰電力を電力系統１に売電すること、などの幾つかの運転パターンが考えられる。但し、電力系統１から電力の供給を受けた場合（即ち、買電を行った場合）には買電料金が発生し、燃料電池装置１０から電力の供給を受けた場合（即ち、発電を行った場合）には発電料金が発生する。尚、燃料電池装置１０で発電した電力を電力系統１へと逆潮流させた場合（即ち、売電を行った場合）には売電料金を得ることができる。このように、電力負荷装置３の負荷電力が同じであっても、燃料電池装置１０の発電電力が変化すれば経済性も変化する可能性がある。
【００４５】
そして、制御装置２は、第２処理において、第１処理で設定された経済性判定期間の開始前に、買電料金情報及び発電料金情報及び売電料金情報を参照して導出できる、電力系統１から電力の供給を受けるときの買電料金と、燃料電池装置１０で発電するときの発電料金及び発電電力の一部を売電するときの売電料金とを考慮して、経済性判定期間での燃料電池装置１０の発電電力を、電力負荷装置３による負荷電力に追従した値に決定した場合と、所定の最大発電電力の値に決定した場合と、ゼロに決定した場合とのうち、経済性判定期間において経済性が良くなる方に決定する。
【００４６】
＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、発電システムの構成について具体例を挙げて説明したが、その構成については適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、制御装置２が燃料電池装置１０などと別体でなっている例を説明したが、制御装置２は燃料電池装置１０の内部に設けられている制御ユニットと兼用でもよい。
【００４７】
＜２＞
上記実施形態では、第１判定期間及び第２判定期間について具体例を挙げて説明したが、それらの長さや時期は適宜変更可能である。また、上記実施形態では、第１判定期間及び第２判定期間が互いに時間的に重ならない場合について説明したが、第１判定期間と第２判定期間とは時間的に一部重なってもよい。
【００４８】
＜３＞
上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用でき、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変できる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、適切なタイミングで、電力負荷装置の負荷電力を賄うときの経済性が良くなるように燃料電池装置の発電電力を決定できる発電システムに利用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１  電力系統
２  制御装置
３  電力負荷装置
４  電力線
５  記憶装置
６  負荷電力情報取得装置
７  買電料金情報取得装置
８  売電料金情報取得装置
９  発電料金情報取得装置
１０  燃料電池装置
１１  燃料電池部
１１ａ  燃料電池
１１ｂ  電力変換部
１２  改質部
ＣＴ１  電力計測部
ＣＴ２  電力計測部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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