(57)【要約】【課題】    光熱費をより効果的に削減する燃料電池システムの最適運転パターンを提供する環境をビジネスモデルとして構築する。【解決手段】    ユーザとコンタクトをとるユーザ管理配信装置２と、ユーザ情報、電気料金及びガス料金単価とその変動、気象情報を蓄積するデータ蓄積装置３と、各ユーザの燃料電池システムの将来の最適運転パターンを予測する運転パターン予測装置４とにより燃料電池最適運転パターン管理システム１を構成する。この管理システム１で、各ユーザのこれからのスケジュールとデータ蓄積装置に蓄積されている様々なデータから消費される光熱費が最も安くなるように各ユーザの燃料電池システムの最適運転パターンを予測する。予測された最適運転パターンは、各ユーザの燃料電池システムに配信される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザとコンタクトをとるユーザ管理配信装置と、ユーザ情報、電気料金及びガス料金単価とその変動、気象情報を蓄積するデータ蓄積装置と、各ユーザの燃料電池システムの将来の最適運転パターンを予測する運転パターン予測装置とにより構成されることを特徴とする燃料電池最適運転パターン管理システム。
【請求項２】
前記ユーザ管理配信装置は、通信ネットワークと通信を行なう通信部と、配信及びデータ管理を行なう制御部と、ＩＤとパスワードによりユーザによりユーザ認証を行なうユーザ管理部とにより構成されることを特徴とする請求項１記載の燃料電池最適運転パターン管理システム。
【請求項３】
前記データ蓄積装置は、各ユーザの家族構成、家族のスケジュール、電化製品の電力容量、貯湯槽の容量、電気の購入会社及び契約種別、ガスの購入会社及び契約種別、燃料電池の運転データ、発電量、電力購入量、ガス購入量を保存するユーザ情報データベースと、電気料金及びガス料金の単価とその変動を保存する光熱費データベースと、気象情報を蓄積する気象情報データベースとにより構成されることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池最適運転パターン管理システム。
【請求項４】
前記運転パターン装置は、前記ユーザ情報データベース及び前記光熱費データベース並びに前記気象情報データベースに保存されている情報を利用して各ユーザの将来の電力及び給湯の需要と燃料電池システムの最適運転パターンを予測する予測部と、該予測部により予測された将来と過去の電力及び給湯の需要と燃料電池最適パターンを保存する予測結果データベースから構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項記載の燃料電池最適運転パターン管理システム。
【請求項５】
燃料電池と、燃料電池の運転制御を行なう制御部と、燃料電池にて消費されるガス消費量を検出するガス検出部と、燃料電池が発電した電力を検出する電力検出部と、配信される運転パターンを保存するメモリ部と、通信ネットワークと通信を行なう通信部とにより構成され、該通信部に外部から購入したガス量と電力量が転送されることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか1項記載の燃料電池最適運転パターン管理システムと、各ユーザの請求項５記載の燃料電池システムとを通信ネットワークを介して接続し、該燃料電池最適運転パターン管理システムによって予測された最適運転パターンを各ユーザの燃料電池システムに配信することを特徴とする燃料電池最適運転パターン配信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池システムの最適運転技術に関し、特に熱及び電力の発生に関する最適運転パターンを予測して、その配信を行なうビジネスモデルに関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００２−１７０５９１号公報
【非特許文献１】http://www.tokyo.gas.co.jp/pefc/contents/3_system/shikumi_c/html「家庭用燃料電池コージェネレーションシステムのしくみ」、東京ガス
【０００３】
原子力発電の安全性の問題提起や、地球温暖化防止をはじめとする環境意識の浸透に伴い、安全でクリーンな新エネルギー技術に対する期待が高まってきている。
【０００４】
新エネルギーには、太陽光や風力などの再生可能エネルギー、廃棄物発電などのリサイクルエネルギー、燃料電池などの高効率エネルギーなどが該当する。また、これらの技術により発電した電力を無駄なく高効率で使用するため、ユーザの近傍に発電システムを設置する分散電源システム化の検討と、その分散電源システムを一般家庭で実用化するための技術開発が進められている。
【０００５】
分散電源システムの中で最も注目を集めているのは、燃料電池である。特許文献１に見られるように、燃料電池は燃料に天然ガスやメタノールに代表される炭化水素系燃料を使用し、電気と熱を同時に生成することができるものである。燃料電池による発電は、発電の副産物が水だけであり環境にやさしいこと、低出力域でも高効率であること、発電が天候に影響されず安定であることなどのメリットがある。反面、初期コストが高い、負荷変動に対して出力応答速度が遅いなどのデメリットもある。
【０００６】
現在、燃料電池システムを利用した発電システムは、試作から実用化の途上にある。燃料電池システムの普及はコストをいかに低減できるかに依存する。燃料電池システムのコストには、初期コストと運用コストがあり、初期コストの低減は開発側の課題であるが、運用コストの低減は燃料電池システムの運転パターンに依存する。燃料電池システムの運転パターンを最適にすれば、初期コスト回収年数が短縮されるため、燃料電池システム普及の促進となり得る。
【０００７】
燃料電池システムの運転パターンは、非特許文献１に見られるように、熱需要追従型が主な方法となっている。熱需要追従型は給湯需要に合わせて燃料電池システムを運転させ、同時に生成される電力の分だけ、光熱費が削減できるというものである。しかし、電気料金及びガス料金は、数ケ月に一度変動するものであるため、この運転パターンによって必ずしも光熱費削減効果が最も高くなるとは限らない。例えば、電気料金が上がり、ガス料金が下がった場合、燃料電池システムにより生成された熱を余らせて電力を得る方が、光熱費削減効果が高くなることもあり得る。このように、光熱費を最も効果的に削減するための燃料電池システムの運転パターンは、電気料金及びガス料金と密接な関係があり、常時固定された運転パターンでは、初期コスト回収年数の短縮は見込めない。
【０００８】
したがって燃料電池システムの普及には、単に燃料電池システム自体の技術的改良だけでなく、光熱費をより効果的に削減する燃料電池システムの最適運転パターンを提供する環境をビジネスモデルとして構築する必要があり、このモデルにおいて、システムの利用者、事業者などの関係者全体のメリットを明確にする必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、こうした背景からなされたものであり、その目的は、燃料電池システムの導入及び利用の促進を図る技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１記載の燃料電池最適運転パターン管理システムは、ユーザとコンタクトをとるユーザ管理配信装置と、ユーザ情報、電気料金及びガス料金単価とその変動、気象情報を蓄積するデータ蓄積装置と、各ユーザの消費される光熱費が最も安くなるように燃料電池システムの最適運転パターンを予測する運転パターン予測装置とにより構成されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項２記載の燃料電池最適運転パターン管理システムは、前記ユーザ管理配信装置が、通信ネットワークと通信を行なう通信部と、配信及びデータ管理を行なう制御部と、ＩＤとパスワードによりユーザによりユーザ認証を行なうユーザ管理部とにより構成されることを特徴とする。このことにより、各ユーザの情報が他人から閲覧されることのないようにする。
【００１２】
本発明の請求項３記載の燃料電池最適運転パターン管理システムは、前記データ蓄積装置が、各ユーザの家族構成、家族のスケジュール、電化製品の電力容量、貯湯槽の容量、電気の購入会社及び契約種別、ガスの購入会社及び契約種別、燃料電池の運転データ、発電量、電力購入量、ガス購入量を保存するユーザ情報データベースと、電気料金及びガス料金の単価とその変動を保存する光熱費データベースと、気象情報を蓄積する気象情報データベースとにより構成されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項４記載の燃料電池最適運転パターン管理システムは、前記運転パターン装置が、前記ユーザ情報データベース及び前記光熱費データベース並びに前記気象情報データベースに保存されている情報を利用して各ユーザの将来の電力及び給湯の需要と燃料電池システムの最適運転パターンを予測する予測部と、該予測部により予測された将来と過去の電力及び給湯の需要と燃料電池最適パターンを保存する予測結果データベースから構成されることを特徴とする。そして各ユーザのこれからのスケジュールとデータ蓄積装置に蓄積されている様々なデータを利用して、消費される光熱費が最も安くなるように最適運転パターンを予測する。
【００１４】
本発明の請求項５記載の燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池の運転制御を行なう制御部と、燃料電池にて消費されるガス消費量を検出するガス検出部と、燃料電池が発電した電力を検出する電力検出部と、配信される運転パターンを保存するメモリ部と、通信ネットワークと通信を行なう通信部とにより構成され、該通信部に外部から購入したガス量と電力量が転送されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項６記載の燃料電池最適運転パターン配信システムは、請求項１乃至４のいずれか1項記載の燃料電池最適運転パターン管理システムと、各ユーザの請求項５記載の燃料電池システムとを通信ネットワークを介して接続し、該燃料電池最適運転パターン管理システムによって予測された最適運転パターンを各ユーザの燃料電池システムに配信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上記のように構成された、本発明の燃料電池最適運転パターンを予測して各ユーザに配信するシステムによると、光熱費の効果的削減、及びＣＯ２排出量の効果的低減が可能であり、かつ燃料電池本体の初期コスト回収年数の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
ユーザとコンタクトをとるユーザ管理配信装置と、ユーザ情報、電気料金及びガス料金単価とその変動、気象情報を蓄積するデータ蓄積装置と、各ユーザの燃料電池システムの将来の最適運転パターンを予測する運転パターン予測装置とにより燃料電池最適運転パターン管理システムを構成する。この管理システムで、各ユーザのこれからのスケジュールとデータ蓄積装置に蓄積されている様々なデータから消費される光熱費が最も安くなるように各ユーザの燃料電池システムの最適運転パターンを予測する。予測された最適運転パターンは、各ユーザの燃料電池システムに配信される。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の実施例の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１９】
本発明の実施例である燃料電池最適運転パターン管理システムを示すブロック図を第１図に示す。燃料電池最適運転パターン管理システム１は、ユーザ管理配信装置２、データ蓄積装置３、運転パターン予測装置４からなる。
【００２０】
ユーザ管理配信装置２は、通信ネットワークと通信を行なう通信部５、配信及びデータ管理の制御を行なうＣＰＵ部６と、ＩＤとパスワードによりユーザ認証を行なうユーザ管理部７から構成される。
【００２１】
データ蓄積装置３は、家族構成、家族のスケジュール、電化製品の電力容量、貯湯槽の容量、電気の購入会社及び契約種別、ガスの購入会社及び契約種別、ユーザの燃料電池の運転データ、発電量、電力購入量、ガス購入量をユーザごとに保存するユーザ情報データベース９、電気料金単価、ガス料金単価を保存する光熱費データベース１０、天候・気温などのデータを保存する気象情報データベース１１から構成される。
【００２２】
運転パターン予測装置４は、ユーザ情報データベース９に保存されている家族構成などの情報、光熱費データベース１０に保存されている電気料金やガス料金の情報、気象情報データベース１１に保存されている天候、気温の情報を元に、ユーザごとに将来、例えば翌日の電力と給湯の需要と、光熱費が最も安くなるように燃料電池システムの最適運転パターンの予測を行なう予測部１３、予測部１３により予測された将来及び過去の電力と給湯の需要と、燃料電池最適運転パターンを保存する予測結果データベース１２から構成される。
【００２３】
各ユーザの燃料電池システムを示すブロック図を第２図に示す。
【００２４】
燃料電池システム１４は、通信ネットワークと通信を行なう通信部１５、燃料電池２０、燃料電池２０の運転制御を行なう制御部１６、燃料電池２０にて消費されるガス消費量を検出するガス検出部１７、配信される運転パターンを保存するメモリ部１８、燃料電池２０が発電した電力量を検出する電力検出部１９から構成される。また、ユーザが外部、例えばガス会社から購入するガス量の検出を行なうガス購入量検出装置２１、及びユーザが外部、例えば電力会社から購入する電力量の検出を行なう電力購入量検出装置２２は、燃料電池システム１４の通信部１５とケーブルで接続されている。外部から購入する電力は、様々な理由から燃料電池２０でまかないきれないときに利用する。ケーブルは、ガス購入量検出装置２１及び電力購入量検出装置２２にて計測したデータを送信するためのケーブルであり、データを送信できるものであれば、いかなるケーブルでもよい。また、ケーブルの代わりに無線によってデータを送信してもよい。
【００２５】
本発明の実施例である燃料電池最適運転パターン配信システムを示すブロック図を第３図に示す。
【００２６】
最適運転パターン配信システムでは、複数のユーザ２４の燃料電池システム１４と、それらを統括的に管理する燃料電池最適運転パターン管理システム１を含む事業者２６が、通信ネットワーク３０を介して接続されている。燃料電池最適運転パターン管理システム１と燃料電池システム１４とのデータ送受信は、一般的なプロトコル、例えばＴＣＰ／ＩＰなどのコネクション型のトランスポート層プロトコルを利用して行われる。
【００２７】
最適運転パターン配信システムの基本的な特徴は、ユーザごとに電力及び給湯需要量を予測し、その予測需要量を元に、最も光熱費が安くなる燃料電池システムの最適運転パターンを予測する点、及びユーザごとに燃料電池システムの最適運転パターンを配信する点にある。ユーザごとの電力及び給湯需要量の予測、及び最適運転パターンの予測には、ユーザ情報データベース９、光熱費データベース１０、気象情報データベース１１のデータを用いる。
【００２８】
家族構成、電化製品の電力容量、貯湯槽の容量、ユーザの燃料電池の運転データ、気象データは、電力及び給湯の時間帯別需要量の予測に利用する。電気事業連合会のホームページ http://www.fepc.or.jp/menu/nyumon/nyumon1.html「まるごとわかる！エネルギー入門」の「１．エネルギー事情  ３．日本の電気事業の現状  夏季の一日の電気の使われ方（年間最大電力を記録した日）」に見られるように、夏季はエアコン用電力需要が増加するなど、気温と電力需要は密接な関係があるため、気象データを参照することにより、実績に近い需要予測の元で、光熱費を最も安くする燃料電池システムの運転パターンの予測が可能となる。家族のスケジュールは、在宅、不在の認識に利用する。不在時の電力及び給湯需要は、在宅時と大きく異なることが予想されるため、事前に登録された家族のスケジュールを参照することにより、不在時に適した燃料電池システムの運転パターンとすることが可能となる。
【００２９】
電力及びガスの契約種別、電気料金単価及びガス料金単価のデータは、電力及びガスの購入量の最適化に利用する。電気料金及びガス料金単価は、契約種別により異なり、また数ケ月に一度、変動するものである。最新の電気料金及びガス料金を常時参照することにより、光熱費を最も安くする燃料電池システムの運転パターンの予測が可能となる。
【００３０】
予測に使用する気象情報は、ＣＰＵ部６の制御により例えば毎日一定の時刻２３時に通信ネットワーク３０を介し、インターネット上にある気象情報を提供する気象情報サイト２７へ自動的にアクセスし、気象情報を入手する。電気料金及びガス料金についても、気象情報同様、ＣＰＵ部６の制御により通信ネットワーク３０を介し、電気料金サイト情報２８やガス料金情報サイト２９へアクセスし自動で入手する。
【００３１】
翌日のユーザごとの電力及び給湯需要の予測、及び燃料電池システム最適運転パターンの予測は、この気象情報、電気料金、ガス料金を入手した後に、運転パターン予測装置４の予測部１３にて予測する。予測した翌日のユーザごとの電力及び給湯需要の予測、及び燃料電池システム最適運転パターンは、予測結果データベース１２に保存される。
【００３２】
各ユーザヘの最適運転パターンの配信は、ＣＰＵ部６の制御により毎日一定の時刻、例えば毎日０時に各ユーザ２４へ、通信ネットワーク３０を介して、ユーザの燃料電池システム１４のメモリ部１８へ自動的に配信される。
【００３３】
なお上記の処理は毎日行なわなくてもよい。ユーザが長期不在になる場合、気象の変化が穏やかな期間或いは地域の場合は、例えば３日に一度気象情報を入手して、各ユーザの燃料電池システムに最適運転パターンを配信するようにしてもよい。
【００３４】
燃料電池システムのガス検出部１７、電力検出部１９及びガス購入量検出装置２１、電力購入量検出装置２２で検出したガス及び電力の消費量・購入量は、ある一定時間ごと、例えば１時間ごとに燃料電池システム１４の制御部１６、通信部１５、通信ネットワーク３０を介し、燃料電池最適運転パターン管理システム１に送信され、ＣＰＵ部６の制御によりユーザごとにユーザ情報データベース９に保存される。ＣＰＵ部６は予測結果データベース１２に保存した電力及び給湯需要量予測と、ユーザ情報データベース９に保存される実際の電力及び給湯需要量とを比較し、ある割合、例えば実際の需要量の１０％以上乖離するようであれば、予測部１３を制御し、再予測を行ない、再度、該ユーザヘ最適運転パターンの配信を行なう。予測した需要量と実際の需要量の乖離が著しい割合、例えば実際の需要量の５０％以上乖離するようであれば、登録情報の見直しを促すメッセージを、該ユーザに送信する。
【００３５】
最適運転パターン配信システムにおいて、ユーザが確認できる画面例を第４図から第１０図に示す。
【００３６】
ユーザ情報などを登録・修正、閲覧を行なうには、各ユーザ２４は通信ネットワークに接続されているユーザ端末２５、例えばパソコンなどから、通信ネットワーク３０を介して燃料電池最適運転パターン管理システム１ヘアクセスを行なう。
【００３７】
アクセスを完了すると、第４図に示すユーザ認証画面３１が表示され、まず、該ユーザ以外の情報を閲覧させないためにユーザ認証を行なう。ユーザ認証にはＩＤとパスワードを使用する。ユーザが投入したＩＤとパスワードは、ユーザ管理部７のユーザリスト８と比較し、合致していれば次の画面へ進むが、合致しなければエラーを表示させる。
【００３８】
ユーザ認証完了後は第５図に示すメインメニュー画面３２が表示される。ここではユーザ情報登録・修正、スケジュール登録・修正、運転状態閲覧、光熱費削減額閲覧の項目が表示される。以下にメインメニュー３２から選択できる各画面について説明する。
【００３９】
第６図に示すユーザ情報登録・修正画面３３では、家族構成、電化製品の種別、契約電力種別などについて登録・修正を行なうことができる。ユーザ端末２５がホームサーバのように電化製品に関する情報を有している場合には、本発明によるシステムにログインした時点で、電化製品に関する情報を自動的に検出、またはサービスリクエストなどの方法により、自動的に燃料電池最適運転パターン管理システム１のユーザ情報データベース９に、電化製品に関する情報を登録または削除されるようにしてもよい。
【００４０】
第７図に示すスケジュール画面３４では、例えば旅行で不在になるなど、燃料電池の運転パターンに関する情報を登録することができる。登録したい日付のところにあるマークをクリックすることにより、第８図に示すスケジュール登録・修正画面３５が表示され、時刻、予定、メモを入力することができる。
【００４１】
第９図に示す運転状態表示画面３６では、過去の該ユーザの燃料電池の運転状態、予測電力需要、予測給湯需要、実際の電力需要、実際のガス需要がグラフ表示される。表示においては、表示したい項目を選択することや、一日の時系列の一覧表表示、一月、一年単位の表示も可能である。さらに、指定した日における光熱費削減額、及び契約日から指定した日までの光熱費総削減額も表示できる。
【００４２】
第１０図に示す光熱費削減効果額表示画面３７では、最適運転パターンにおける電力購入量と電気料金、燃料電池の発電量、燃料電池で消費したガス消費量とガス料金、燃料電池以外で消費したガス消費量とガス料金、光熱費削減額を最低一日単位で閲覧することができる。また、表示においては、表示したい項目を選択できる形としてもよい。以上の登録・修正、閲覧はｗｅｂ上で行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】燃料電池最適運転パターン管理システムを示すブロック図である。
【図２】燃料電池システムを示すブロック図である。
【図３】燃料電池最適運転パターン配信システムを示すブロック図である。
【図４】最適運転パターン配信システムにおいて、ユーザが確認できる画面例（ユーザ認証）である。
【図５】最適運転パターン配信システムにおいて、ユーザが確認できる画面例（メインメニュー）である。
【図６】最適運転パターン配信システムにおいて、ユーザが確認できる画面例（ユーザ情報登録・修正）である。
【図７】最適運転パターン配信システムにおいて、ユーザが確認できる画面例（スケジュール）である。
【図８】最適運転パターン配信システムにおいて、ユーザが確認できる画面例（スケジュール登録・修正）である。
【図９】最適運転パターン配信システムにおいて、ユーザが確認できる画面例（運転状態表示）である。
【図１０】最適運転パターン配信システムにおいて、ユーザが確認できる画面例（光熱費削減効果額表示）である。
【符号の説明】
【００４４】
１：燃料電池最適運転パターン管理システム
２：ユーザ管理配信装置
３：データ蓄積装置
４：予測装置
５：通信部
６：ＣＰＵ部
７：ユーザ管理部
８：ユーザリスト
９：ユーザ情報データベース
１０：光熱費データベース
１１：気象情報データベース
１２：予測結果データベース
１３：予測部
１４：燃料電池システム
１４−１：燃料電池システム
１４−２：燃料電池システム
１５：通信部
１６：制御部
１７：ガス検出部
１８：メモリ部
１９：電力検出部
２０：燃料電池
２１：ガス購入量検出装置
２１−１：ガス購入量検出装置
２１−２：ガス購入量検出装置
２２：電力購入量検出装置
２２−１：電力購入量検出装置
２２−２：電力購入量検出装置
２３：ケーブル
２３−１：ケーブル
２３−２：ケーブル
２４−１：ユーザ
２４−２：ユーザ
２５−１：ユーザ端末
２５−２：ユーザ端末
２６：事業者
２７：気象情報サイト
２８：電気料金サイト
２９：ガス料金サイト
３０：通信ネットワーク
３１：ユーザ認証画面
３２：メインメニュー画面
３３：ユーザ情報登録・修正画面
３４：スケジュール画面
３５：スケジュール登録・修正画面
３６：運転状態表示画面
３７：光熱費削減効果額表示画面
【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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【図９】
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【図１０】
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