(57)【要約】【課題】買電と買電の発電効率よりも高効率の自家発電装置を併用する際に、需要者にとって安価な電力を提供できると共に、地球環境に相応しい制御を可能とする電力システムの制御方法等を提供する。【解決手段】買電と、当該買電の平均発電効率よりも高い発電効率で発電可能な自家発電装置からの電力供給と、を併用する電力システムの制御方法が、前記電力システムが供給すべき必要電力量を求める第一のステップと、前記求められた必要電力量を供給する際の発電効率が前記買電の平均発電効率以上になるように、前記買電による電力供給と前記自家発電装置による電力供給の割合を決定する第二のステップと、前記決定された電力供給割合に基づいて前記必要電力量を供給するように、前記電力システムを制御する第三のステップとを有する。【選択図】  図２
2005261123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
買電と、当該買電の平均発電効率よりも高い発電効率で発電可能な自家発電装置からの電力供給と、を併用する電力システムの制御方法であって、
前記電力システムが供給すべき必要電力量を求める第一のステップと、
前記求められた必要電力量を供給する際の発電効率が前記買電の平均発電効率以上になるように、前記買電による電力供給と前記自家発電装置による電力供給の割合を決定する第二のステップと、
前記決定された電力供給割合に基づいて前記必要電力量を供給するように、前記電力システムを制御する第三のステップとを有する
ことを特徴とする電力システムの制御方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第二のステップにおける電力供給割合の決定が、
前記自家発電装置からの電力供給が優先されるように行なわれる
ことを特徴とする電力システムの制御方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記自家発電装置が複数台の発電機で構成される場合に、前記必要電力量を供給する際の、前記各発電機からの電力供給割合が、前記自家発電装置から供給される電力の発電効率が高くなるように決定される
ことを特徴とする電力システムの制御方法。
【請求項４】
請求項２において、
前記自家発電装置が複数台の発電機で構成される場合に、前記必要電力量を供給する際の、前記各発電機からの電力供給割合が、前記発電機の起動及び又は停止の回数が少なくなるように決定される
ことを特徴とする電力システムの制御方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかにおいて、
前記第二のステップにおける、前記求められた必要電力量を供給する際の発電効率が、
所定期間の累積値である
ことを特徴とする電力システムの制御方法。
【請求項６】
請求項２乃至請求項５のいずれかにおいて、
所定の期間内に前記自家発電装置の起動及び停止が予測される場合には、
前記第二のステップにおいて決定される前記自家発電装置からの電力供給割合の少なくとも一部を、前記買電による電力供給割合に振り替える
ことを特徴とする電力システムの制御方法。
【請求項７】
買電と、当該買電の平均発電効率よりも高い発電効率で発電可能な自家発電装置からの電力供給と、を併用する電力システムの制御ユニットであって、
少なくとも、前記自家発電装置の特性に関するデータ及び前記電力システムから供給すべき必要電力量を求めるために必要なデータを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されたデータに基づいて、前記必要電力量を求め、前記求められた必要電力量を供給する際の発電効率が前記買電の平均発電効率以上になるように、前記買電による電力供給と前記自家発電装置による電力供給の割合を決定し、前記決定された電力供給割合に基づいて前記必要電力量を供給するように、前記電力システムを制御する制御手段とを有する
ことを特徴とする電力システムの制御ユニット。
【請求項８】
請求項７において、
前記記憶手段に記憶されるデータが、ネットワークを介して遠隔から更新される
ことを特徴とする電力システムの制御ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、買電と自家発電装置による電力を併用する電力システムの制御方法等に関し、特に、買電の平均発電効率よりも高い発電効率を有する自家発電装置を導入した場合に、高効率でかつ地球環境を配慮した制御が可能な制御方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、装置等を動作させるための電力は、電力会社等が供給する商用電力を購入する所謂買電による方法や、自らが発電装置を備えて発電する方法などによりまかなわれる。そして、買電の場合には、電力を利用する側の需要端における発電効率（熱効率）が、全国の平均値として約３５〜３８％であるといわれている。
【０００３】
一方、自家発電装置としては、従来、エンジンやタービン等が用いられており、それらの発電効率は、一般に上記買電の平均発電効率（約３５〜３８％）よりも低いものであった。従って、電力の需要者側で電力供給のみを目的として上記自家発電装置を導入することは、発電効率を高めるという観点では有り得なかった。しかし、需要者側でのコストを低減させる目的で、例えば、不連続に変化する買電の料金に起因して、一段階高い料金になるのを避けるために買電の量を減らし、その不足分を補うべく上記自家発電装置を導入する場合などがあった。
【０００４】
また、近年、燃料電池を用いた高効率の自家発電装置が開発されてきており、当該装置においては上記買電の平均発電効率よりも高い発電効率を達成することが可能である。そして、これら高効率の発電装置について更なる発電効率の向上方法が提案されている（例えば、下記特許文献１に記載の方法）。
【特許文献１】特開２００２−３１３４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、燃料電池による高効率の発電装置について、その装置の発電効率を向上させる技術については提案されているものの、需要者が当該装置を買電と併用する場合において、両者をどのように制御すれば良いかについては、これまで適切な方法が提案されていなかった。
【０００６】
また、上述のように、買電と自家発電装置を併用する場合においては、需要者にとってコストが最小になるという視点や、負荷変動にどのように装置を追随させるかといった視点で両者の制御が行われており、常に高（発電）効率の電力を使用するという視点での制御は行われていなかった。使用する電力の発生元に関わらず、高効率の電力を使用するということは、発電時の排気ガスによる環境悪化や発電に使用する資源の減少を抑えるという効果があり地球環境に貢献できるが、従来は、このような視点での制御はなされていなかった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、買電と買電の発電効率よりも高効率の自家発電装置を併用する際に、需要者にとって安価な電力を提供できると共に、地球環境に相応しい制御を可能とする電力システムの制御方法等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの側面は、買電と、当該買電の平均発電効率よりも高い発電効率で発電可能な自家発電装置からの電力供給と、を併用する電力システムの制御方法が、前記電力システムが供給すべき必要電力量を求める第一のステップと、前記求められた必要電力量を供給する際の発電効率が前記買電の平均発電効率以上になるように、前記買電による電力供給と前記自家発電装置による電力供給の割合を決定する第二のステップと、前記決定された電力供給割合に基づいて前記必要電力量を供給するように、前記電力システムを制御する第三のステップとを有することである。従って、本発明によれば、電力の需要者において、常に高効率の電力が使用されることとなり、地球環境により相応しい電力消費が可能となる。
【０００９】
更に、上記の発明において、その好ましい態様は、前記第二のステップにおける電力供給割合の決定が、前記自家発電装置からの電力供給が優先されるように行なわれることを特徴とする。これにより、需要者にとってより安価な電力を提供することが可能となる。
【００１０】
更に、上記の発明において、好ましい態様は、前記自家発電装置が複数台の発電機で構成される場合に、前記必要電力量を供給する際の、前記各発電機からの電力供給割合が、前記自家発電装置から供給される電力の発電効率が高くなるように決定されることを特徴とする。これにより、需要者のコストを更に低減することができる。
【００１１】
また、上記の発明において、別の態様は、前記自家発電装置が複数台の発電機で構成される場合に、前記必要電力量を供給する際の、前記各発電機からの電力供給割合が、前記発電機の起動及び又は停止の回数が少なくなるように決定されることを特徴とする。これにより、発電機の性能劣化を抑えることができると共に、発電機の耐久性を向上させることができる。
【００１２】
更にまた、上記の発明において、別の態様は、前記第二のステップにおける、前記求められた必要電力量を供給する際の発電効率が、所定期間の累積値であることを特徴とする。これにより、自家発電装置の使用時間をより延ばすことができ、また、装置の起動及び停止の回数を少なくすることができる。
【００１３】
更に、上記の発明において、好ましい態様は、所定の期間内に前記自家発電装置の起動及び停止が予測される場合には、前記第二のステップにおいて決定される前記自家発電装置からの電力供給割合の少なくとも一部を、前記買電による電力供給割合に振り替えることを特徴とする。これにより、装置の起動及び停止の回数を少なくすることができ、装置の性能劣化を抑えることができる。
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明の別の側面は、買電と、当該買電の平均発電効率よりも高い発電効率で発電可能な自家発電装置からの電力供給と、を併用する電力システムの制御ユニットが、少なくとも、前記自家発電装置の特性に関するデータ及び前記電力システムから供給すべき必要電力量を求めるために必要なデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されたデータに基づいて、前記必要電力量を求め、前記求められた必要電力量を供給する際の発電効率が前記買電の平均発電効率以上になるように、前記買電による電力供給と前記自家発電装置による電力供給の割合を決定し、前記決定された電力供給割合に基づいて前記必要電力量を供給するように、前記電力システムを制御する制御手段とを有することである。
【００１５】
更に、上記の発明において、その好ましい態様は、前記記憶手段に記憶されるデータが、ネットワークを介して遠隔から更新されることを特徴とする。これにより、各需要者側では、その時に必要なデータだけを格納すればよく、記憶手段の容量を小さくすることができ、また、データの更新が容易となる。
【００１６】
本発明の更なる目的及び、特徴は、以下に説明する発明の実施の形態から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。なお、図において、同一又は類似のものには同一の参照番号又は参照記号を付して説明する。
【００１８】
図１は、本発明を適用した第一の実施の形態例に係る概略構成図である。図１に示す制御装置１が本発明による制御方法を適用した制御ユニットであり、需要端発電効率（図１のＡで示す位置での発電効率）が、常に、買電の平均発電効率を下回らないように、そして、できるだけ自家発電機（発電機２）を使用するように制御しようとするものである。
【００１９】
図１に示すように、第一の実施の形態例では、電力の需要者が自家発電装置である１台の発電機２と商用電力（買電）を併用する場合を想定している。商用電力は、一般に電力会社が供給するものであり、その需要端発電効率は３５％であるとする。需要端発電効率は、電力供給側の発電端における熱効率から需要者までの送配電ロス率を差し引いて求められるが、電力各社等の提供する情報によれば、その値は約３５〜３８％であり、本実施の形態例においては、一例として３５％の値を採用した。従って、かかる値は、買電の平均的な発電効率（平均発電効率）を意味し、異なる値をとる場合もある。
【００２０】
発電機２は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）による発電装置であり、所定の負荷率（出力電力量）以上では、上記買電の発電効率である３５％を超える発電効率を有する。
【００２１】
また、その発電能力は、本実施の形態例においては、１０ｋＷであるものとする。なお、発電機２は、買電の平均的な発電効率以上の効率を有するものであれば良く、燃料電池によるものに限定されない。また、燃料電池にも幾つかの種類があり、上記ＳＯＦＣ以外の、溶融炭酸塩形（ＭＣＦＣ）、りん酸形（ＰＡＦＣ）、固体高分子形（ＰＥＦＣ）等を用いてもよい。なお、発電機２の発電効率特性については後述する。
【００２２】
図１に示す系統連系装置３は、商用電力を需要者側に送電する商用電力線７と、発電機２からの電力を負荷６側へ送電する発電機電力線８と、負荷６に送電する負荷側電力線９とに接続される電力の切り換え装置である。具体的には、制御装置１からの指令に基づいて商用電力線７及び発電機電力線８から負荷側電力線９への送電を制御する。また、図１に複数示された負荷６は、電力の供給先であり、電力で動作する各種装置等を意味している。そして、これら装置等（負荷６）における電力の使用状況により必要な電力量が決まる。また、計測装置４は、随時、需要端（Ａ）における電力負荷を計測し、そのデータを制御装置１に送信する装置である。
【００２３】
制御装置１は、前述の通り、本発明の制御方法を適用した、発電機２と商用電力から成る電力システムの制御ユニットであり、前記計測装置４からのデータ等に基づいて、負荷６側に送電すべき必要電力量を求めると共に、その供給すべき電力量を、商用電力と発電機２からの電力でどのような配分でまかなうかを決定し、その結果に基づいて、発電機２及び系統連系装置３を制御する。本制御装置１が行なう、上記商用電力と発電機２による電力の配分の決定、言い換えれば、両者（発電機２と買電）の電力供給割合の設定、についての具体的な処理内容は後述するが、かかる処理が、需要端発電効率が常に３５％を下回らないように、かつ、発電機２の使用が優先されるように行なわれることに特徴がある。
【００２４】
なお、図示していないが、制御装置１は、外部装置との通信を司るインターフェースと、制御処理の内容を記述したプログラムと、当該プログラムに従って処理を実行する制御手段と、制御処理に必要な各種データを格納する記憶手段等によって構成される。当該記憶手段には、発電機２の発電効率特性を表すデータ、過去における需要端の電力負荷など負荷変動を予測するためのデータ、計測装置４で計測されたデータ等が記憶される。なお、本制御装置１は、所謂パーソナルコンピュータなどで実装することが可能である。
【００２５】
また、図１に示す表示・入力装置５は、制御装置１による制御の結果を需要者に表示すると共に、需要者が制御装置１に対して入力操作を行なう装置である。具体的には、制御の結果達成された需要端発電効率の値を随時表示し、需要者が発電効率をモニタリングできるようにする。また、制御装置１における制御内容を変更する場合や、制御に必要な前記記憶手段に格納されるデータの追加や更新を行う場合に、需要者が当該装置から入力操作を行なう。なお、表示・入力装置５は、所謂ディスプレイやキーボードなどで構成することができる。
【００２６】
次に、本実施の形態例における制御装置１が行なう制御処理の内容について具体的に説明する。前述の通り、制御装置１は、発電機２と買電が併用される電力システムにおいて、発電効率が常に買電の平均発電効率以上になるように、そして、自家発電装置である発電機２を極力使用するように、両者からの電力供給量を調整する制御を行なう。かかる制御は、所定のタイミングで、例えば、数分間隔で繰り返し実行される。
【００２７】
図２は、制御装置１が繰り返し実行する上記制御における処理内容を例示したフローチャートである。まず、制御装置１は、上記所定のタイミングで、前記計測装置４で取得された需要端電力負荷値を受信する（ステップＳ１１）。その後、制御装置１は、当該受け取った計測値と前記記憶手段に格納した負荷変動予測データに基づいて、今後所定期間内の需要端における必要電力量（電力負荷）を予測する（ステップＳ１２）。ここで、必要電力量を予測する所定期間としては、例えば、当該制御を次に行なうまでの期間（例えば、数分間）とすることができる。また、必要電力量の予測は、前記負荷変動予測データが含む、その時点と同じ季節、同じ時間帯の過去の電力負荷データを参照する方法等によってなされる。
【００２８】
以上の処理により、現時点で負荷６側に供給すべき電力量が把握されるので、制御装置１は、その必要電力量を発電機２と買電（商用電力）に配分する処理を行う（ステップＳ１３）。まず、制御装置１は、記憶手段が記憶する発電機２の発電効率特性を参照し、発電機２において、前記予測された必要電力量以下の出力電力量であって、その時の発電効率が買電の発電効率（即ち、本実施の形態例では３５％）以上となる出力電力量が存在するか否かをチェックする（ステップＳ１３１）。
【００２９】
図３は、発電機２の発電効率特性を例示した図である。図に示すグラフの曲線は、発電機２における負荷率と発電効率の関係を示しており、各負荷率における発電効率を知ることができる。負荷率とは、出力電力の発電能力に対する割合であり、本実施の形態例では、発電能力を１０ｋＷとしているので、１０ｋＷの電力を出力する場合に負荷率が１００％となり、５ｋＷの電力を出力する場合に負荷率が５０％となる。
【００３０】
前述した処理（ステップＳ１３１）において、発電効率が買電の発電効率（３５％）以上となる出力電力量とは、本発電機２では、図３の矢印で示されるように、負荷率４８％に相当する出力電力量以上の電力量のことをいうことになる。即ち、４．８ｋＷ以上の出力電力量のことである。従って、予測された必要電力量が、４．８ｋＷに満たない場合には、ステップＳ１３１の条件を満たす出力電力量は存在しないこととなり、一方、必要電力量が４．８ｋＷ以上である場合には、存在することとなる。
【００３１】
当該ステップＳ１３１において、上記条件を満たさない場合、即ち、必要電力量以下の出力電力量であって発電効率が買電の発電効率以上となる出力電力量が存在しない場合には（ステップＳ１３１のＮｏ）、制御装置１は、負荷６側に供給する電力を全て買電でまかなうことに決定する。言い換えれば、電力供給の割合を、発電機２：０％、商用電力：１００％と設定する（ステップＳ１３２）。従って、この場合には、発電機２を使用しないという制御になる。
【００３２】
一方、ステップＳ１３１において、上記条件を満たす場合、即ち、必要電力量以下の出力電力量であって発電効率が買電の発電効率以上となる出力電力量が存在する場合には（ステップＳ１３１のＹｅｓ）、制御装置１は、当該存在した出力電力量の最大値を発電機２からの出力電力量として設定する（ステップＳ１３３）。そして、必要電力量から当該設定した発電機２からの出力電力量を差し引いた残りの電力量を買電からの供給量として設定する（ステップＳ１３４）。制御装置１は、これらの処理結果から、発電機２及び商用電力からの電力供給の割合を設定する（ステップＳ１３５）。
【００３３】
例えば、図３に示した発電機２の特性では、必要電力量が８ｋＷの場合には、必要電力量以下の出力電力量であって発電効率が買電の発電効率以上となる出力電力量のうち、最大値は８ｋＷであるので、発電機２からの供給量が８ｋＷ、買電からの供給量が０ｋＷと決定され、供給割合は、発電機２：１００％、買電：０％となる。また、必要電力量が１２ｋＷの場合には、発電機２からの出力は最大で１０ｋＷであるため、上記ステップ１３３における最大値は１０ｋＷとなり、発電機２からの供給量が１０ｋＷ、買電からの供給量が２ｋＷと決定され、供給割合は、発電機２：８３％、買電：１７％となる。
【００３４】
このように、発電機２及び商用電力の電力供給割合が決定されると、制御装置１は、当該決定された割合で電力が供給されるように、発電機２及び系統連系装置３を制御する（ステップＳ１４）。そして、その時点の需要端発電効率を算出してその結果を前記表示・入力装置５に表示する。また、その算出した需要端発電効率のデータを前記記憶手段に蓄積する（ステップＳ１５）。
【００３５】
このようにして、制御装置１が行なう１回の制御処理が終了するが、かかる制御処理が所定のタイミングで繰り返し実行される。
【００３６】
図４は、需要者の負荷６における使用電力量を例示した図である。図に示すグラフは、需要者の使用電力量を経時的に示したものであり、前述した制御装置１が予測する必要電力量を示しているものともいえる。以下、図４に示すように必要電力量が変化する場合を例にとって、制御装置１がどのように制御を行なうか具体的に説明する。
【００３７】
図５は、制御装置１の制御内容を説明するための図である。まず、図５のＴ０で示す時点から制御装置１による制御処理が開始したものとする。また、発電機２は図３のグラフに示す特性を有するものとする。このＴ０の時点では、使用電力量、即ち、必要電力量が約２ｋＷであり、発電機２に、必要電力量以下の出力電力量であって発電効率が買電の発電効率以上となる出力電力量が存在しないので（ステップＳ１３１のＮｏ）、１００％買電による供給と決定され、それに従って制御が行なわれ、負荷６側に電力が供給される。
【００３８】
その後、図５のＴ１で示す時点までは、制御装置１が制御処理を実行する度に、必要電力量が４．８ｋＷに満たないので、Ｔ０の時点と同じ処理結果となる。従って、Ｔ０〜Ｔ１の間は、買電のみによる電力供給が行なわれることになる。
【００３９】
そして、Ｔ１の時点で制御処理が行われると、必要電力量が約４．８ｋＷであり、発電機２に、必要電力量以下の出力電力量であって発電効率が買電の発電効率以上となる出力電力量が存在するので（ステップＳ１３１のＹｅｓ）、その最大値である４．８ｋＷが発電機２から供給されるように制御される。即ち、１００％発電機２からの供給となる。その後、Ｔ２で示す時点までは、同様の制御が繰り返され、１００％発電機２からの供給が継続される。
【００４０】
そして、Ｔ２の時点では、必要電力量が発電機２の最大出力である１０ｋＷを超えるので、その差分が買電で補われるように制御される。例えば、必要電力量が１０．３ｋＷであれば、１０ｋＷが発電機２から供給され、残りの０．３ｋＷが買電から供給される。このような制御が図５のＴ３で示す時点まで続き、その後、Ｔ４で示す時点までは、Ｔ１〜Ｔ２間と同様に、１００％発電機２からの供給が行なわれる。Ｔ４の時点以降は、Ｔ０〜Ｔ１間と同様に、１００％買電による供給がなされる。
【００４１】
図６は、上述したように制御が行われた場合における需要端発電効率の推移を例示した図である。前述のように、Ｔ０〜Ｔ１間及びＴ４以降の期間は、買電のみによる電力供給となるので、その発電効率は３５％で推移し、Ｔ１〜Ｔ４間は、３５％よりも高い発電効率で電力供給を行なう発電機２からの電力が用いられるので、発電効率は３５％以上の値となる。このように、制御装置１による制御により、需要端発電効率が常に３５％（買電平均値）以上に保たれることになる。
【００４２】
以上説明したように、第一の実施の形態例における制御装置１を用いることにより、需要端発電効率が買電の平均発電効率よりも下回らないように、発電機２及び商用電力からの電力供給割合が調整されて、負荷６側で必要とされる電力が供給される。更に、当該電力供給割合の調整は、発電機２の使用が優先されて行なわれる。従って、本制御装置１を用いることで、需要者は、商用電力であるか自家発電機からの電力であるかに関わらず、常に高効率で電力を使用することとなり、地球資源の減少を抑えるなど地球環境にとって相応しい電力の利用を行うことができる。更に、買電よりも発電効率の良い発電機２が優先して使用されるので、平均の発電効率は買電のみの場合よりも高いものとなり、また、発電機２は需要者の自家発電機であることから、需要者にとってもコストを抑えることができる。
【００４３】
なお、図２に基づいて説明した制御処理では、必要電力量の予測までの処理（ステップＳ１１、Ｓ１２）を、電力供給割合の設定（ステップＳ１３）以降の処理と同じタイミング及び同じ頻度で行なわれるものとしたが、必要電力量の予測までの処理は、電力供給割合の設定以降の処理よりも長い時間間隔で行うようにしてもよい。かかる場合においても、電力供給割合の設定以降の処理については、その時点で予測されている必要電力量に基づいて、前述の場合と同様に行なわれる。
【００４４】
また、前述した制御処理では、制御時点における需要端の発電効率が３５％以上になるように制御したが、所定期間内の累積の発電効率が３５％以上になるように制御しても良い。例えば、１日単位に、制御を開始してからの累積発電効率が買電の平均効率以上になるように制御することもできる。かかる場合にも、図２に基づいて説明した制御内容とほぼ同じ内容で制御をすることができる。相違点は、ステップ１３１において、必要電力量以下の出力電力量であって、その出力電力量で発電機２から電力を供給した場合のその時点までの累積発電効率が３５％以上となる出力電力量が存在するか否かがチェックされる、という点である。従って、この方法の場合には、発電機２の発電効率が３５％を下回るような発電機２からの出力電力量であっても、それまでの累積の発電効率が３５％以上になるのであれば、その出力電力量による発電機２からの電力供給が行なわれることになる。
【００４５】
図７は、累積の発電効率に基づいた制御を説明するための図である。図７には、予測された必要電力量（図のイ）と制御後の累積発電効率（図のロ）が経時的に示されている。必要電力量については、図４及び図５に示したものと同じである。この図に示された例の場合に、累積発電効率に基づく制御がどのように行なわれるかを説明する。まず、図５に基づいて説明した場合と同様にｔ０の時点から制御が開始され、この時点が累積発電効率算出の始点とされるものとする。
【００４６】
ｔ０の時点では、累積発電効率に算入する過去の値がないので、図５の場合と同様の制御となり、買電のみによる電力供給が決定される。その後、ｔ１で示す時点までは、各制御時において、その以前では発電効率３５％の買電のみが使用されていることとなるので、その時点での累積発電効率は常に３５％となり、制御後の累積発電効率を３５％以上に保つために累積発電効率３５％以下の発電効率となる電力供給を選択することができない。従って、図３に示した発電機２の特性から、この間は、発電機２からの電力供給を選択することができない。よって、このｔ０〜ｔ１の間は、図５の場合と同様の制御となる。
【００４７】
次に、ｔ１の時点では、それまでの累積発電効率が３５％であり、必要電力量が４．８ｋＷを超え発電機２から３５％以上の効率で電力供給ができるようになるので、発電機２からの供給に切り換えても累積発電効率は３５％以上となる。従って、この時点で、１００％発電機２からの電力供給に切り換えられる。その後、ｔ２で示す時点までの間は、同様の制御が繰り返されることになる。従って、この間も図５の場合と同じ制御結果となる。
【００４８】
その後、ｔ２〜ｔ３の間は、累積発電効率が３５％を超えており、制御後の累積発電効率を３５％以上に保てる発電機２の最大出力として１０ｋＷが選択できるので、発電機２から１０ｋＷを出力し、残りを買電から供給するという併用の制御がなされる。従って、この間も図５と同じ結果となる。
【００４９】
次に、ｔ３の時点を超えると、ｔ１〜ｔ２間と同様に１００％発電機２による供給が行なわれていくが、その後、買電による供給に切り替わる時点が図５の場合と異なる。図５の場合には、Ｔ４で示す時点を超えると、必要電力量が４．８ｋＷを下回るので、もはや発電機２からの出力では、発電効率を３５％以上に保つことはできなくなり、この時点で１００％買電による供給に切り替わる。しかし、この累積発電効率による方法では、Ｔ４の時点を過ぎてしばらくの間は、３５％に満たない効率の発電機２からの出力を続けても、それまでの累積発電効率が３５％よりも高いため、制御後の累積発電効率を３５％以上に保つことができる。従って、図のｔ４で示す時点までは、１００％発電機２からの供給が継続される。謂わば、それまでに高い効率で電力供給をしてきたことによる余剰分を使い果たすまでは、低い効率での電力供給が可能であるということである。
【００５０】
ｔ４以降については、上記余剰分が使い果たされて、それまでの累積発電効率が３５％ぎりぎりとなるので、発電効率が３５％以下の発電機２からの出力を選択することができず、買電による供給に切り換わる。
【００５１】
このように、累積発電効率に基づく制御では、常に制御時点での発電効率を３５％以上に保つ方法よりも、発電機２からの供給時間を長く取ることができ（図７のＴ４→ｔ４）、需要者のコストをより低く抑えることができるという効果が得られる。なお、累積発電効率を計算する期間は１日に限定されず、１時間、数時間、１週間等であってもよい。
【００５２】
図８は、第一の実施形態例の変形例について示した概略構成図である。図８に示す構成は、図１に示した構成の制御装置１に、ネットワーク２０を介して管理センターが接続されるものである。この場合において、需要者側の設備については、図１の場合と同様であり、前述したような制御装置１による制御が随時行なわれる。
【００５３】
管理センターとは、発電機２の製造元や商用電力の供給元などによって運営され、図示していないが、ネットワーク２０を介して複数の需要者設備と接続される。端末装置３０は、ネットワーク２０を介して制御装置１に接続可能なパーソナルコンピュータなどであり、複数台用意されても良い。また、管理センターには、センター内ネットワーク３１が備えられ、前記端末装置３０とサーバ装置３２が接続される。サーバ装置３２には、制御装置１が制御を行なうために必要な負荷変動予測データや発電機２の発電効率特性データなどが格納されている。
【００５４】
制御装置１での制御は、特に、必要電力量の予測等は、季節毎に異なる負荷変動予測データ等を用いて行なわれることから、必要なデータ量はかなりの容量となる。また、適切な制御を行なうためにこれらのデータは、随時更新される必要がある。従って、図８に示す例では、管理センターの管理者等が端末装置３０を操作して、各需要者の制御装置１において必要なデータを、適宜サーバ装置３２から取り出して制御装置１に送信することができる。これにより、各需要者の制御装置１における記憶手段では、その時に必要なデータだけを格納すればよく、記憶手段の容量を小さくすることができる。また、データの更新が遠隔地から容易に行えるようになる。
【００５５】
なお、図１及び図８に示す構成において、制御装置１は独立した装置として記載したが、発電機２と一体となった構成としても良いし、あるいは、系統連系装置３と一体となった構成としても良い。
【００５６】
次に、本発明を適用した第二の実施の形態例について説明する。図９は、第二の実施の形態例に係る概略構成図である。第二の実施の形態例は、第一の実施の形態例における発電機２が、発電機２と同仕様の２台の発電機１２ａと１２ｂになった場合である。本実施の形態例における制御装置１１では、第一の実施の形態例における制御装置１の制御と同様に、需要端（図９のＡＡ）発電効率が買電平均である３５％を下回らないように、かつ、発電機１２の使用が優先されるように制御されるが、発電機１２からの供給として設定された出力電力を、２台の発電機１２ａと１２ｂにどのように割り振るかという点が追加されている。
【００５７】
図９に示す装置構成は、図１に示したものと概ね同じであり、前述の通り、発電機１２（自家発電装置）が２台になった点が相異している。発電機１２ａと１２ｂは、発電機２と同仕様であるので、それぞれ最大１０ｋｗの出力が可能であり、また、各発電機の発電効率特性は図３に示したものであるとする。その他の各装置については、図１の場合と同様であるので説明を省略する。
【００５８】
本実施の形態例における制御装置１１も、制御装置１と同様に、所定タイミングで発電機１２及び商用電力からの負荷１６への電力供給の調整制御を行なう。図１０は、制御装置１１が実行する処理内容を例示したフローチャートである。以下、図１０に基づいて、制御装置１１が行なう１回の制御処理の内容を説明するが、図２に基づいて説明した制御装置１による制御との相違点を中心に説明する。
まず、計測装置１４から受信する需要端電力負荷値と制御装置１１が記憶する負荷変動予測データによる必要電力量の予測が、制御装置１の場合と同様に行なわれる（ステップＳ２１及びＳ２２）。
【００５９】
その後、その必要電力量を発電機１２と買電とでどのように配分するかを決定する、電力供給割合の設定処理が行われる（ステップＳ２３）。まず、図２のステップＳ１３１と同じ判断が行なわれる（ステップＳ２３１）。本実施の形態例では、発電機１２が２台から構成されているが、動かす発電機１２の台数に関わらず、発電機１２全体として、ステップＳ２３１の条件にかなう出力電力量が存在するか否かが判断される。
【００６０】
かかる判断の結果、発電機１２において、前記予測された必要電力量以下の出力電力量であって、その時の発電効率が買電の発電効率（３５％）以上となる出力電力量が存在しない場合には（ステップＳ２３１のＮｏ）、図２の場合と同様に、買電のみによる供給に決定される（ステップＳ２３２）。
【００６１】
一方、発電機１２において、必要電力量以下の出力電力量であって、その時の発電効率が買電の発電効率以上となる出力電力量が存在する場合には（ステップＳ２３１のＹｅｓ）、該当する出力電力量のうちの最大値が発電機１２からの供給量として決定される（ステップＳ２３３）。
【００６２】
ここで、図２ではなかった、発電機１２ａ及び１２ｂの供給割合の決定処理が行われる（ステップＳ２３４）。この処理は、即ち、前ステップで決定された発電機１２全体として供給すべき電力量を、２台の発電機１２ａと１２ｂとでどのように割り振るかを決定する処理である。かかる処理には、二通りの方法が用意されている。その一つは、供給すべき電力量を出力する際に最も高効率となる配分とする方法である。二つ目の方法は、発電機の起動・停止が少なくなるように配分を決定する方法である。発電機１２は、前述の通り、ＳＯＦＣであり、高温で作動するために起動・停止は性能の劣化を伴う場合があるので、起動・停止の回数を少なくすることは重要な要素である。なお、この場合においても、配分の結果の発電機１２全体としての発電効率は、３５％を下回らないように決定される。
【００６３】
例えば、発電機１２全体として１０ｋＷを出力すべき時に、それまで２台が作動していた場合には、上記一つ目の方法では、例えば、５ｋＷずつ２台で出力するよりも１台で１０ｋＷを出力する方が効率が高いので、後者が選択される。一方、上記二番目の方法では、発電機の停止が伴わない前者が選択される。
【００６４】
このように、発電機１２の２台の配分が決定すると、図２の場合と同様に、買電からの供給量の決定（ステップＳ２３５）、及び、それに基づく電力供給割合の決定（ステップＳ２３６）が行なわれる。その後、図２の場合と同様に、決定された電力供給割合に従った発電機１２及び系統連系装置１３の制御（ステップＳ２４）、及び、現状の発電効率の算出・表示、発電効率データの蓄積（ステップＳ２５）が順次行なわれる。
【００６５】
以上説明したような制御処理が、所定タイミングで繰り返し実行されることになる。
【００６６】
図１１は、需要者の負荷１６における使用電力量を例示した図である。この図は、前述した制御装置１１が予測する必要電力量を経時的に示しているものともいえる。以下、図１１に示すように必要電力量が変化する場合を例にとって、制御装置１１による制御がどのように行なわれるかについて具体的に説明する。
【００６７】
図１２は、制御装置１１の制御内容を説明するための図である。まず、図１２のＴ００で示す時点から制御装置１１による制御処理が開始される。なお、この例では、前述した発電機１２ａ及び１２ｂの供給割合の決定処理（ステップＳ２３４）において、前記一つ目の方法、即ち、高効率となるように配分決定がなされる方法が採用されているものとする。Ｔ００〜Ｔ０１の期間は、必要電力量が４．８ｋＷ以上であり、図１０のステップＳ２３１における条件に適う、発電機１２からの出力電力量が存在し、また、必要電力量が１０ｋＷ以下であるので、発電機１２のうちの１台が作動されることになる。この間、買電による供給は行なわれない。
【００６８】
その後、Ｔ０１〜Ｔ０２の間は、同様に、図１０のステップＳ２３１における条件に適う、発電機１２からの出力電力量が存在するが、必要電力量が１０ｋＷを超えているので、発電機１２の１台作動ではまかなえず、発電機１２の２台作動による供給が行なわれる。この間も、買電による供給は行なわれない。
【００６９】
次に、Ｔ０２〜Ｔ０３の間は、図１０のステップＳ２３１における条件に適う出力電力量が存在するが、必要電力量が２０ｋＷを超えているので、発電機１２からの供給だけでは足らず、不足分が買電によって補われる。従って、発電機１２ａ及び１２ｂの最大出力による供給と買電が併用されることになる。
【００７０】
その後、Ｔ０３〜Ｔ０４の間は、前記Ｔ０１〜Ｔ０２の間と同様の処理となり、発電機１２の２台作動による供給が行なわれる。そして、Ｔ０４の時点を超えると、Ｔ００〜Ｔ０１の間と同様に、発電機１２の１台作動となる。よって、この時点で、発電機１２のうちの１台が停止される。
【００７１】
なお、前述の通り、この例では、２台の発電機１２の配分について高効率になるという指標で処理が行われているので、Ｔ０４の時点で１台運転に切り換わるが、前述した二つ目の方法、即ち、発電機１２の起動・停止回数を少なくするという指標に基づく方法では、この時点では２台運転が続行され、更に必要電力量が下がって、２台運転では発電機１２全体の効率が３５％を保てなくなった時点で１台運転に切り換わる。
【００７２】
その後、図１０に従って説明した処理に基づけば、図１２に示した時間内においては、買電からの供給がなされることはなく、発電機１２の１台あるいは２台による電力供給が継続されることになる。但し、図１２のＴ０５〜Ｔ０６の間やＴ０７〜Ｔ０８の間のように、短時間１０ｋＷを超えることが予想される場合には、前述の処理では、発電機１２の２台目の起動及び停止が短時間内に行なわれることとなり、好ましくない。従って、このような場合には、１０ｋＷを超える分、即ち、１台の発電機１２でまかなえない分を買電で補うという方法を取ることができる。
【００７３】
このように、短時間の間に発電機１２の起動及び停止が予想される場合に、当該発電機１２の起動をせずに、それによって不足する電力を買電で補うという方法をとることにより、発電機１２の性能劣化を防止するという効果を得ることができる。なお、この方法は、第一の実施の形態例のように、発電機が１台のときにも用いることができる。
【００７４】
図１３は、上述した制御を行なった場合の需要端発電効率の推移を例示した図である。図に示すように、発電機１２の作動台数が変わるＴ０１及びＴ０４の時点で、効率が大きく変化していることがわかる。なお、前述の通り、Ｔ０４の時点で発電機１２の２台運転を続けた場合には、図に示した効率よりも効率が下がる結果となる。
【００７５】
以上説明したように、第二の実施の形態例における制御装置１１を用いることにより、発電機１２が複数台で構成される場合にも、発電効率を常に買電平均以上に保ち、極力発電機１２を使用する制御が可能となる。従って、第一の実施の形態例における制御の場合と同様に、需要者にとって安価で、かつ、地球環境にとって相応しい電力を供給することができる。また、前述の通り、複数台の発電機間の配分については、効率を重視するか、あるいは、機器劣化の防止を重視するかという観点から、使用する方法を選択することができる。
【００７６】
なお、前述した制御処理では、制御時点における需要端の発電効率が３５％以上になるように制御したが、第一の実施の形態例の場合と同様に、所定期間内の累積の発電効率が３５％以上になるように制御しても良い。例えば、１日単位に、制御を開始してからの累積発電効率が買電の平均効率以上になるように制御することもできる。かかる場合にも、図１０に基づいて説明した制御内容とほぼ同じ内容で制御をすることができる。相違点は、ステップ２３１において、必要電力量以下の出力電力量であって、その出力電力量で発電機１２から電力を供給した場合のその時点までの累積発電効率が３５％以上となる出力電力量が存在するか否かがチェックされる、という点である。
【００７７】
図１４は、累積の発電効率に基づいた制御を説明するための図である。図１４には、予測された必要電力量（図のハ）と制御後の累積発電効率（図のニ）が経時的に示されている。必要電力量については、図１１及び図１２に示したものと同じである。なお、この例では、２台の発電機１２における配分の決定についは、起動・停止回数を少なくするという指標で行なわれるものとする。まず、ｔ００の時点から制御が開始され、ｔ０３の時点までは、図１２に示した場合と同様の制御が行なわれることとなる。
【００７８】
その後、必要電力量が低下し、１台の発電機１２でまかなえるようになっても（図のｔ０４）、２台での作動でその出力が３５％以上の効率を保てる間は、起動・停止回数を少なくする方法が採用されているので、１台が停止されることはなく、そのまま２台運転が続行される。更に、必要電力量が低下し、２台での作動でその出力が３５％以上の効率を保てない状態になっても（例えば、図のｔ０４'以降）、累積の発電効率が３５％以上を保てるため、１台が停止されることはなく、そのまま２台運転が続行される。そして、それ以前に蓄えられた余剰分が使われることとなる。
【００７９】
前述した累積の発電効率を使用しない場合には、図のｔ０４'の時点で、１台運転に切り換えられ、１台の発電機１２の停止を余儀なくされるが、累積発電効率を使用することにより、２台運転の続行が可能となって、発電機１２の起動・停止回数を減少させ機器の性能劣化を抑えることができるという効果が得られる。また、図１４に示した例では表されていないが、更に必要電力量が低下し、累積の発電効率を使用しない場合には買電のみに切り換えられる場合でも、しばらくの間は、発電機１２を使い続けることができる。
【００８０】
従って、第一の実施の形態例の場合と同様に、累積発電効率を用いることにより、自家発電機の使用時間を長くでき、需要者のコストを抑えられるという効果も得られる。
【００８１】
なお、第二の実施の形態例においては、発電機１２が２台の発電機で構成されていたが、３台以上の発電機で構成されるようにしてもよい。その場合においても、同様の処理内容で制御することができる。また、第二の実施の形態例においては、発電機１２が、買電の平均発電効率よりも高い発電効率を有する発電機で構成されたが、発電機１２を構成する全ての発電機が買電の平均発電効率よりも高い発電効率を有する必要はない。具体的には、例えば、ＳＯＦＣによる発電機とタービンを組み合わせてもよい。この場合においても、同様の処理内容で制御することができる。そして、このようにすることにより、需要者がより柔軟に発電機の選択をすることが可能となる。
【００８２】
以上説明した第一及び第二の実施の形態例に係る制御方法を使用することにより、前述した効果の他に、燃料電池などの高効率の発電機の普及が促されるという効果もある。
【００８３】
本発明の保護範囲は、上記の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明を適用した第一の実施の形態例に係る概略構成図である。
【図２】制御装置１が実行する処理内容を例示したフローチャートである。
【図３】発電機２の発電効率特性を例示した図である。
【図４】需要者の負荷６における使用電力量を例示した図である。
【図５】制御装置１の制御内容を説明するための図である。
【図６】第一の実施の形態例における需要端発電効率の推移を例示した図である。
【図７】累積の発電効率に基づいた制御を説明するための図である。
【図８】第一の実施形態例の変形例について示した概略構成図である。
【図９】第二の実施の形態例に係る概略構成図である。
【図１０】制御装置１１が実行する処理内容を例示したフローチャートである。
【図１１】需要者の負荷１６における使用電力量を例示した図である。
【図１２】制御装置１１の制御内容を説明するための図である。
【図１３】第二の実施の形態例における需要端発電効率の推移を例示した図である。
【図１４】累積の発電効率に基づいた制御を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８５】
１、１１  制御装置
２、１２  発電機（自家発電装置）
３、１３  系統連系装置
４、１４  計測装置
５、１５  表示・入力装置
６、１６  負荷
７、１７  商用電力線
８、１８  発電機電力線
９、１９  負荷側電力線
２０  ネットワーク
３０  端末装置
３１  センター内ネットワーク
３２  サーバ装置
【図１】
2005261123.tif 000003
【図２】
2005261123.tif 000004
【図３】
2005261123.tif 000005
【図４】
2005261123.tif 000006
【図５】
2005261123.tif 000007
【図６】
2005261123.tif 000008
【図７】
2005261123.tif 000009
【図８】
2005261123.tif 000010
【図９】
2005261123.tif 000011
【図１０】
2005261123.tif 000012
【図１１】
2005261123.tif 000013
【図１２】
2005261123.tif 000014
【図１３】
2005261123.tif 000015
【図１４】
2005261123.tif 000016