(57)【要約】  実施形態の電力供給システムは、自然エネルギーを利用して発電する自然エネルギー発電装置から得られる電力を用いて、施設への電力供給を行う電力供給システムであって、前記自然エネルギー発電装置が発電する電力を調整するパワーコンディショナ装置と、蓄電池と、水素製造装置と、水素貯蔵装置と、燃料電池と、少なくとも前記蓄電池、前記水素製造装置、前記水素貯蔵装置、および前記燃料電池の各々の動作を制御する制御手段と、を具備する。前記制御手段は、少なくとも日中の前記自然エネルギー発電装置の発電量の予測値と前記施設の電力需要量の予測値とに基づき、日中に前記蓄電池に供給する電力の量と前記水素製造装置に供給する電力の量とを決定するとともに、夜間に前記蓄電池から前記施設に供給する電力の量と前記燃料電池から前記施設に供給する電力の量とを決定する。
2017013751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギーを利用して発電する自然エネルギー発電装置から得られる電力を用いて、施設への電力供給を行う電力供給システムであって、
前記自然エネルギー発電装置が発電する電力を調整するパワーコンディショナ装置と、
前記パワーコンディショナ装置により調整された電力のうち前記施設に供給しない余剰電力の少なくとも一部の蓄電および放電が可能な蓄電池と、
前記パワーコンディショナ装置により調整された電力のうち前記施設に供給しない余剰電力の少なくとも一部を用いて水素を製造する水素製造装置と、
前記水素製造装により製造された水素の貯蔵と放出が可能な水素貯蔵装置と、
前記水素貯蔵装置により放出される水素を用いて発電する燃料電池と、
少なくとも前記蓄電池、前記水素製造装置、前記水素貯蔵装置、および前記燃料電池の各々の動作を制御する制御手段と、を具備し、
前記制御手段は、少なくとも日中の前記自然エネルギー発電装置の発電量の予測値と前記施設の電力需要量の予測値とに基づき、日中に前記蓄電池に供給する電力の量と前記水素製造装置に供給する電力の量とを決定するとともに、夜間に前記蓄電池から前記施設に供給する電力の量と前記燃料電池から前記施設に供給する電力の量とを決定する
ことを特徴とする電力供給システム。
【請求項２】
前記制御装置は、
日中の前記自然エネルギー発電装置の発電量の予測値が、一定基準を下回る場合は、前記施設に供給しない余剰電力の全量を前記蓄電池に供給することを決定し、一方、一定基準を上回る場合は、日中の前記自然エネルギー発電装置の発電が終了した時点で前記蓄電池が所定の容量まで充電されるように前記蓄電池に供給する電力の量を決定するとともに前記水素製造装置に供給する電力の量を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
翌日の日中の前記自然エネルギー発電装置の発電量の予測値が、一定基準を上回る場合は、夜間に前記蓄電池から前記施設に供給する電力の量が前記燃料電池から前記施設に供給する電力の量に比して大きくなるように各々の電力の量を決定し、一方、一定基準を下回る場合は、夜間に前記燃料電池から前記施設に供給する電力の量が前記蓄電池から前記施設に供給する電力の量に比して大きくなるように各々の電力の量を決定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記制御装置は、
日中の前記自然エネルギー発電装置の発電量の予測値が前記施設の電力需要量の予測値を下回る場合は、前記パワーコンディショナ装置から電力を前記施設に供給するとともに前記蓄電池および前記燃料電池からも電力を前記施設に供給することを決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項５】
自然エネルギーを利用して発電する自然エネルギー発電装置から得られる電力を用いて、施設への電力供給を行う電力供給システムに適用される制御装置であって、
前記自然エネルギー発電装置が発電する電力を調整するパワーコンディショナ装置によって調整された電力のうち前記施設に供給しない余剰電力の少なくとも一部の蓄電および放電が可能な蓄電池と、前記パワーコンディショナ装置により調整された電力のうち前記施設に供給しない余剰電力の少なくとも一部を用いて水素を製造する水素製造装置と、前記水素製造装により製造された水素の貯蔵と放出が可能な水素貯蔵装置と、前記水素貯蔵装置により放出される水素を用いて発電する燃料電池との、各々の動作を制御する制御手段を具備し、
前記制御手段は、少なくとも日中の前記自然エネルギー発電装置の発電量の予測値と前記施設の電力需要量の予測値とに基づき、日中に前記蓄電池に供給する電力の量と前記水素製造装置に供給する電力の量とを決定するとともに、夜間に前記蓄電池から前記施設に供給する電力の量と前記燃料電池から前記施設に供給する電力の量とを決定する
ことを特徴とする制御装置。
【請求項６】
自然エネルギーを利用して発電する自然エネルギー発電装置から得られる電力を用いて、施設への電力供給を行う電力供給システムに適用される電力供給方法であって、
制御装置により、前記自然エネルギー発電装置が発電する電力を調整するパワーコンディショナ装置によって調整された電力のうち前記施設に供給しない余剰電力の少なくとも一部の蓄電および放電が可能な蓄電池と、前記パワーコンディショナ装置により調整された電力のうち前記施設に供給しない余剰電力の少なくとも一部を用いて水素を製造する水素製造装置と、前記水素製造装により製造された水素の貯蔵と放出が可能な水素貯蔵装置と、前記水素貯蔵装置により放出される水素を用いて発電する燃料電池との、各々の動作を制御し、
前記制御を実施するに先立ち、制御装置により、少なくとも日中の前記自然エネルギー発電装置の発電量の予測値と前記施設の電力需要量の予測値とに基づき、日中に前記蓄電池に供給する電力の量と前記水素製造装置に供給する電力の量とを決定するとともに、夜間に前記蓄電池から前記施設に供給する電力の量と前記燃料電池から前記施設に供給する電力の量とを決定する
ことを特徴とする電力供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力供給システム、制御装置、および電力供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
災害が発生したときには、非常用の小型電源を用いて、停電が発生した災害地域に電力を供給する。たとえば、小型のディーゼルエンジンを用いた発電機、蓄電池などを、非常用の小型電源として使用する。【０００３】
ディーゼルエンジンを用いた発電機は、外部から燃料を供給する必要があるため、燃料の調達ができないときには、電力を供給することができない。このため、特に、燃料を十分に備蓄していない場合や、災害によって交通網が途絶えて燃料の供給が困難な場合においては、電力の供給が十分でなく、迅速に復旧することが困難になる。【０００４】
燃料電池を非常用の電源として使用することが考えられるが、燃料電池の場合においても、水素などの燃料の調達ができないときには、電力を十分に供給することができない。【０００５】
また、太陽光や風力などの自然エネルギーを利用して発電を行う発電装置を利用することも考えられるが、太陽光発電や風力発電は天候や季節に大きく左右され、雨天の日には発電量が著しく低下するため、需要を満たす電力を継続して供給することが難しい。水力を用いて発電を行う水力発電の場合も、天候や季節に左右されるので、同様な問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１７１９７３号公報
【特許文献２】特開平９−５０８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、需要を満たす電力を継続して供給することができる電力供給システム、制御装置、および電力供給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】
実施形態の電力供給システムは、自然エネルギーを利用して発電する自然エネルギー発電装置から得られる電力を用いて、施設への電力供給を行う電力供給システムであって、前記自然エネルギー発電装置が発電する電力を調整するパワーコンディショナ装置と、前記パワーコンディショナ装置により調整された電力のうち前記施設に供給しない余剰電力の少なくとも一部の蓄電および放電が可能な蓄電池と、前記パワーコンディショナ装置により調整された電力のうち前記施設に供給しない余剰電力の少なくとも一部を用いて水素を製造する水素製造装置と、前記水素製造装により製造された水素の貯蔵と放出が可能な水素貯蔵装置と、前記水素貯蔵装置により放出される水素を用いて発電する燃料電池と、少なくとも前記蓄電池、前記水素製造装置、前記水素貯蔵装置、および前記燃料電池の各々の動作を制御する制御手段と、を具備し、前記制御手段は、少なくとも日中の前記自然エネルギー発電装置の発電量の予測値と前記施設の電力需要量の予測値とに基づき、日中に前記蓄電池に供給する電力の量と前記水素製造装置に供給する電力の量とを決定するとともに、夜間に前記蓄電池から前記施設に供給する電力の量と前記燃料電池から前記施設に供給する電力の量とを決定することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、一実施形態に係る電力供給システムの構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、太陽光発電の電力量と水素貯蔵量の電力量換算値との年間収支の一例を示す図である。
【図４】図４は、８種類のケースにそれぞれ適用される条件１〜８の例を示す図である。
【図５】図５は、条件１〜４の制御の例を模式的に示す図である。
【図６】図６は、条件５、６の制御の例を模式的に示す図である。
【図７】図７は、条件７、８の制御の例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、一実施形態に係る電力供給システムの構成の一例を示す図である。
【００１２】
図１に示されるように、電力供給システム１００は、自然エネルギーを利用して発電する自然エネルギー発電装置、例えば太陽光を利用して発電する太陽光発電装置（太陽光パネル１０）からの電力を利用して、ホテルなどの施設Ｌに電力を供給する自立型電力供給システムであり、構成要素として、パワーコンディショナ装置２０（以下、「ＰＣＳ２０」）、貯水タンク（貯水装置）３０、水素製造装置４０、水素タンク（水素貯蔵装置）５０、燃料電池６０、蓄電池７０を備えると共に、制御装置８０を更に備えている。
【００１３】
なお、図１の例では制御装置８０が電力供給システム１００の外側に配置されているが、この例に限られない。制御装置８０は電力供給システム１００の一部として構成されてもよい。
【００１４】
太陽光パネル１０は、太陽電池を含み、太陽光を太陽電池で受光し光電変換を行うことによって発電して電力を生成する太陽光発電装置を構成する。なお、本実施形態では一例として太陽光パネル１０を例示しているが、自然エネルギーを用いて電力を発生する発電装置であれば別のものを採用してもよい。例えば、風力から電力を発生する風力発電装置を採用してもよい。また、水力から電力を発生する水力発電装置を採用してもよい。
【００１５】
ＰＣＳ２０は、太陽光パネル１０が発電した電力を調整する。ここでは、ＰＣＳ２０は、太陽光パネル１０からの電力を施設Ｌでの通常利用が可能な電力に変換する。
【００１６】
貯水タンク３０は、水を貯蔵し、その貯蔵した水を水素製造装置４０や燃料電池６０へ供給する。図１の例では貯水タンク３０が電力供給システム１００の内側に配置されているが、この例に限定されるものではない。貯水タンク３０は電力供給システム１００の外側に設けられてもよい。
【００１７】
水素製造装置４０は、制御装置８０の制御のもとで、太陽光パネル１０により発電された後にＰＣＳ２０により調整された電力を用いて、貯水タンク３０から供給される水を電気分解することにより水素を製造する。また、水素製造装置４０は、ガスセンサ、圧力計、流量計などの計測機器（図示省略）を含み、当該計測機器によって計測されたデータがデータ信号として制御装置８０へ出力される。
【００１８】
水素タンク５０は、水素の吸蔵・放出に優れる水素吸蔵合金を備え、制御装置８０の制御のもとで、水素製造装置４０により製造された水素を貯蔵・放出する。また、水素タンク５０は、ガスセンサ、圧力計、流量計などの計測機器（図示省略）を含み、当該計測機器によって計測されたデータがデータ信号として制御装置８０へ出力される。
【００１９】
燃料電池６０は、制御装置８０の制御のもとで、水素タンク５０に貯蔵された水素を用いて発電を行うと共に、貯水タンク３０から供給される水と排熱とを用いて温水を生成する。燃料電池６０の発電により生じた電力は、需要側の施設Ｌに供給される。また、燃料電池６０は、ガスセンサ、圧力計、流量計などの計測機器（図示省略）や水素の貯蓄量の計測を行う計測機器（図示省略）を含み、当該計測機器によって計測されたデータがデータ信号として制御装置８０へ出力される。
【００２０】
蓄電池７０は、制御装置８０の制御のもとで、太陽光パネル１０により発電されてＰＣＳ２０により調整された電力を蓄電する。蓄電池７０に蓄電された電力は、制御装置８０の制御のもとで放電されることにより施設Ｌへ供給することができる。また、蓄電池７０は、蓄電量の計測を行う計測機器（図示省略）を含み、当該計測機器によって計測されたデータがデータ信号として制御装置８０へ出力される。
【００２１】
制御装置８０は、例えばエネルギー管理システム（ＥＭＳ）として実現され、電力供給システム１００を構成する各部を制御するように構成されている。制御装置８０は、演算器（図示省略）とメモリ（図示省略）とを含み、メモリ装置が記憶しているプログラムを用いて演算器が演算処理を行うことによって、各部の制御を行う。例えば、制御装置８０は、電力供給システム１００の外部や内部から得られる各種の情報に基づき、水素製造装置４０における水素の製造量、水素タンク５０における水素の吸蔵量／放出量、燃料電池６０における発電量などを制御対象とした制御を行う。
【００２２】
図２は、制御装置８０の機能構成の一例を示すブロック図である。
【００２３】
制御装置８０は、情報取得部８１、決定部８２、制御部８３を有する。
【００２４】
情報取得部８１は、制御に必要な各種の情報を取得する。例えば、情報取得部８１は、電力供給システム１００の各部の状態について計測機器（図示省略）が計測して得たデータをデータ信号として入力する。この場合、情報取得部８１は、施設Ｌの電気負荷において予め定めた時間だけ使用された電力の使用量をデータ信号として順次入力するほか、太陽光パネル１０が出力する電力量、蓄電池７０の蓄電量、燃料電池６０が出力する電力量、貯水タンク３０が貯蔵している水の貯蔵量、水素タンク５０が貯蔵している水素の貯蔵量などのデータをデータ信号として入力する。さらに、情報取得部８１は、外部から提供される所定日数後までの天気予報の情報などもデータ信号として入力する。
【００２５】
決定部８２は、情報取得部８１により取得された各種の情報に基づいて、電力供給システム１００の各部の動作を制御する制御内容を決定する。
【００２６】
例えば、決定部８２は、日中（朝〜夕方）の太陽光パネル１０の発電量の予測値および前記施設の電力需要量の予測値、ならびに蓄電池７０の蓄電量および水素タンク５０の水素貯蔵量に基づき、日中（朝〜夕方）にＰＣＳ２０から施設Ｌに供給する電力の量と、蓄電池７０に供給する電力の量と、水素製造装置４０に供給する電力の量とを決定するとともに、夜間（夜〜翌朝）に蓄電池７０から施設Ｌに供給する電力の量と燃料電池６０から施設Ｌに供給する電力の量とを決定する機能を備えている。より具体的には、決定部８２には次のような各種機能が備えられる。
【００２７】
決定部８２は、例えば朝の時点で予測した日中の太陽光パネル１０の発電量の予測値が、一定基準Ａを下回る場合は、施設Ｌに供給しない余剰電力の全量を蓄電池７０に供給することを決定し、一方、一定基準Ａを上回る場合は、日中の太陽光パネル１０の発電が終了した時点で蓄電池７０が所定の容量まで充電（例えば、フル充電）されるように蓄電池７０に供給する電力の量を決定するとともに水素製造装置４０に供給する電力の量を決定する機能を備えている。ここで、「一定基準Ａを下回る場合」とは、例えば、朝の時点での蓄電池７０の残量に対して太陽光発電による電力の全量を日没まで供給しても所定の容量まで充電できない場合を指す。あるいは、朝の時点での蓄電池７０の残量に対して太陽光発電による電力の全量を供給して所定の容量まで充電した後に、残りの余剰電力を水素製造装置４０に回したとしても、水素製造能力を発揮できない場合を指す。
【００２８】
また、決定部８２は、例えば夕方の時点で予測した翌日の日中の太陽光パネル１０の発電量の予測値が、一定基準Ｂを上回る場合は、夜間に蓄電池７０から施設Ｌに供給する電力の量が燃料電池６０から施設Ｌに供給する電力の量に比して大きくなるように各々の電力の量を決定し、一方、一定基準Ｂを下回る場合は、夜間に燃料電池６０から施設Ｌに供給する電力の量が蓄電池７０から施設Ｌに供給する電力の量に比して大きくなるように各々の電力の量を決定する機能を備えている。ここで、「一定基準Ｂを上回る場合」とは、例えば、翌朝の時点での蓄電池７０の残量に対し、予測した翌日の日中の太陽光パネル１０の発電量で蓄電池７０を充電しても、余りの電力が発生する場合を指す。
【００２９】
さらに、決定部８２は、日中の太陽光パネル１０の発電量の予測値が施設Ｌの電力需要量の予測値を下回る場合（すなわち、余剰電力が無い場合）は、日中にＰＣＳ２０から電力を施設Ｌに供給するとともに蓄電池７０および燃料電池６０からも電力を施設Ｌに供給することを決定し、各々の電力の量を決定する機能を備えている。
【００３０】
制御部８３は、決定部８２により決定された制御内容に基づき、電力供給システム１００の各部に制御信号を送ることにより制御を実施する。
【００３１】
制御装置８０による制御には、日単位での制御と、年間を通しての制御とがある。
【００３２】
・日単位での制御
日単位での制御では、小型で迅速な電力供給を行える蓄電池７０の利点と、長期にわたる大容量の保管が可能な水素タンク５０の利点の双方を活かす。
【００３３】
日中（朝〜夕方）は、例えば、日中（朝〜夕方）の太陽光パネル１０の発電量の予測値および前記施設の電力需要量の予測値、ならびに蓄電池７０の蓄電量および水素タンク５０の水素貯蔵量に基づき、施設Ｌに供給しない余剰電力として蓄電池７０に供給する電力の量と水素製造装置４０に供給する電力の量との配分を決した上で、決定した配分に基づく電力供給を行う。なお、余剰電力が無く、太陽光パネル１０からＰＣＳ２０を通じて得られる電力だけでは施設Ｌへの供給電力が不足する場合は、例えば、ＰＣＳ２０からの電力に加え、蓄電池７０に蓄電されている電力を供給するとともに、水素タンク５０に貯蔵されている水素を用いて燃料電池６０により発電した電力を施設Ｌに供給する。
【００３４】
また、夜間（夜〜翌朝）は、例えば、日中（朝〜夕方）の太陽光パネル１０の発電量の予測値および前記施設の電力需要量の予測値、ならびに蓄電池７０の蓄電量および水素タンク５０の水素貯蔵量に基づき、蓄電池７０から施設Ｌに供給する電力の量と、燃料電池６０から施設Ｌに供給する電力の量との配分を決した上で、決定した配分に基づく電力供給を行う。
【００３５】
・年間を通しての制御
年間を通しての制御では、貯蔵媒体として長期保管が可能な水素を活用する。
【００３６】
図３に、太陽光発電の電力量と水素貯蔵量の電力量換算値との年間収支の一例を示す。図３中において、１は太陽光パネル１０における太陽光発電の電力量を示し、２は施設Ｌの電力需要を示し、３は水素タンク５０における水素貯蔵量の電力量換算値を示す。また、４は水素タンク５０における水素貯蔵量の１００％ラインを示す。
【００３７】
図３からわかるように、夏期においては太陽光発電の電力量１が電力需要２に勝る日が多く、余剰電力が生じる日が多い。そのため、冬期よりも多くの余剰電力を水素製造装置４０により水素にして水素タンク５０に貯蔵することが可能となり、余剰電力を無駄にすることなく、冬期に備えてのエネルギー源として有効に活用することができる。また、冬期においては太陽光発電の電力量１が電力需要２に達しない日が多い。そこで、水素タンク５０に貯蔵されている水素を用いて燃料電池６０により発電した電力を施設Ｌへの電力供給に利用することにより、電力需要２を満たす電力供給を実現することができる。
【００３８】
夏期および冬期に上述した制御を行うことにより、年間を通しての施設Ｌの電力需要を１００％満たすようにすることが可能となる。
【００３９】
次に、図４乃至図７を参照して、日単位での制御について具体的な例を挙げて説明する。
【００４０】
ここでは、当日の天気・翌日の天気の組み合わせが異なる８種類のケースを挙げる。
【００４１】
図４は、８種類のケースにそれぞれ適用される条件１〜８の例を示す図である。
【００４２】
条件１は、制御の開始時間帯が「夜（又は夕方）」、当日の天気（朝から夕方まで）が「晴れ」、当日の太陽光パネル１０の発電量が「Ａ１」、翌日の天気（翌日の朝から夕方まで）が「晴れ」、翌日の太陽光パネル１０の発電量の予測値が「Ｂ１」、ＰＣＳ２０から蓄電池７０への電力供給量が「Ｃ１」、ＰＣＳ２０から水素製造装置４０への電力供給量が「Ｄ１」、蓄電池７０から施設Ｌへの電力供給量が「Ｅ１」、燃料電池６０から施設Ｌへの電力供給量が「Ｆ１」、ＰＣＳ２０から施設Ｌへの直接の電力供給量が「Ｇ１」、施設Ｌの電力需要量が「Ｈ１」である。
【００４３】
条件２は、制御の開始時間帯が「夜（又は夕方）」、当日の天気（朝から夕方まで）が「晴れ」、当日の太陽光パネル１０の発電量が「Ａ２」、翌日の天気（翌日の朝から夕方まで）が「雨」、翌日の太陽光パネル１０の発電量の予測値が「Ｂ２」、ＰＣＳ２０から蓄電池７０への電力供給量が「Ｃ２」、ＰＣＳ２０から水素製造装置４０への電力供給量が「Ｄ２」、蓄電池７０から施設Ｌへの電力供給量が「Ｅ２」、燃料電池６０から施設Ｌへの電力供給量が「Ｆ２」、ＰＣＳ２０から施設Ｌへの直接の電力供給量が「Ｇ２」、施設Ｌの電力需要量が「Ｈ２」である。
【００４４】
条件３は、制御の開始時間帯が「夜（又は夕方）」、当日の天気（朝から夕方まで）が「雨」、当日の太陽光パネル１０の発電量が「Ａ３」、翌日の天気（翌日の朝から夕方まで）が「晴れ」、翌日の太陽光パネル１０の発電量の予測値が「Ｂ３」、ＰＣＳ２０から蓄電池７０への電力供給量が「Ｃ３」、ＰＣＳ２０から水素製造装置４０への電力供給量が「Ｄ３」、蓄電池７０から施設Ｌへの電力供給量が「Ｅ３」、燃料電池６０から施設Ｌへの電力供給量が「Ｆ３」、ＰＣＳ２０から施設Ｌへの直接の電力供給量が「Ｇ３」、施設Ｌの電力需要量が「Ｈ３」である。
【００４５】
条件４は、制御の開始時間帯が「夜（又は夕方）」、当日の天気（朝から夕方まで）が「雨」、当日の太陽光パネル１０の発電量が「Ａ４」、翌日の天気（翌日の朝から夕方まで）が「雨」、翌日の太陽光パネル１０の発電量の予測値が「Ｂ４」、ＰＣＳ２０から蓄電池７０への電力供給量が「Ｃ４」、ＰＣＳ２０から水素製造装置４０への電力供給量が「Ｄ４」、蓄電池７０から施設Ｌへの電力供給量が「Ｅ４」、燃料電池６０から施設Ｌへの電力供給量が「Ｆ４」、ＰＣＳ２０から施設Ｌへの直接の電力供給量が「Ｇ４」、施設Ｌの電力需要量が「Ｈ４」である。
【００４６】
条件５は、制御の開始時間帯が「昼（又は朝）」、当日の天気（朝から夕方まで）が「晴れ」、当日の太陽光パネル１０の発電量が「Ａ１」、翌日の天気（翌日の朝から夕方まで）が「晴れ」、翌日の太陽光パネル１０の発電量の予測値が「Ｂ１」、ＰＣＳ２０から蓄電池７０への電力供給量が「Ｃ１」、ＰＣＳ２０から水素製造装置４０への電力供給量が「Ｄ１」、蓄電池７０から施設Ｌへの電力供給量が「Ｅ１」、燃料電池６０から施設Ｌへの電力供給量が「Ｆ１」、ＰＣＳ２０から施設Ｌへの直接の電力供給量が「Ｇ１」、施設Ｌの電力需要量が「Ｈ１」である。
【００４７】
条件６は、制御の開始時間帯が「昼（又は朝）」、当日の天気（朝から夕方まで）が「晴れ」、当日の太陽光パネル１０の発電量が「Ａ２」、翌日の天気（翌日の朝から夕方まで）が「雨」、翌日の太陽光パネル１０の発電量の予測値が「Ｂ２」、ＰＣＳ２０から蓄電池７０への電力供給量が「Ｃ２」、ＰＣＳ２０から水素製造装置４０への電力供給量が「Ｄ２」、蓄電池７０から施設Ｌへの電力供給量が「Ｅ２」、燃料電池６０から施設Ｌへの電力供給量が「Ｆ２」、ＰＣＳ２０から施設Ｌへの直接の電力供給量が「Ｇ２」、施設Ｌの電力需要量が「Ｈ２」である。
【００４８】
条件７は、制御の開始時間帯が「昼（又は朝）」、当日の天気（朝から夕方まで）が「雨」、当日の太陽光パネル１０の発電量が「Ａ３」、翌日の天気（翌日の朝から夕方まで）が「晴れ」、翌日の太陽光パネル１０の発電量の予測値が「Ｂ３」、ＰＣＳ２０から蓄電池７０への電力供給量が「Ｃ３」、ＰＣＳ２０から水素製造装置４０への電力供給量が「Ｄ３」、蓄電池７０から施設Ｌへの電力供給量が「Ｅ３」、燃料電池６０から施設Ｌへの電力供給量が「Ｆ３」、ＰＣＳ２０から施設Ｌへの直接の電力供給量が「Ｇ３」、施設Ｌの電力需要量が「Ｈ３」である。
【００４９】
条件８は、制御の開始時間帯が「昼（又は朝）」、当日の天気（朝から夕方まで）が「雨」、当日の太陽光パネル１０の発電量が「Ａ４」、翌日の天気（翌日の朝から夕方まで）が「雨」、翌日の太陽光パネル１０の発電量の予測値が「Ｂ４」、ＰＣＳ２０から蓄電池７０への電力供給量が「Ｃ４」、ＰＣＳ２０から水素製造装置４０への電力供給量が「Ｄ４」、蓄電池７０から施設Ｌへの電力供給量が「Ｅ４」、燃料電池６０から施設Ｌへの電力供給量が「Ｆ４」、ＰＣＳ２０から施設Ｌへの直接の電力供給量が「Ｇ４」、施設Ｌの電力需要量が「Ｈ４」である。
【００５０】
図５には、条件１〜４の制御の例が、模式的に表現されている。なお、図中の符号Ｃ１、Ｃ３、Ｄ１、Ｄ３、Ｅ１〜Ｅ４、Ｆ１〜Ｆ４、Ｇ１〜Ｇ４が付されたシンボルの大きさは、各部の電力量の大小関係を表現している。同様に、図中の各部に示されるＨ２のシンボルの大きさは、各部の水素量の大小関係を表現している。
【００５１】
条件１では、当日の天気（朝から夕方まで）が「晴れ」、翌日の天気（翌日の朝から夕方まで）が「晴れ」である。翌日の太陽光パネル１０の発電量の予測値Ｂ１が当日の太陽光パネル１０の発電量がＡ１以下であるが、夕方の時点で予測した翌日の日中の太陽光パネル１０の発電量の予測値が、一定基準Ｂを上回るものとする。この場合、夜間（夜〜翌朝）に蓄電池７０から施設Ｌに供給する電力の量Ｅ１が燃料電池６０から施設Ｌに供給する電力の量Ｆ１に比して大きくなるように各々の電力の量を制御する。次いで、翌日の日中（翌朝〜翌夕方）にＰＣＳ２０から施設Ｌに供給する電力の量Ｇ１を制御し、施設Ｌに供給しない余剰電力については、日中の太陽光パネル１０の発電が終了した時点で蓄電池７０が所定の容量まで充電されるように蓄電池７０に供給する電力の量Ｃ１および水素製造装置４０に供給する電力の量Ｄ１を制御する。
【００５２】
条件２では、当日の天気（朝から夕方まで）が「晴れ」、翌日の天気（翌日の朝から夕方まで）が「雨」である。翌日の太陽光パネル１０の発電量の予測値Ｂ１が当日の太陽光パネル１０の発電量がＡ１以下であり、夕方の時点で予測した翌日の日中の太陽光パネル１０の発電量の予測値が、一定基準Ｂを下回るものとする。この場合、夜間（夜〜翌朝）に燃料電池６０から施設Ｌに供給する電力の量Ｆ２が蓄電池７０から施設Ｌに供給する電力の量Ｅ２に比して大きくなるように各々の電力の量を制御する。次いで、翌日の日中（翌朝〜翌夕方）にＰＣＳ２０から施設Ｌに供給する電力の量Ｇ２を制御するとともに、施設Ｌへの電力供給の不足分を補うように、蓄電池７０から施設Ｌに供給する電力の量Ｇ２および燃料電池６０から施設Ｌに供給する電力の量Ｇ２を制御する。
【００５３】
条件３では、当日の天気（朝から夕方まで）が「雨」、翌日の天気（翌日の朝から夕方まで）が「晴れ」であり、翌日の太陽光パネル１０の発電量の予測値Ｂ３が当日の太陽光パネル１０の発電量がＡ３以上となり、夕方の時点で予測した翌日の日中の太陽光パネル１０の発電量の予測値が一定基準Ｂを上回るものとする。この場合の制御は、条件１の場合と同様となるため、ここではその説明を省略する。
【００５４】
条件４では、当日の天気（朝から夕方まで）が「雨」、翌日の天気（翌日の朝から夕方まで）が「雨」である。翌日の太陽光パネル１０の発電量の予測値Ｂ４が当日の太陽光パネル１０の発電量がＡ４以上であるが、夕方の時点で予測した翌日の日中の太陽光パネル１０の発電量の予測値が、一定基準Ｂを下回るものとする。この場合の制御は、条件２の場合と同様となるため、ここではその説明を省略する。
【００５５】
図６には、条件５、６の制御の例が、模式的に表現されている。なお、図中の符号Ｃ５、Ｃ６、Ｄ５、Ｄ６、Ｅ５、Ｅ６、Ｆ５、Ｆ６、Ｇ５、Ｇ６が付されたシンボルの大きさは、各部の電力量の大小関係を表現している。同様に、図中の各部に示されるＨ２のシンボルの大きさは、各部の水素量の大小関係を表現している。
【００５６】
条件５では、当日の天気（朝から夕方まで）が「晴れ」、翌日の天気（翌日の朝から夕方まで）が「晴れ」である。翌日の太陽光パネル１０の発電量の予測値Ｂ５が当日の太陽光パネル１０の発電量がＡ５以下であるが、朝の時点で予測した翌日の日中の太陽光パネル１０の発電量の予測値が、一定基準Ａを上回るものとする。この場合、ＰＣＳ２０から施設Ｌに供給する電力の量Ｇ５を制御し、施設Ｌに供給しない余剰電力については、日中の太陽光パネル１０の発電が終了した時点で蓄電池７０が所定の容量まで充電されるように蓄電池７０に供給する電力の量Ｃ５および水素製造装置４０に供給する電力の量Ｄ５を制御する。次いで、夜間（夜〜翌朝）に蓄電池７０から施設Ｌに供給する電力の量Ｅ５が燃料電池６０から施設Ｌに供給する電力の量Ｆ５に比して大きくなるように各々の電力の量を制御する。
【００５７】
条件６では、当日の天気（朝から夕方まで）が「晴れ」、翌日の天気（翌日の朝から夕方まで）が「雨」である。翌日の太陽光パネル１０の発電量の予測値Ｂ６が当日の太陽光パネル１０の発電量がＡ６以下であるが、朝の時点で予測した翌日の日中の太陽光パネル１０の発電量の予測値が、一定基準Ａを上回るものとする。この場合、ＰＣＳ２０から施設Ｌに供給する電力の量Ｇ６を制御し、施設Ｌに供給しない余剰電力については、日中の太陽光パネル１０の発電が終了した時点で蓄電池７０が所定の容量まで充電されるように蓄電池７０に供給する電力の量Ｃ６および水素製造装置４０に供給する電力の量Ｄ６を制御する。次いで、夜間（夜〜翌朝）に燃料電池６０から施設Ｌに供給する電力の量Ｆ６が蓄電池７０から施設Ｌに供給する電力の量Ｅ６に比して大きくなるように各々の電力の量を制御する。
【００５８】
図７には、条件７、８の制御の例が、模式的に表現されている。なお、図中の符号Ｃ７、Ｃ８、Ｄ７、Ｅ７、Ｅ８、Ｆ７、Ｆ８、Ｇ７、Ｇ８が付されたシンボルの大きさは、各部の電力量の大小関係を表現している。同様に、図中の各部に示されるＨ２のシンボルの大きさは、各部の水素量の大小関係を表現している。
【００５９】
条件７では、当日の天気（朝から夕方まで）が「雨」、翌日の天気（翌日の朝から夕方まで）が「晴れ」である。翌日の太陽光パネル１０の発電量の予測値Ｂ７が当日の太陽光パネル１０の発電量がＡ７以上であり、朝の時点で予測した翌日の日中の太陽光パネル１０の発電量の予測値が、一定基準Ａを上回るものとする。この場合、ＰＣＳ２０から施設Ｌに供給する電力の量Ｇ７を制御し、施設Ｌに供給しない余剰電力については、日中の太陽光パネル１０の発電が終了した時点で蓄電池７０が所定の容量まで充電されるように蓄電池７０に供給する電力の量Ｃ７および水素製造装置４０に供給する電力の量Ｄ７を制御する。次いで、夜間（夜〜翌朝）に蓄電池７０から施設Ｌに供給する電力の量Ｅ７が燃料電池６０から施設Ｌに供給する電力の量Ｆ７に比して大きくなるように各々の電力の量を制御する。
【００６０】
条件８では、当日の天気（朝から夕方まで）が「雨」、翌日の天気（翌日の朝から夕方まで）が「雨」である。翌日の太陽光パネル１０の発電量の予測値Ｂ８が当日の太陽光パネル１０の発電量がＡ８以上であるが、朝の時点で予測した翌日の日中の太陽光パネル１０の発電量の予測値が、一定基準Ａを下回るものとする。この場合、ＰＣＳ２０から施設Ｌに供給する電力の量Ｇ７を制御し、施設Ｌに供給しない余剰電力については、余剰電力の全量Ｃ８を蓄電池７０に供給するように制御する。次いで、夜間（夜〜翌朝）に燃料電池６０から施設Ｌに供給する電力の量Ｆ８が蓄電池７０から施設Ｌに供給する電力の量Ｅ８に比して大きくなるように各々の電力の量を制御する。
【００６１】
このように本実施形態によれば、発電量が天候や季節に左右される発電装置を使用した場合でも、蓄電池の利点と水素貯蔵装置の利点の双方を活かした電力供給制御を行うことにより、日々および年間を通して施設の電力需要を満たす電力供給を継続的に行うことが可能となる。
【００６２】
以上詳述したように、少なくとも１つの実施形態によれば、需要を満たす電力を継続して供給することができる。
【００６３】
本発明のいくつか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り、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、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、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。
【符号の説明】
【００６４】
１…太陽光発電の電力量、２…電力需要、３…水素貯蔵量の電力量換算値、４…水素貯蔵量の１００％ライン、１０…太陽光パネル、２０…パワーコンディショナ装置（ＰＣＳ）、３０…貯水タンク、４０…水素製造装置、５０…水素タンク、６０…燃料電池、７０…蓄電池、８０…制御装置、１００…電力供給システム。
【図１】
2017013751.tif 000003
【図２】
2017013751.tif 000004
【図３】
2017013751.tif 000005
【図４】
2017013751.tif 000006
【図５】
2017013751.tif 000007
【図６】
2017013751.tif 000008
【図７】
2017013751.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月30日(2017.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
実施形態の電力供給システムは、自然エネルギーを利用して発電する自然エネルギー発電装置から得られる電力を用いて、施設への電力供給を行う電力供給システムであって、前記自然エネルギー発電装置が発電する電力を調整するパワーコンディショナ装置と、前記パワーコンディショナ装置により調整された電力のうち前記施設に供給しない余剰電力の少なくとも一部の蓄電および放電が可能な蓄電池と、前記パワーコンディショナ装置により調整された電力のうち前記施設に供給しない余剰電力の少なくとも一部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り製造された水素の貯蔵と放出が可能な水素貯蔵装置と、前記水素貯蔵装置により放出される水素を用いて発電する燃料電池と、少なくとも前記蓄電池、前記水素製造装置、前記水素貯蔵装置、および前記燃料電池の各々の動作を制御する制御手段と、を具備し、前記制御手段は、少なくとも日中の前記自然エネルギー発電装置の発電量の予測値と前記施設の電力需要量の予測値とに基づき、日中に前記蓄電池に供給する電力の量と前記水素製造装置に供給する電力の量とを決定するとともに、夜間に前記蓄電池から前記施設に供給する電力の量と前記燃料電池から前記施設に供給する電力の量とを決定することを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギーを利用して発電する自然エネルギー発電装置から得られる電力を用いて、施設への電力供給を行う電力供給システムであって、
前記自然エネルギー発電装置が発電する電力を調整するパワーコンディショナ装置と、
前記パワーコンディショナ装置により調整された電力のうち前記施設に供給しない余剰電力の少なくとも一部の蓄電および放電が可能な蓄電池と、
前記パワーコンディショナ装置により調整された電力のうち前記施設に供給しない余剰電力の少なくとも一部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り製造された水素の貯蔵と放出が可能な水素貯蔵装置と、
前記水素貯蔵装置により放出される水素を用いて発電する燃料電池と、
少なくとも前記蓄電池、前記水素製造装置、前記水素貯蔵装置、および前記燃料電池の各々の動作を制御する制御手段と、を具備し、
前記制御手段は、少なくとも日中の前記自然エネルギー発電装置の発電量の予測値と前記施設の電力需要量の予測値とに基づき、日中に前記蓄電池に供給する電力の量と前記水素製造装置に供給する電力の量とを決定するとともに、夜間に前記蓄電池から前記施設に供給する電力の量と前記燃料電池から前記施設に供給する電力の量とを決定する
ことを特徴とする電力供給システム。
【請求項２】
前記制御手段は、
日中の前記自然エネルギー発電装置の発電量の予測値が、一定基準を下回る場合は、前記施設に供給しない余剰電力の全量を前記蓄電池に供給することを決定し、一方、一定基準を上回る場合は、日中の前記自然エネルギー発電装置の発電が終了した時点で前記蓄電池が所定の容量まで充電されるように前記蓄電池に供給する電力の量を決定するとともに前記水素製造装置に供給する電力の量を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記制御手段は、
翌日の日中の前記自然エネルギー発電装置の発電量の予測値が、一定基準を上回る場合は、夜間に前記蓄電池から前記施設に供給する電力の量が前記燃料電池から前記施設に供給する電力の量に比して大きくなるように各々の電力の量を決定し、一方、一定基準を下回る場合は、夜間に前記燃料電池から前記施設に供給する電力の量が前記蓄電池から前記施設に供給する電力の量に比して大きくなるように各々の電力の量を決定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記制御手段は、
日中の前記自然エネルギー発電装置の発電量の予測値が前記施設の電力需要量の予測値を下回る場合は、前記パワーコンディショナ装置から電力を前記施設に供給するとともに前記蓄電池および前記燃料電池からも電力を前記施設に供給することを決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項５】
自然エネルギーを利用して発電する自然エネルギー発電装置から得られる電力を用いて、施設への電力供給を行う電力供給システムに適用される制御装置であって、
前記自然エネルギー発電装置が発電する電力を調整するパワーコンディショナ装置によって調整された電力のうち前記施設に供給しない余剰電力の少なくとも一部の蓄電および放電が可能な蓄電池と、前記パワーコンディショナ装置により調整された電力のうち前記施設に供給しない余剰電力の少なくとも一部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り製造された水素の貯蔵と放出が可能な水素貯蔵装置と、前記水素貯蔵装置により放出される水素を用いて発電する燃料電池との、各々の動作を制御する制御手段を具備し、
前記制御手段は、少なくとも日中の前記自然エネルギー発電装置の発電量の予測値と前記施設の電力需要量の予測値とに基づき、日中に前記蓄電池に供給する電力の量と前記水素製造装置に供給する電力の量とを決定するとともに、夜間に前記蓄電池から前記施設に供給する電力の量と前記燃料電池から前記施設に供給する電力の量とを決定する
ことを特徴とする制御装置。
【請求項６】
自然エネルギーを利用して発電する自然エネルギー発電装置から得られる電力を用いて、施設への電力供給を行う電力供給システムに適用される電力供給方法であって、
制御装置により、前記自然エネルギー発電装置が発電する電力を調整するパワーコンディショナ装置によって調整された電力のうち前記施設に供給しない余剰電力の少なくとも一部の蓄電および放電が可能な蓄電池と、前記パワーコンディショナ装置により調整された電力のうち前記施設に供給しない余剰電力の少なくとも一部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り製造された水素の貯蔵と放出が可能な水素貯蔵装置と、前記水素貯蔵装置により放出される水素を用いて発電する燃料電池との、各々の動作を制御し、
前記制御を実施するに先立ち、制御装置により、少なくとも日中の前記自然エネルギー発電装置の発電量の予測値と前記施設の電力需要量の予測値とに基づき、日中に前記蓄電池に供給する電力の量と前記水素製造装置に供給する電力の量とを決定するとともに、夜間に前記蓄電池から前記施設に供給する電力の量と前記燃料電池から前記施設に供給する電力の量とを決定する
ことを特徴とする電力供給方法。
【国際調査報告】
2017013751.tif 000010
2017013751.tif 000011