(57)【要約】【課題】発電所と需用家側の燃料電池とを併用して安定的に電力を供給することのできる電力供給システムを提供する。【解決手段】発電所は任意の方法で発電する発電量が可変の発電装置を備えており、その発電装置で発電した電力を電力網に供給する。需用家群設備は燃料電池を備えており、その燃料電池で発電した電力を電力網に供給すると共に、電力網からの電力を需用家宅に供給する。監視制御装置は、需用家群設備の燃料電池から電力網に供給した第１の電力量と、電力網から需用家群設備を介して需用家宅に供給された第２の電力量とを監視し、第１の電力量および第２の電力量に基づいて発電所の発電量を制御する。【選択図】図１
2008113523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を利用して電力網から需用家宅に電力を供給する電力供給システムであって、
任意の方法で発電する発電量が可変の発電装置を備えており、該発電装置で発電した電力を前記電力網に供給する発電所設備と、
燃料電池を備えており、該燃料電池で発電した電力を前記電力網に供給すると共に、前記電力網からの電力を前記需用家宅に供給する需用家群設備と、
前記需用家群設備の前記燃料電池から前記電力網に供給した第１の電力量と、前記電力網から前記需用家群設備を介して前記需用家宅に供給された第２の電力量とを監視し、前記第１の電力量および前記第２の電力量に基づいて前記発電所設備の発電量を制御する監視制御装置と、を有する電力供給システム。
【請求項２】
前記需用家群設備は、蓄電池を備え、前記電力網からの電力で前記蓄電池に蓄電しており、前記電力網が停電したときに前記蓄電池からの電力を需用家宅に供給する、請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記需用家群設備は、前記第１の電力量と前記第２の電力量を測定して前記監視制御装置に通知し、
前記監視制御装置は、前記需用家群設備から通知された前記第１の電力量を集計し、その集計結果から前記需用家群設備で将来発電される第３の電力量を予測し、前記需用家群設備から通知された前記第２の電力量を集計し、その集計結果を用いて前記需用家群設備から需用家宅に将来供給すべき第４の電力量を予測し、前記第３の電力量と前記第４の電力量を用いて前記発電所設備の発電量を決定する、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】
前記監視制御装置は、前記第１の電力量と前記第２の電力量を前記需用家群設備毎に集計し、その集計結果から、前記需用家群毎の方法で前記第３の電力量と前記第４の電力量を予測する、請求項３に記載の電力供給システム。
【請求項５】
燃料電池を利用して電力網から需用家宅に電力を供給する電力供給システムにおいて、前記需用家宅の近傍に設置される需用家群設備であって、
燃料電池を備えており、該燃料電池で発電した電力を前記電力網に供給すると共に、該燃料電池から前記電力網に供給した電力量を測定して監視制御装置に通知する燃料電池システムと、
前記電力網からの電力を前記需用家宅に供給すると共に、前記需用家宅に供給した電力量を測定して前記監視制御装置に通知する電力供給装置と、を有する需用家群設備。
【請求項６】
蓄電池を備え、前記電力網からの電力で前記蓄電池に蓄電しており、前記電力網が停電したときに前記蓄電池からの電力を需用家宅に供給する非常用電源供給装置を更に有する、請求項５に記載の需用家群設備。
【請求項７】
燃料電池を利用して電力網から需用家宅に電力を供給する電力供給システムの監視制御方法であって、
任意の方法で発電する発電量が可変の発電装置を備えた発電所設備にて、該発電装置で発電した電力を前記電力網に供給し、
燃料電池を備えた需用家群設備にて、該燃料電池で発電した電力を前記電力網に供給すると共に、前記電力網からの電力を前記需用家宅に供給し、前記需用家群設備の燃料電池から前記電力網に供給した第１の電力量を測定し、前記電力網から前記需用家群設備を介して前記需用家宅に供給された第２の電力量を測定し、
前記第１の電力量および前記第２の電力量に基づいて前記発電所設備の発電量を制御する、電力供給システムの監視制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般の需用家に対して電力を供給する電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素などの温暖化ガスの削減やＲＰＳ法（Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ  Ｐｏｒｔｆｏｌｉｏ  Ｓｔａｎｄａｒｄ：電気事業者による新エネルギー等の利用に関する特別措置法）の施行に代表されるように（非特許文献１参照）、電気事業者の発電のクリーン化の必要性が高まっており、電気事業者の発電装置としての燃料電池の導入に大きな期待が寄せられている。
【０００３】
このような燃料電池の種類として、リン酸形燃料電池、固体高分子形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池、および固体酸化物形燃料電池が代表的である。それらは、それぞれの材料特性に応じた作動温度や発電効率、起動時間、利用できる燃料、等の固有の特徴を持っている（非特許文献２参照）。
【０００４】
例えば、リン酸形燃料電池は１７０〜２００℃で作動し、発電効率が３５〜４５％である。さらに熱電併給として排熱を回収して利用すれば総合効率として７０〜８０％が期待できる。燃料には、都市ガスや液化石油ガス（ＬＰＧ）等の炭化水素を改質した水素ガスを利用できる。また、固体高分子形燃料電池は８０〜１００℃で作動し、リン酸形燃料電池とほぼ同等の発電効率および総合効率が期待できる。作動温度がリン酸形燃料電池よりも低いことから、リン酸形燃料電池と比べて起動時間を短くできる。
【０００５】
燃料電池の中で最も早く商用化されたのはリン酸形燃料電池である。リン酸形燃料電池の導入形態として、１００〜２００ｋＷ級のシステムが工場、ホテル、病院、スポーツ施設等の様々なところで熱電併給システムとして導入されている。
【０００６】
一方、固体高分子形燃料電池は現在のところ実用化の初期段階である。固体高分子形燃料電池による１ｋＷ弱〜１０ｋＷ級のシステムが家庭用や業務用の熱電併給システムとして開発され、フィールド試験による性能評価が進められている。同様に、固体酸化物形燃料電池についても、家庭用をターゲットとした１ｋＷ級のシステムから、業務用の数百ｋＷのシステム、更には発電所規模の数ＭＷ級のシステムの開発が進められている。
【０００７】
図８は、既に商用化されている１００〜２００ｋＷ級のリン酸形燃料電池システムを用いた、一般的な電力供給システムの構成を示すブロック図である。図８を参照すると、リン酸形燃料電池システムを利用した電力供給システムは、発電所１００、２００、電力網３００、需用家群設備４００、および監視制御装置５００で構成されており、需用家群設備４００の中にリン酸形燃料電池システム（不図示）が組み込まれている。
【０００８】
発電所１００、２００は、火力、水力、原子力などの方法で発電する装置を中心に構成された発電設備であり、発電した電力を電力網３００に供給する。需用家群設備４００内のリン酸形燃料電池システムによって発電された電力は、変圧器（不図示）によって電力網３００の電圧に合うように電圧変換されて電力網３００に連系される。
【０００９】
電力網３００は、発電所１００、２００およびリン酸形燃料電池システムから供給された電力を需用家群設備４００に供給する。
【００１０】
需用家群設備４００は、電力網３００を介して供給された電力を受電し、電圧変換して各需用家宅に分配する。各需用家宅に分配された電力は、電気機器などで消費される。
【００１１】
監視制御装置５００は、発電所１００、２００の発電量の監視および制御を行う。
【００１２】
また、需用家郡設備４００内のリン酸形燃料電池システムからの排熱は温水や蒸気として各需用家宅に供給され、給湯や暖房、空調等に利用される。
【特許文献１】“ＲＰＳ法ホームページ  −新エネ等電子管理システム”、［ｏｎｌｉｎｅ］、資源エネルギー庁、［平成１８年９月２９日検索］、インターネット、＜ＵＲＬ：  http://www.rps.go.jp/RPS/new-contents/top/main.html  ＞
【特許文献２】“燃料電池導入ガイドブック”、独立行政法人  新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図８に示したような電力供給システムによれば、燃料電池システムによるクリーンなエネルギーを利用し、かつ需用家に安定した電力を供給することが可能である。しかしながら、図８に示したような電力供給システムには、次のような問題点がある。
【００１４】
需用家群設備に組み込まれた燃料電池システムの運転制御は需用家側で行われ、発電電力の情報は発電所を運用する電気事業者側には伝わらない。そのため、燃料電池システムの導入台数が多くなると、電気事業者の作成した発電計画に基づく発電所の発電電力と、需用家側が実際に発電所から供給を受けようとする電力との差が大きくなる危険性がある。この差が大きくなると、発電電力が不足となったり、発電所からの余剰電力が増大して経済的に不利となったりと電力供給の安定性が損なわれる。
【００１５】
また、起動に長い時間がかかるリン酸形燃料電池システムでは２４時間連続して定格出力運転を行うのが一般的であるが、今後、家庭用を中心として大規模な導入が予想される固体高分子形燃料電池システムでは起動時間が短いというメリットを生かし、１日の中で特定の時間帯だけ運転するという運用方法（ＤＳＳ（Ｄａｉｌｙ  Ｓｔａｒｔ  ＆  Ｓｔｏｐ））が想定される。例えば、電気事業者の電力料金が高い日中は燃料電池システムを運転し、電力料金が安い夜間は燃料電池システムを停止すれば経済的である。しかし、この場合、需用家側が実際に発電所から供給を受けようとする電力は変化が複雑になり、発電所の発電電力との差が大きくなる危険性がある。これによっても電力供給の安定性が損なわれる。
【００１６】
また、発電所の事故や発電所からの送電事故等により発電所からの電力供給が停止した場合、都市ガス等の燃料電池の燃料が供給され続ければ需用家側の燃料電池システムによって負荷への電力供給を継続できるが、地震等の災害で燃料電池システムへの燃料の供給が停止すれば負荷への電力供給を継続できなくなる。
【００１７】
本発明の目的は、発電所と需用家側の燃料電池とを併用して安定的に電力を供給することのできる電力供給システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の問題点を解決するため、本発明の電力供給システムは、燃料電池を利用して電力網から需用家宅に電力を供給する電力供給システムであって、任意の方法で発電する発電量が可変の発電装置を備えており、該発電装置で発電した電力を前記電力網に供給する発電所設備と、燃料電池を備えており、該燃料電池で発電した電力を前記電力網に供給すると共に、前記電力網からの電力を前記需用家宅に供給する需用家群設備と、前記需用家群設備の前記燃料電池から前記電力網に供給した第１の電力量と、前記電力網から前記需用家群設備を介して前記需用家宅に供給された第２の電力量とを監視し、前記第１の電力量および前記第２の電力量に基づいて前記発電所設備の発電量を制御する監視制御装置と、を有している。
【００１９】
本発明によれば、燃料電池は需用家群設備に分散して配置され、そこから電力網に電力を供給するとともに、需用家群設備から監視制御装置へ発電量および消費電力量を通知し、その通知を基に監視制御装置が発電所設備の発電量を制御するので、燃料電池を利用するとともに安定した電力供給を可能とする。
【００２０】
また、前記需用家群設備は蓄電池を備え、前記電力網からの電力で前記蓄電池に蓄電しており、前記電力網が停電したとき前記蓄電池からの電力を需用家宅に供給することにしてもよい。
【００２１】
これによれば、需用家群設備に、蓄電池を備えた非常用電源供給装置が設置されるので、電力網が停電しても蓄電池によるバックアップで負荷に電力が供給される。
【００２２】
また、前記需用家群設備は、前記第１の電力量と前記第２の電力量を測定して前記監視制御装置に通知し、前記監視制御は、前記需用家群設備から通知された前記第１の電力量を集計し、その集計結果から前記需用家群設備で将来発電される第３の電力量を予測し、前記需用家群設備から通知された前記第２の電力量を集計し、その集計結果を用いて前記需用家群設備から需用家宅に将来供給すべき第４の電力量を予測し、前記第３の電力量と前記第４の電力量を用いて前記発電所設備の発電量を決定することにしてもよい。
【００２３】
また、前記監視制御装置は、前記第１の電力量と前記第２の電力量を前記需用家群設備毎に集計し、その集計結果から、前記需用家群毎の方法で前記第３の電力量と前記第４の電力量を予測することにしてもよい。
【００２４】
これによれば、需用家群のそれぞれ毎にデータを集計し、需用家群毎の方法で予測した結果に基づいて発電所設備の発電量を制御するので、予測精度を向上させ電力供給をより安定させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、電力供給システムに需要者側の燃料電池を利用し、かつ電力供給を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本実施形態の電力供給システムの構成を示すブロック図である。図１を参照すると、本実施形態の電力供給システムは、発電所１０１、２０１、電力網３００、需用家群設備４０、および監視制御装置５０で構成されている。監視制御装置５０と発電所１０１、２０１とは通信によってデータを送受信することができる。また、監視制御装置５０と需用家群設備４０も通信によってデータを送受信することができる。なお、この通信には、有線あるいは無線通信、公衆網あるいは企業網など任意の通信手段を用いることができる。
【００２８】
発電所１０１、２０１は、主に火力、水力、原子力などの方法で発電する装置を中心に構成された発電設備であり、発電した電力を電力網３００に供給する。発電所１０１、２０１は発電量が可変であり、監視制御装置５０から発電量を制御することができる。
【００２９】
電力網３００は、発電所１０１、２０１から供給された電力を需用家群設備４０に供給する。また電力網３００は、需用家群設備４０から供給された電力を他の需用家群設備４０に供給する。
【００３０】
需用家群設備４０は、電力網３００を介して供給された電力を受電し、電圧変換して各需用家宅に分配する。また、需用家群設備４０には、燃料電池システムが組み込まれており、燃料電池システムで発電した電力を電力網３００に供給する。さらに、需用家群設備４０は蓄電池（不図示）を備えており、電力網３００が停電したとき、蓄電池から非常用電源として電力を各需用家宅に供給する。例えば、１棟の集合住宅に１つの需用家群設備４０を設置し、そこから各戸に電力を分配することにしてもよい。１棟のビルに１つの需用家群設備４０を設置し、そこから各フロアに電力を分配することにしてもよい。また、１件の個人宅に１つの需用家群設備４０を設置してもよい。
【００３１】
監視制御装置５０は、各需用家群設備４０が燃料電池によって発電した電力量のデータを用いて燃料電池による将来の発電量を予測し、各需用家群設備４０から需用家宅に供給した電力量のデータを用いて将来の電力量を予測し、それらの予測結果に基づいて発電所１０１、２０１の発電量を制御する。
【００３２】
本実施形態によれば、燃料電池を組み込んだ需用家群設備４０と発電所１０１、２０１によって供給されるトータルの電力量を安定させることができる。
【００３３】
図２は、需用家群設備４０の構成を示すブロック図である。図２を参照すると、需用家群設備４０は、電力供給装置４１、燃料電池システム４２、および非常用電源供給装置４３を有している。電力供給装置４１は、電力計１１、受電盤１２、およびトランス１３を有している。燃料電池システム４２は、燃料電池スタック２１、インバータ２２、トランス２３、および電力計２４を有している。非常用電源装置４３は、整流器３１、蓄電池３２、および逆流阻止ダイオード３３を有している。
【００３４】
電力供給装置４１は、電力網３００から供給された電力を各需用家宅に分配する。その際、電力供給装置４１は、電力網３００から供給された電力量を測定し、測定結果を消費量データとして監視制御装置５０に通知する。
【００３５】
電力網３００から供給される電力は、電力計１１および受電盤１２を介してトランス１３に供給される。電力計１１は、電力網３００から需用家群設備４０に供給された電力を測定し、測定結果を消費量データとして監視制御装置５０に通知する。受電盤１２は、電力計１１からの電力を受電してトランス１３に供給する。トランス１３は、受電盤１２から供給された交流電力を、需用家宅で用いられる電圧の交流電力に変換し、需用家宅へ供給する。さらに、トランス１３の出力ラインは非常用電源装置４３にも接続されている。
【００３６】
燃料電池システム４２は、燃料電池スタック２１からの直流電力を交流電力に変換し、その交流電力を電力網３００に供給する。その際、燃料電池システム４２は、電力網３００に供給した電力量を測定し、測定結果を発電量データとして監視制御装置５０に通知する。ここで、伝送による電力の損失を抑制するため、燃料電池システム４２は電力供給装置４１や非常用電源装置４３の近傍に設置するのが好ましい。
【００３７】
燃料電池スタック２１は燃料を使って発電を行う部分であり、一般には複数の燃料電池セルからなる。燃料電池スタック２１は発電した直流電力を、インバータ２２と、非常用電源供給装置４３の逆流阻止ダイオード３３とに供給する。
【００３８】
インバータ２２は、燃料電池スタック２１からの直流電力を交流電力に変換し、交流電力をトランス２３へ供給する。トランス２３は、インバータ２２からの交流電力を、電力網３００で用いられる電圧の交流電力に変換し、電力計２４を介して電力網３００に供給する。電力計２４は、電力網３００に供給した電力を測定し、測定結果を発電量データとして監視制御装置５０に通知する。
【００３９】
蓄電池３２を組み込んだ非常用電源装置４３は通常時、燃料電池スタック２１からの直流電力、あるいは電力網３００から受電盤１２およびトランス１３を介して供給された交流電力を整流器３１で直流変換した直流電力を、蓄電池３２に蓄積している。電力網３００が停電した場合は、蓄電池３２は直ちに放電を開始し、需用家宅の非常電灯網等の直流負荷へ無瞬断で電力を供給する。なお、ここで非常用電源装置４３は需用家宅の交流負荷への給電は行わない。
【００４０】
燃料電池システム４２からは、電力とともに排熱が得られるが、この排熱を給湯や暖房、空調等での利用として、需用家宅に供給してもよい。
【００４１】
図３は、監視制御装置５０の構成を示すブロック図である。図３を参照すると、監視制御装置５０は、発電予測部５１、需用予測部５２、計画部５３、および発電所制御部５４を有している。なお、監視制御装置５０は、プロセッサがソフトウェアプログラムを実行することにより、発電予測部５１、需用予測部５２、計画部５３、および発電所制御部５４の機能を実現するコンピュータであってもよい。監視制御装置５０には各需用家群設備４０から発電量データおよび消費量データが送られてくる。
【００４２】
発電予測部５１は、各需用家群設備４０からの発電量データを集計し、その結果を用いて各需用家群設備４０の燃料電池システム４２による翌日以降の発電量を予測し、発電量予測データとして計画部５３に通知する。
【００４３】
需用予測部５２は、各需用家群設備４０からの消費量データを集計し、その結果を用いて各需用家群設備４０から翌日以降に需用者宅に供給すべき電力量を予測し、需用予測データとして計画部５３に通知する。
【００４４】
また、需用予測部５２は、燃料電池システムを備えていない需用家の消費量データを用いて、燃料電池システムを備えていない需用家に対して供給すべき電力量をも予測し、需用予測データとして計画部５３に通知してもよい。
【００４５】
計画部５３は、発電予測部５１からの発電予測データと需用予測部５２からの需用予測データを用いて、翌日以降に各発電所で発電すべき電力量を算出し、発電所制御部５４に通知する。例えば、発電所１０１、２０１の電力供給量と需用家群設備４０の電力供給量の合計が電力供給システムのトータルの電力供給量である。このトータルの電力供給量が需用家に供給すべき電力量の合計を上回るように発電所１０１、２０１で発電すべき電力量を決定すればよい。また、計画部５３は、各発電所の発電すべき電力量を算出するとともに電力調整計画を求めてもよい。電力調整計画とは、将来の電力調達に関する計画であり、例えば他の電気事業者から調達すべき電力量などを含む。
【００４６】
発電所制御部５４は、計画部５３から通知された、各発電所で発電すべき電力量のデータに基づいて、各発電所１０１、２０１の発電量を制御する。
【００４７】
なお、需用家群設備４０から監視制御装置５０へ通知される発電量データおよび消費量データは、電気事業者全体の発電実績の管理、需用家の電力消費量の管理および課金など、電気事業者に必要な一般的な業務にも利用してよい。
【００４８】
図４は、監視制御装置５０の動作例を示すフローチャートである。
【００４９】
需用家群設備４０では、電力計１１が需用家宅に供給された電力量を測定し、そのデータを監視制御装置５０に通知する。また、電力計２４が需用家群設備４０の燃料電池システム４２から電力網３００に供給された電力量を測定し、そのデータを監視制御装置５０に通知する。
【００５０】
図４に示すように、監視制御装置５０は、需用家宅に供給された電力量のデータ（消費量データ）と、需用家群設備４０から電力網３００に供給された電力量のデータ（発電量データ）とを需用家群設備４０から受信すると（ステップＡ１）、それらのデータをデータベースに蓄積する（ステップＡ２）。
【００５１】
ここまでの処理は需用家群設備４０からデータが通知されてくる度に実行されるが、以下の処理はデータの通知タイミングとは関係なく所定のタイミングで実行される。
【００５２】
次に、監視制御装置５０はデータベースを参照して、消費量データに基づいて需用家の将来の消費電力の日負荷曲線を予測し、発電量データに基づいて需用家群設備４０の燃料電池システム４２の発電パターンを予測する（ステップＡ３）。
【００５３】
続いて、監視制御装置５０は、需用家群設備４０の燃料電池システム４２の発電により、削減できる発電所１０１、２０１の発電量（減少量）を算出する（ステップＡ４）。最後に、監視制御装置５０は、燃料電池システム４２による減少量を見込んだ発電量となるように発電所１０１、２０１の発電を制御する（ステップＡ５）。
【００５４】
日負荷曲線に表れる消費電力の時間的な変化は、住宅、一般的な事業所、２４時間稼動の工場など需要者宅の種類によってパターンが異なる。
【００５５】
図５は、５０世帯の集合住宅による日負荷曲線を例示する図である。この図には、需用家群設備４０の需用電力（消費電力）の日負荷曲線（実線）と、燃料電池システム４２の発電量の曲線（点線）とが示されている。
【００５６】
図５の需要電力の日負荷曲線は、０時から６時頃までは１日の中でも最低レベルの電力需用であり、６時頃から９時頃にかけて電力需用が増え、その後１８時頃までほぼ一定の電力需用を保ち、１８時頃から２０時頃にかけて更に電力需用が増え、２２時頃までほぼ一定の電力需用を保ったのち、２２時頃から２４時頃にかけて電力需用が大きく減少するというパターンを示している。このようなパターンは戸建住宅や集合住宅に特徴的な日負荷曲線である。
【００５７】
また、この集合住宅では定格容量２０ｋＷの燃料電池システムを導入しており、その燃料電池システムの運転を制御して図５の点線に示すようなパターンの発電を行っている。具体的には、０〜８時まで１０ｋＷ、８〜９時まで１５ｋＷ、９〜２２時まで２０ｋＷ、２２〜２４時まで１０ｋＷで発電している。
【００５８】
図６は、事業所ビルによる日負荷曲線を例示する図である。この図には、需用家群設備４０の需用電力（消費電力）の日負荷曲線（実線）と、燃料電池システム４２の発電量の曲線（点線）とが示されている。
【００５９】
図６の需用電力の日負荷曲線は、０時から８時頃までは１日の中でも最低レベルの電力需用となり、８時頃から９時頃にかけて電力需用が大きく上昇した後１６時頃までほぼ一定となり、１６時頃から２１時頃にかけて徐々に電力需用が減少していき、２１時頃から２３時頃にかけて大きく電力需用が低下していくパターンを示している。このようなパターンは事業所に見られる日負荷曲線である。
【００６０】
また、この事業所ビルでは定格容量２００ｋＷの燃料電池システムを導入しており、その燃料電池システムの運転を制御して図６の点線に示すようなパターンの発電を行っている。具体的には、９〜２１時まで２００ｋＷで発電し、それ以外の時間帯は燃料電池システムを停止している。
【００６１】
図７は、２４時間稼動している工場の日負荷曲線を例示する図である。この図には、需用家群設備４０の需用電力（消費電力）の日負荷曲線（実線）と、燃料電池システム４２の発電量の曲線（点線）とが示されている。
【００６２】
図７の需用電力の日負荷曲線は、１日の電力需用がどの時間帯も６００〜７５０ｋＷの間となるパターンを示している。２４時間稼動している工場なので需用電力が安定しているといえる。
【００６３】
また、この工場では定格容量２００ｋＷの燃料電池システムを導入しており、点線で示すように２４時間連続で２００ｋＷの発電を行っている。
【００６４】
図５〜７に示したような様々なパターンの需用電力の測定データが需用家群設備４０から監視制御装置５０に送られる。監視制御装置５０は、そのような様々なパターンの測定データを集計し、集計したデータから将来の需用電力の日負荷曲線および燃料電池システムの発電パターンを予測し、その予測結果に基づいて発電所１０１、２０１の発電量を、過剰とならずかつ不足とならないように適切に制御する。
【００６５】
例えば、データベースに蓄積されている過去の同じあるいは近い日付のデータを、将来の日負荷曲線および燃料電池システムの発電パターンの予測値としてもよい。また、同じ季節の平均値、同じ月の平均値、同じ月の中の同じ週の平均値など過去の複数日のデータの平均値を予測値としてもよい。
【００６６】
また、日負荷曲線を求めようとする日が平日であれば過去の平日のデータを用い、休日であれば過去の休日のデータを用いることにしてもよい。これにより日負荷曲線の近似精度を向上させることができる。
【００６７】
また、新規に燃料電池システムを導入したため過去のデータが出ていない需用家群設備４０については、需用家宅の種類の類似性から予測される日負荷曲線パターンと燃料電池システムの発電パターンのデータを用いてもよい。
【００６８】
以上説明したように本実施形態によれば、燃料電池システム４２を需用家群設備４０に分散して配置し、そこから電力網３００に電力を供給するとともに、各需用家群設備４０から監視制御装置５０へ発電量データおよび消費量データを通知し、その通知を基に監視制御装置５０が各発電所１０１、２０１の発電量を制御する構成なので、燃料電池を利用して発電所１０１、２０１の発電量を削減するとともに、安定した電力供給を可能とする。
【００６９】
また、本実施形態によれば、需用家群設備４０に、蓄電池３２を備えた非常用電源装置４３が設置されるので、電力網３００が停電しても蓄電池３２によるバックアップで非常時の電力供給が可能となる。
【００７０】
次に、実際に燃料電池システムを有する需用家群設備を含む電力供給システムにおいて測定データから日負荷曲線および発電パターンを予測した例について説明する。適用対象は、図５に示したパターンと同様の傾向を示す約１００世帯の戸建住宅および約１０棟の集合住宅、図６に示したパターンと同様の傾向を示す約１０の事業所ビル、図７に示したパターンと同様の傾向を示す２つの工場からなる。
【００７１】
この適用対象の全体について、過去１週間の日負荷曲線および燃料電池の発電パターンの平均値を求め、各々の平均パターンの電力量差が発電所に要求される発電量のパターンであると推定した。そして、実際に推定されたパターンに基づいて翌日の発電所の発電量を制御したところ、推定値と実際値の差は最大で１００ｋＷ未満に抑えられていた。従来の余剰発電電力あるいは不足発電電力が最大で１０００ｋＷ以上であったことを考えると本実施形態の制御により発電電力の余剰あるいは不足が大幅に低減されたといえる。
【００７２】
なお、本実施形態では、複数の需用家群設備４０から通知されたデータを集計して、適用対象全体として所定の予測方法で将来の需要パターンと発電パターンを予測し、その予測結果に基づいて発電所の発電量を制御することとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、通知されたデータを需用家群毎に集計し、需用家群毎に適した予測方法で将来の需要パターンと発電パターンを予測し、それらの予測結果に基づいて発電所の発電量を制御することにしてもよい。
【００７３】
需用電力の季節による変動、曜日による変動、天候による変動などは需用家宅の種類により、影響の有無、変動の度合い、変動の傾向が異なる。例えば、需用電力が平均で数十ｋＷ未満の一般家庭の需用家群設備では季節（気温、天候）が需用電力の変動に大きな影響を与える。また、需用電力が平均で２００〜４００ｋＷの事業所の需用家群設備では平日と休日とで需要電力が大きく異なる。また、需用電力が平均で６００ｋＷ以上となる工場の需用家群設備では需用電力は景気動向や市場動向による製品の生産数が変動に大きく影響する。図５〜７に示したような傾向の異なる需用家群のそれぞれ毎にデータを集計し、需用家群毎の予測方法で将来の需要パターンと発電パターンを予測し、それらの予測結果に基づいて発電所の発電量を制御することにすれば、予測精度が向上し、電力供給をより安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本実施形態の電力供給システムの構成を示すブロック図である。
【図２】需用家群設備４０の構成を示すブロック図である。
【図３】監視制御装置５０の構成を示すブロック図である。
【図４】監視制御装置５０の動作例を示すフローチャートである。
【図５】５０世帯の集合住宅による日負荷曲線を例示する図である。
【図６】事業所ビルによる日負荷曲線を例示する図である。
【図７】２４時間稼動している工場の日負荷曲線を例示する図である。
【図８】既に商用化されている１００〜２００ｋＷ級のリン酸形燃料電池システムを用いた、一般的な電力供給システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７５】
１１    電力計
１２    受電盤
１３    トランス
４０    需用家群設備
４１    電力供給装置
４２    燃料電池システム
４３    非常用電源供給装置
５０    監視制御装置
５１    発電予測部
５２    需用予測部
５３    計画部
５４    発電所制御部
１０１、２０１    発電所
３００    電力網
Ａ１〜Ａ５    ステップ
【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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