(57)【要約】  コージェネレーションシステムは、熱負荷と電力負荷とに熱と電力とを供給可能な複数の燃料電池装置と、複数の燃料電池装置に接続された制御装置と、を含み、制御装置は、熱需要値と電力需要値との少なくとも一方に基づいて運転モードを決定し、決定された運転モードに基づいて複数の燃料電池装置を制御して、発電効率と熱回収効率とを制御する。
2018003890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱負荷と電力負荷とに熱と電力とを供給可能な複数の燃料電池装置と、
前記複数の燃料電池装置に接続された制御装置と、を含み、
前記制御装置は、
熱需要値と電力需要値との少なくとも一方に基づいて運転モードを決定し、
前記決定された運転モードに基づいて前記複数の燃料電池装置を制御して、発電効率と熱回収効率とを制御する、
コージェネレーションシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のコージェネレーションシステムにおいて、
前記熱需要値と前記電力需要値は、気候、ガス料金、電力の売電又は買電の料金、需要家施設の損益分岐点、曜日、前記複数の燃料電池装置の劣化度、時間帯、電力消費量、及びガス消費量のうち少なくとも１つに基づいて決定される、コージェネレーションシステム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のコージェネレーションシステムにおいて、
前記制御装置は、前記熱需要値が第１の所定値を下回ると判定したとき、発電効率優先モードを前記運転モードとして決定し、前記発電効率が最大となるように前記複数の燃料電池装置を制御する、コージェネレーションシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のコージェネレーションシステムにおいて、
前記制御装置は、前記複数の燃料電池装置のそれぞれの発電量を同一にすることによって前記発電効率を最大にする、コージェネレーションシステム。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のコージェネレーションシステムにおいて、
前記制御装置は、前記熱需要値が第２の所定値以上であると判定したとき、熱回収優先モードを前記運転モードとして決定し、前記熱回収効率が最大となるように前記複数の燃料電池装置を制御する、コージェネレーションシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のコージェネレーションシステムにおいて、
前記制御装置は、前記複数の燃料電池装置の少なくとも１つの発電量をゼロにすることによって前記熱回収効率を最大にする、コージェネレーションシステム。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のコージェネレーションシステムにおいて、
前記複数の燃料電池装置は系統に接続され、
前記制御装置は、前記系統からの電力供給が断絶したと判定したとき、優先度が高く設定された負荷へ熱又は電力を優先的に供給するように前記複数の燃料電池装置を制御する、コージェネレーションシステム。
【請求項８】
請求項１乃至７に記載のコージェネレーションシステムにおいて、
前記熱需要値と前記電力需要値とは、それぞれ、熱回収目標値と発電目標値とに基づいて決定される、コージェネレーションシステム。
【請求項９】
請求項８に記載のコージェネレーションシステムにおいて、
前記熱回収目標値は、前記熱負荷に含まれる貯湯槽の蓄熱可能容量に基づいて決定される、コージェネレーションシステム。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のコージェネレーションシステムにおいて、
前記制御装置は、前記複数の燃料電池装置のそれぞれにつき発電量と発電時間との積算値に基づいて寿命パラメータの過去の累計値、又は前記複数の燃料電池装置のそれぞれにつき起動停止回数を算出し、寿命パラメータの値の合計の差が最小となるように前記複数の燃料電池装置のそれぞれの運転スケジュールを作成し、当該運転スケジュールに基づいて前記複数の燃料電池装置を制御する、コージェネレーションシステム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のコージェネレーションシステムにおいて、
前記制御装置は、前記運転スケジュールに基づいて前記複数の燃料電池装置の運転を停止したとき、運転が停止された燃料電池装置の寿命パラメータを所定値加算する、コージェネレーションシステム。
【請求項１２】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のコージェネレーションシステムにおいて、
前記制御装置は、前記複数の燃料電池装置のそれぞれにつき、累計発電量が多い順に優先度を設定し、当該優先度に応じて電力負荷率を割り当てることによって前記複数の燃料電池装置の運転スケジュール又は即座に制御対象となる燃料電池装置の出力を決定し、当該運転スケジュールに基づいて前記複数の燃料電池装置を制御する、コージェネレーションシステム。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のコージェネレーションシステムにおいて、
前記複数の燃料電池装置のそれぞれは異なる熱負荷に接続され、前記制御装置は前記複数の燃料電池装置を、熱負荷毎の熱需要に応じて制御する、コージェネレーションシステム。
【請求項１４】
熱需要値と電力需要値との少なくとも一方に基づいて、熱負荷と電力負荷とに熱と電力とを供給可能な複数の燃料電池装置の運転モードを決定し、
前記決定された運転モードに基づいて、前記複数の燃料電池装置を制御して、発電効率と熱回収効率とを制御する、
制御装置。
【請求項１５】
熱需要値と電力需要値との少なくとも一方に基づいて、熱負荷と電力負荷とに熱と電力とを供給可能な複数の燃料電池装置の運転モードを決定するステップと、
前記決定された運転モードに基づいて、前記複数の燃料電池装置を制御して、発電効率と熱回収効率とを制御するステップと、
を実行する、制御装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願へのクロスリファレンス】
【０００１】
本出願は、日本国特許出願２０１６−１２８２００号（２０１６年６月２８日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、コージェネレーションシステム、制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、余剰電力ヒータを駆動して需要電力量を増大させることで１つの燃料電池の駆動量を増大させ、当該燃料電池からの排熱により、不足する熱量を補填するコージェネレーションシステムが開示されている（例えば特許文献１）。しかしながら、１つの燃料電池を、定格運転又は電力負荷追従運転で制御するときに、ユーザのニーズに合った発電効率又は熱回収効率を実現できないことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２１４６３５号公報
【発明の概要】
【０００５】
本開示の一実施形態に係るコージェネレーションシステムは、熱負荷と電力負荷とに熱と電力とを供給可能な複数の燃料電池装置と、前記複数の燃料電池装置に接続された制御装置と、を含む。前記制御装置は、熱需要値と電力需要値との少なくとも一方に基づいて運転モードを決定し、前記決定された運転モードに基づいて前記複数の燃料電池装置を制御して、発電効率と熱回収効率とを制御する。
【０００６】
本開示の一実施形態に係る制御装置は、熱需要値と電力需要値との少なくとも一方に基づいて、熱負荷と電力負荷とに熱と電力とを供給可能な複数の燃料電池装置の運転モードを決定する。当該制御装置はまた、前記決定された運転モードに基づいて、前記複数の燃料電池装置を制御して、発電効率と熱回収効率とを制御する。
【０００７】
本開示の一実施形態に係る制御方法は、熱需要値と電力需要値との少なくとも一方に基づいて、熱負荷と電力負荷とに熱と電力とを供給可能な複数の燃料電池装置の運転モードを決定するステップを実行する。当該制御方法はまた、前記決定された運転モードに基づいて、前記複数の燃料電池装置を制御して、発電効率と熱回収効率とを制御するステップを実行する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の一実施形態に係るコージェネレーションシステムの機能ブロック図である。
【図２】図１の制御装置の機能ブロック図である。
【図３Ａ】電力負荷率とガス消費量との関係を示す図である。
【図３Ｂ】電力負荷率と発電量又は熱回収量との関係を示す図である。
【図３Ｃ】電力負荷率と発電効率又は熱回収効率との関係を示す図である。
【図４Ａ】電力負荷率と発電効率との関係を示す図である。
【図４Ｂ】電力負荷率と熱回収効率との関係を示す図である。
【図５】図４Ａ及び図４Ｂに対応する数値を示す図である。
【図６Ａ】電力需要のパターンを示す第１の図である。
【図６Ｂ】運転実績を示す図である。
【図６Ｃ】運転スケジュールの候補を示す第１の図である。
【図７Ａ】電力需要のパターンを示す第２の図である。
【図７Ｂ】運転スケジュールの候補を示す第２の図である。
【図８Ａ】時間と電力需要との関係を示す図である。
【図８Ｂ】時間と給湯需要との関係を示す図である。
【図９】電力負荷率毎の燃料電池装置の台数等を示す図である。
【図１０】燃料電池装置毎の累計発電量等を示す図である。
【図１１】パターン毎に電力負荷率毎の台数等を示す図である。
【図１２Ａ】燃料電池装置毎の累計発電量等を示す第１の図である。
【図１２Ｂ】燃料電池装置毎の累計発電量等を示す第２の図である。
【図１３】一般機器の優先度等を示す図である。
【図１４】電力負荷率毎の燃料電池装置の台数等を示す図である。
【図１５】燃料電池装置毎の累計発電量等を示す図である。
【図１６】本開示の一実施形態に係る制御装置の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【図１７】図１６のサブルーチンを示す図である。
【図１８】本開示の他の実施形態に係るコージェネレーションシステムの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
コージェネレーションシステムＳは、図１に示すように、一般住宅又は非住宅（オフィスビル、倉庫、小売店、飲食店等）等の需要家施設に設けられる。コージェネレーションシステムＳは、複数の燃料電池装置１と、制御装置２とを少なくとも含む。コージェネレーションシステムＳは更に、電力負荷３と、熱負荷４と、電力系統５と、電流センサ６と、ネットワークＮＷとを含んでもよい。制御装置２は、ネットワークＮＷに接続されてもよい。以下、電力系統５は系統と称する。図１において電力ライン及び排熱ラインは実線で示される。制御ライン又は情報伝達ラインは破線で示される。実線のうち燃料電池装置１と熱負荷４との間のラインは、排熱ラインを示す。
【００１０】
燃料電池装置１は、第１の燃料電池装置１−１、第２の燃料電池装置１−２、第３の燃料電池装置１−３、・・・第ｎの燃料電池装置１―ｎ（ｎ：任意の自然数）を含む。燃料電池装置１の数は２以上の任意の自然数である。燃料電池装置１は、互いに制御ライン又は情報伝達ラインで接続される。このため、燃料電池装置１は、第１の燃料電池装置１−１が制御装置２から受信した情報を、互いに送受信することができる。
【００１１】
燃料電池装置１のそれぞれは、例えば固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ  ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）等である。燃料電池装置１は、系統５に電気的に接続され、互いに連系して電力負荷３と熱負荷４とに電力と熱とを供給できる。燃料電池装置１のそれぞれは、セルスタックを含み直流電力を発電する燃料電池と、直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ（ＰＣＳ：Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）を含んでよい。燃料電池装置１のそれぞれは更に、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等のプロセッサで構成される制御部を含んでよい。燃料電池装置１のそれぞれは、系統５から電力供給を受けて運転を開始する。燃料電池装置１のそれぞれは、起動後に、系統５からの電力供給を受けずに自立運転を行うことができる。
【００１２】
制御装置２は例えばＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）である。図２に示す通り、制御装置２は、制御部２１と、記憶部２２と、通信部２３とを含む。
【００１３】
制御部２１は、制御装置２の各機能部を制御する。制御部２１は、制御手順を規定したプログラムを実行するＣＰＵ等のプロセッサで構成される。当該プログラムは例えば記憶部２２又は不揮発性メモリ等の外部の記憶媒体に記憶される。制御部２１は、熱需要値と電力需要値との少なくとも一方を取得する。
【００１４】
制御部２１は電力負荷３の電力需要値及び熱負荷４の熱需要値を決定（算出）する。例えば制御部２１は電力需要値と熱需要値とを、気候、ガス料金、電力の売電又は買電の料金、需要家施設の損益分岐点、曜日、燃料電池装置１の劣化度、時間帯、電力消費量、ガス消費量の少なくとも１つに基づいて予測し決定する。制御部２１は、当該電力需要値及び熱需要値を記憶部２２に記憶する。代替例として制御部２１は、電力需要値と熱需要値とを、熱回収目標値と発電目標値とに基づいて決定してもよい。
【００１５】
燃料電池装置１の劣化度は、例えば、燃料電池装置１のセルスタックの抵抗値（交流インピーダンス）をコールコールプロット測定法で計測することにより判定することができる。抵抗値は燃料電池装置１の運転時間が長いほど高い。燃料電池は、劣化するにつれて電圧が減り、発電量及び発電効率が低下する。したがってエネルギー保存の法則に基づけば、燃料電池装置１からの熱回収量は増加する。
【００１６】
制御部２１は、熱需要値と電力需要値との少なくとも一方に基づいて、燃料電池装置１の運転モードを決定する。制御部２１は、決定された運転モードに基づいて複数の燃料電池装置１を制御し、発電効率と熱回収効率とを制御する。運転モードは例えば、発電効率優先モード、熱回収優先モード、ＤＲ（デマンドレスポンス）モード、非常時モード、経済モード、寿命統一モード、環境優先モード（ＣＯ２（二酸化炭素）排出優先モード）、バランスモード、売電モード等を含む。制御部２１は、これらの運転モードのうち１つだけを用いて複数の燃料電池装置１を制御してもよいし、複数の運転モードを組み合わせて複数の燃料電池装置１を制御してもよい。またモードの名称は説明の便宜のために付されたものである。
【００１７】
記憶部２２は例えば、半導体メモリ、磁気メモリ等で構成される。記憶部２２は各種情報又は制御装置２を動作させるためのプログラム等を記憶するとともに、ワークメモリとしても機能する。記憶部２２は、制御部２１が実行する各種の演算処理のアルゴリズム、ルックアップテーブル等の参照テーブルを記憶してもよい。記憶部２２は本実施形態で用いられる任意の情報を記憶することができる。
【００１８】
通信部２３は、複数の燃料電池装置１に制御情報を送受信するインタフェースである。通信部２３は有線若しくは無線又はこれらの組み合わせによる通信機能を有してよい。有線の通信機能としては、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等であってよい。無線の通信機能としては、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、ワイヤレスＬＡＮ、赤外線通信等であってよい。このような通信機能を搭載することにより、例えば外部の操作端末から、ネットワークＮＷを介して制御装置２を操作又は制御することが可能である。また制御装置２は、各種情報を外部の装置に送信することが可能である。
【００１９】
図１の説明に戻る。電力負荷３は例えば、複数の燃料電池装置１から電力の供給を受ける家電製品である。電力負荷３は例えば、洗濯機、ドライヤ、掃除機、蛍光灯等である。図１において電力負荷３は１つだけ示されている。しかし、電力負荷３の数は２以上であってもよい。
【００２０】
熱負荷４は例えば、複数の燃料電池装置１から熱の供給を受ける貯湯槽、床暖房、空調等である。図１において熱負荷４は１つだけ示されている。しかし、熱負荷４の数は２以上であってもよい。
【００２１】
電流センサ６は例えばＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ：変流器）である。しかしながら、電流センサ６は、電流値及び電流の向きを検出することができる要素であれば任意のものを採用可能である。電流センサ６は複数の燃料電池装置１が出力した交流電力が系統５に逆潮流しているか否かを検出することができる。電流センサ６は、複数の燃料電池装置１が出力した交流電力のうち、電力負荷３に供給された後で系統５に流れる電流を検出する位置に配置される。
【００２２】
［発電効率優先モード及び熱回収優先モード］
図３及び図４は、燃料電池装置１のそれぞれを単体で運転させた場合の電力負荷率と各種指標との関係を示す図である。本実施形態における燃料電池装置１のそれぞれの最大定格出力電力の合計を１００％とする。例えば１台の最大定格出力電力が３［ｋＷ］である燃料電池装置１が３台運転する場合、最大定格出力電力の合計は９［ｋＷ］である。したがって、燃料電池装置１が３台運転し、出力電力が９［ｋＷ］のとき、電力負荷率は１００％である。また、燃料電池装置１が３台運転し、出力電力が４．５［ｋＷ］のとき、電力負荷率は５０％である。別の例として、燃料電池装置１が１０台運転し、出力電力が３０［ｋＷ］のとき、電力負荷率は１００％である。また、燃料電池装置１が１０台運転し、出力電力が１５［ｋＷ］のとき、電力負荷率は５０％である。
【００２３】
図３Ａは電力負荷率とガス消費量との関係を示す図である。図３Ａに示す通り、電力負荷率とガス消費量との関係は非線形である。図３Ｂは電力負荷率と発電量又は熱回収量との関係を示す図である。図３Ｃは電力負荷率と発電効率又は熱回収効率との関係を示す図である。図３Ｃに示す通り、発電効率及び熱回収効率は非線形である。発電効率は電力負荷率の増加に応じて単調増加する。他方、熱回収効率は電力負荷率の増加に応じて単調減少する。したがって、発電効率が最大となるときと熱回収効率が最大となるときとでは、電力負荷率が異なる。
【００２４】
図４Ａ、図４Ｂ、及び図５は、燃料電池装置１を２台以上連結して運転させた場合の電力負荷率と各種指標との関係を示す図である。図４Ａ及び図４Ｂの横軸の電力負荷率は、複数の燃料電池装置１が最大発電量（例えば燃料電池装置１が１０台ならば３０［ｋＷ］）のうちどれだけ発電しているかを示す値である。本実施形態では一例として、ガス消費量、発電量及び熱回収量（熱量）の単位として［ｋＷ］を用いているが、その他の単位の例として、１ワット［Ｗ］＝１ジュール［Ｊ］／秒［Ｓ］を用いてもよい。また、一般的な都市ガス発熱量４５メガジュール［ＭＪ］／立方メートル［ｍ3］の換算式に基づいた単位を用いてもよい。
【００２５】
図４Ａに示す通り、複数の燃料電池装置１の全体の電力負荷率が同一であっても最高発電効率と最低発電効率とには差が生じる。図５を参照するに、例えば燃料電池装置１の全体の電力負荷率が５０％である場合、燃料電池装置１のそれぞれの単体出力が１．５［ｋＷ］で等しいときに発電効率は最高である。また、燃料電池装置１のいずれかの単体出力がゼロであるときに発電効率は最低である。電力負荷率が０％又は１００％となる場合を除いた他の場合についても同様である。
【００２６】
図４Ｂに示す通り、熱回収効率についても発電効率と同様の傾向がある。例えば図５に示す通り、燃料電池装置１の全体の電力負荷率が５０％である場合、燃料電池装置１のそれぞれの単体出力が１．５［ｋＷ］で等しいときに熱回収効率は最低である。また、燃料電池装置１のいずれかの単体出力がゼロであるときに熱回収効率は最高である。電力負荷率が０％又は１００％となる場合を除いた他の場合についても同様である。
【００２７】
したがって、図４及び図５に示すように、燃料電池装置１のそれぞれの電力負荷率（又は発電量）が同一であるときに発電効率は最高である。また、燃料電池装置１のいずれかの電力負荷率がゼロであるときに熱回収効率は最高である。これは、燃料電池装置１の全体の電力負荷率が同一であっても、燃料電池装置１のそれぞれの電力負荷率が変化すれば発電効率と熱回収効率とが変化するためである。
【００２８】
制御装置２の制御部２１は、燃料電池装置１のそれぞれの電力負荷率を調整して運転させることによって、燃料電池装置１の発電効率又は熱回収効率を最大にすることができる。本実施形態では、発電効率が所定値より高い（例えば、最大）ときの運転モードを発電効率優先モードとし、熱回収効率が別の所定値より高い（例えば、最大）であるときの運転モードを熱回収優先モードとする。例えば制御部２１は、取得した熱需要値が第１の所定値を下回ると判定したとき（熱需要が少ないと判定したとき）、発電効率優先モードを燃料電池装置１の運転モードとして決定する。制御部２１はまた、取得した熱需要値が、第１の所定値より大きい第２の所定値以上であると判定したとき（熱需要が多いと判定したとき）、熱回収優先モードを燃料電池装置１の運転モードとして決定する。例えば燃料電池装置１が１０台運転する場合、第１の所定値は１５［ｋＷ］である。第２の所定値は２０［ｋＷ］である。しかし、各所定値はこれに限定されない。
【００２９】
本実施形態によれば、制御部２１は複数の燃料電池装置１を電力需要のみならず熱需要に基づいて制御することができる。したがって、顧客毎に電力及び熱の使用パターンが異なっていても、時間帯等によって異なる顧客のニーズに合わせた最適な制御を行うことができる。制御部２１は例えば、深夜帯（２１時から翌日の３時まで）等、熱需要値が第１の所定値を下回ると判定したとき、発電効率優先モードを燃料電池装置１の運転モードとして決定する。他方、制御部２１は例えば、昼食時（１２時から１４時）等、熱需要値が、第１の所定値より大きい第２の所定値以上であると判定したとき、熱回収優先モードを燃料電池装置１の運転モードとして決定する。
【００３０】
［寿命統一モード］
寿命統一モードは、どの燃料電池装置１をどれだけ運転させるかを決定し、燃料電池装置１のそれぞれの寿命の差を最小にするモードである。説明の簡便のため、制御部２１が３台の燃料電池装置１、たとえば、第１の燃料電池装置１−１、第２の燃料電池装置１−２及び第３の燃料電池装置１−３を運転させる例が示される。制御部２１は、上記熱回収優先モード又は発電効率優先モードに代えて寿命統一モードを運転モードとして決定してもよい。制御部２１はまた、上記熱回収優先モード又は発電効率優先モードを運転モードとして決定しつつ、どの燃料電池装置１をどれだけ運転させるかを決定するために寿命統一モードを運転モードとして合わせて決定してもよい。
【００３１】
図６Ａは、需要家施設における、８時から１９時までの各時刻の電力需要パターンを示す図である。制御部２１は、記憶部２２から電力需要パターンを示す電力需要値を取得する。本実施形態では一例として、燃料電池装置１が運転を開始した日を６月７日とし、各時刻を１時間区切りとする。６月７日の運転実績を図６Ｂに示す。図６Ｂ及び図６Ｃでは説明の便宜のため、指標として電力負荷率ではなく発電量（＝例えば３［ｋＷ］×電力負荷率）を用いて説明する。
【００３２】
本実施形態において制御部２１は寿命パラメータＬを、例えば、次の算出式に示すように発電量と発電時間との積算値に基づいて算出してもよい。
（寿命パラメータＬ）＝（発電量）×（発電時間）
【００３３】
前記実施例では寿命パラメータの算出に発電量と発電時間を用いたが、ＳＯＦＣの累計起動停止回数のようにＳＯＦＣを構成するセルスタックや部材等の劣化度合いに関連する情報を基づき算出してもよい。
【００３４】
図６Ｂを参照するに第１の燃料電池装置１−１の寿命パラメータの値は
１＋２＋３＋３＋３＋３＋３＋３＋３＋３＋２＝２９
である。同様に第２の燃料電池装置１−２及び第３の燃料電池装置１−３の寿命パラメータの値はそれぞれ、２３と２０である。制御部２１は算出した寿命パラメータの値を記憶部２２に記憶する。代替例として制御部２１は寿命パラメータの値を外部の記憶媒体に記憶してもよい。
【００３５】
制御部２１は、６月７日の運転実績に基づいて翌日６月８日の運転スケジュールを作成する。制御部２１が運転スケジュールの作成を行う時間は、一例として６月７日の２３時であるがこの時間に限定されない。６月８日の電力需要パターンは図６Ａに示す通りである。制御部２１は記憶部２２から翌日の電力需要パターンを示す電力需要値を取得する。代替例として制御部２１は、ＢＥＭＳ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＣＥＭＳ（Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）等の外部システムと連携してよい。このとき制御部２１は、電力需要パターンを示す電力需要値を取得してもよい。また制御部２１は、過去の傾向に基づいて、翌日の需要パターンを予測してもよい。
【００３６】
制御部２１は、各時刻の電力需要パターンを満たすように燃料電池装置１のそれぞれの発電量を決定する。
【００３７】
制御部２１が図６Ｃに示すような運転スケジュールの候補を作成したと仮定する。制御部２１は、６月８日における燃料電池装置１のそれぞれの寿命パラメータの値を算出する。６月８日における、第１の燃料電池装置１−１、第２の燃料電池装置１−２及び第３の燃料電池装置１−３の寿命パラメータの値はそれぞれ、２０、２６及び２６である。制御部２１は算出した寿命パラメータの値を記憶部２２に記憶する。
【００３８】
制御部２１は、記憶部２２又は外部の記憶媒体から、当日（６月８日）までの寿命パラメータの累計値を取得する。本実施形態において、当日までの寿命パラメータの累計値は当日の寿命パラメータの値に等しい。このため当日までの寿命パラメータの累計値は、第１の燃料電池装置１−１、第２の燃料電池装置１−２及び第３の燃料電池装置１−３のそれぞれで、２９、２３及び２０である。
【００３９】
制御部２１は当日までの寿命パラメータの累計値と翌日の寿命パラメータの値とを加算する。加算値は第１の燃料電池装置１−１、第２の燃料電池装置１−２及び第３の燃料電池装置１−３のそれぞれにつき、４９、４９及び４６である。制御部２１は当該加算値を記憶部２２に記憶する。
【００４０】
制御部２１は、ルーティン終了条件が満たされているか否かを判定する。ルーティン終了条件とは、翌日の運転スケジュールの候補として可能な全てのパターンを網羅したことである。可能な全てのパターンが網羅されたと判定したとき、制御部２１は、可能な全てのパターンを比較して、寿命パラメータの値の合計の差が最小となる運転スケジュールの候補を翌日の運転スケジュールとして決定することによって運転スケジュールを作成する。制御部２１は作成した運転スケジュールを記憶部２２に記憶する。
【００４１】
寿命パラメータの値の合計の差が最小となる運転スケジュールを決定する方法の代替例として、制御部２１は、複数解を並行探索する遺伝的アルゴリズム又は１つの解の近傍探索を行う焼き鈍し法を用いてもよい。また、ルーティン終了条件の代替例は、寿命パラメータの値の差が局所解となったことでよい。
【００４２】
制御部２１は運転スケジュールの作成において、効率及び省エネの観点から任意の燃料電池装置１の運転を停止させる運転スケジュールを作成することができる。燃料電池装置１の運転を停止させる場合、その後に起動運転も必要である。運転の停止と起動運転のそれぞれに必要な時間を一例として３時間とする。
【００４３】
例えば６月８日の１８時から６月９日の午前９時までの運転スケジュールを、６月７日の２３時に制御部２１が作成する場合を説明する。その時間帯の電力需要は図７Ａに示す通りである。
【００４４】
制御部２１は、運転を停止させる燃料電池装置１があるか否かを判定する。運転を停止させるか否かは、需要家施設における熱需要値又は電力需要値が所定値より小さいか否か、燃料電池装置１のメンテナンスを行うか否か、又は燃料電池装置１へのガスの供給が途絶するか否かに基づいて制御部２１により判定される。
【００４５】
制御部２１は、運転を停止させる燃料電池装置１があると判定したとき、運転を停止させる燃料電池装置１の停止開始時刻及び起動開始時刻を決定する。図６Ｃを参照して説明したように、制御部２１は、燃料電池装置１のそれぞれの寿命パラメータの値の差が最小になるパターンを運転スケジュールとして決定する。制御部２１は、例えば図７Ｂに示すような運転スケジュールの候補を作成したとき、０時時点での寿命パラメータの値の差が最小になる候補を運転スケジュールとして決定する。６月８日の１９時時点での寿命パラメータＬの累計値は、第１の燃料電池装置１−１、第２の燃料電池装置１−２及び第３の燃料電池装置１−３のそれぞれにつき４９、４９及び４６である。このため、０時時点での寿命パラメータの累計値は、第１の燃料電池装置１−１、第２の燃料電池装置１−２及び第３の燃料電池装置１−３のそれぞれにつき５６（＝４９＋２＋２＋１＋１＋１）、５６（＝４９＋２＋２＋１＋１＋１）及び５３（＝４６＋２＋２＋１＋１＋１）である。
【００４６】
制御部２１は、運転を停止させる第２の燃料電池装置１−２の寿命パラメータの値を所定値加算する。一例として所定値は２０である。これは、運転の停止に伴い第２の燃料電池装置１−２のセルスタックの温度が下がり、劣化に繋がるためである。
【００４７】
本実施形態によれば、制御部２１は、燃料電池装置１のそれぞれの寿命パラメータの値の差が最小となるように燃料電池装置１の運転スケジュールを作成する。このため、燃料電池装置１のメンテナンスタイミングを同時期にすることができ、もって管理費の増加を低減することができる。
【００４８】
［デマンドレスポンスモード］
デマンドレスポンスモードは、アグリゲータの需給予測値に対応した電力平滑化と、需要家施設内部の電力及びガス等の一次エネルギーを最適化させるためのモードである。制御部２１は、上記熱回収優先モード又は発電効率優先モードに代えてデマンドレスポンスモードを運転モードとして決定してもよい。制御部２１はまた、上記熱回収優先モード又は発電効率優先モードを運転モードとして決定しつつ、いずれの燃料電池装置１をどれだけ運転させるかを決定するためにデマンドレスポンスモードを運転モードとして合わせて決定してもよい。
【００４９】
第１の背景として、制御部２１が複数の燃料電池装置１を制御して電力負荷３と熱負荷４とへ電力と熱とを供給する場合、燃料電池装置１のそれぞれの累計運転時間の差と運転台数との組み合わせに応じて燃料電池装置１全体の発電効率及び熱回収効率は変化する。
【００５０】
第２の背景として、電力アグリゲータが電力会社等に申請した調整値を達成できなかった場合、アグリゲータに対するペナルティが発生する。このためアグリゲータにとっては、自らが把握する電力需要パターン又は発電供給予測パターンを需要家施設又は発電施設における電力需給と一致させるために、予測精度の向上が求められている。本実施形態において、アグリゲータに設けられる電力管理サーバは、ネットワークＮＷを介して制御装置２と接続されてもよい。
【００５１】
上記第１の背景と第２の背景とに関連し、需要家施設の電力需給をアグリゲータの予測値と一致させるために複数の燃料電池装置１が設けられる場合、次の理由から燃料電池装置１の制御方法によっては発電効率及び熱回収効率が最適とならないことがある。
【００５２】
例えば図８Ａに示す通り、燃料電池装置１が発電した電力によって需要家施設における電力需要を削減することができる。図８Ａにおける実線は、燃料電池装置１からの電力供給がある場合の電力需要を示す。図８Ａにおける破線は、燃料電池装置１からの電力供給がない場合の電力需要を示す。領域Ｒ１と領域Ｒ２とで削減値は同一と仮定する。このように燃料電池装置１を用いて電力需要を削減することができる。しかしながら一方で、図８Ｂの領域Ｒ４における給湯需要を燃料電池装置１からの熱供給により賄えたとしても、領域Ｒ３における給湯需要を燃料電池装置１からの熱供給では賄えない事態が発生するおそれがある。
【００５３】
そこで、本開示のデマンドレスポンスモードの処理を詳細に説明する。
【００５４】
例えばアグリゲータ等から節電要請を受信したとき、制御部２１は電力需要値及び熱需要値として、削減目標電力値と熱回収目標値とを記憶部２２から取得する。削減目標電力値と熱回収目標値とは、ユーザによって制御装置２に入力された値であってもよい。また、熱回収目標値は、給湯温度、給湯消費量、又は熱負荷４に含まれる貯湯槽の蓄熱可能容量等に基づいて算出された値であってもよい。電力、ガス、給湯温度等に関するデータは記憶部２２に記憶される。
【００５５】
制御部２１は燃料電池装置１の運転モードとしてデマンドレスポンスモードを決定する。本実施形態では一例として、最大発電量が３［ｋＷ］の燃料電池装置１が１０台設けられ、熱回収目標値が１６．６［ｋＷ］であり、目標削減電力値が１５［ｋＷ］である場合を説明する。本実施形態では熱回収目標値の単位は［ｋＷ］であるが、代替例として［ＭＪ］であってもよい。
【００５６】
制御部２１は、削減目標電力値を満たす、電力負荷率と運転台数との組み合わせリストを作成し記憶部２２に記憶する。組み合わせリストを図９に示す。制御部２１は、当該組み合わせリストのうち、総熱回収量が熱回収目標値と一致する組み合わせを候補として抽出して記憶部２２に記憶する。
【００５７】
制御部２１は燃料電池装置１毎の累計発電量［ｋＷｈ］を記憶部２２から取得し、電力負荷率を割り当てて設定する。図９において、候補Ａでは、電力負荷率が０％、２５％、５０％、７５％及び１００％が割り当てられる燃料電池装置１の台数はそれぞれ、１台、３台、２台、３台及び１台である。一方で候補Ｂでは、電力負荷率が０％、２５％、５０％、７５％及び１００％が割り当てられる燃料電池装置１の台数はそれぞれ、２台、３台、０台、３台及び２台である。説明の簡便のため、ここでは制御部２１が候補Ｂにつき電力負荷率を燃料電池装置１のそれぞれに割り当てる場合を、図１０を参照して説明する。
【００５８】
制御部２１は累計発電量が大きいものから順に高い優先度を割り当てて設定し、優先度が高いものから順に低い電力負荷率を割り当てる。したがって、第１の燃料電池装置１−１及び第２の燃料電池装置１−２には電力負荷率０％が割り当てられ、第３の燃料電池装置１−３、第４の燃料電池装置１−４及び第５の燃料電池装置１−５には電力負荷率２５％が割り当てられる。制御部２１は他の燃料電池装置１にも同様の方法で電力負荷率を割り当てる。電力負荷率として２５％、５０％、７５％又は１００％が割り当てられた燃料電池装置１は、即座に制御対象となり運転されてもよい。説明の簡便のため、制御部２１が候補Ａにつき電力負荷率を燃料電池装置１のそれぞれに割り当てる場合の処理の詳細は省略する。
【００５９】
代替例として、組み合わせリストのうち、総熱回収量が熱回収目標値と一致する組み合わせがパターンＡとパターンＢである場合を説明する。ここでは燃料電池装置１は３台とする。図１１に示す通り、パターンＡでは、制御部２１は、電力負荷率０％を１台に割り当て、電力負荷率２５％、５０％及び１００％をそれぞれ０台、１台及び１台に割り当てる。パターンＢでは、制御部２１は、電力負荷率０％を０台に割り当て、電力負荷率２５％、５０％及び１００％をそれぞれ２台、０台及び１台に割り当てる。
【００６０】
制御部２１は、いずれの電力負荷率をいずれの燃料電池装置１に割り当てるかを決定する。制御部２１は、図１１に示すパターンＡとパターンＢとの両方につき当該決定を行うが、説明の簡便のため、制御部２１がパターンＡにつき当該決定を行う場合を説明する。
【００６１】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、パターンＡにおける、燃料電池装置１と電力負荷率との異なる組み合わせの一部を示す図である。説明の簡便のため、他の組み合わせの説明は省略する。具体的には図１２Ａは、制御部２１が第１の燃料電池装置１−１、第２の燃料電池装置１−２及び第３の燃料電池装置１−３のそれぞれに、電力負荷率１００％、５０％及び０％を割り当てた場合を示す図である。図１２Ｂは、制御部２１が第１の燃料電池装置１−１、第２の燃料電池装置１−２及び第３の燃料電池装置１−３のそれぞれに、電力負荷率０％、５０％及び１００を割り当てた場合を示す図である。
【００６２】
本代替例において、第１の燃料電池装置１−１、第２の燃料電池装置１−２及び第３の燃料電池装置１−３の累計発電量はそれぞれ１，０００ｋＷｈ、１，５００ｋＷｈ及び２０００ｋＷｈである。そこで図１２Ａ及び図１２Ｂに示す通り、制御部２１は、累計発電量が小さい順に小さい重み付け係数を割り当てる。第１の燃料電池装置１−１、第２の燃料電池装置１−２及び第３の燃料電池装置１−３の重み付け係数はそれぞれ、一例として１、１．５及び２である。
【００６３】
制御部２１は、燃料電池装置１のそれぞれにつき、重み付け係数と電力負荷値との乗算値を算出する。したがって、図１２Ａにおいては、第１の燃料電池装置１−１、第２の燃料電池装置１−２及び第３の燃料電池装置１−３の乗算値はそれぞれ３、２．２５及び０である。制御部２１は乗算値の合計を算出する。図１２Ａの場合、合計は５．２５である。他方、図１２Ｂにおいては、第１の燃料電池装置１−１、第２の燃料電池装置１−２及び第３の燃料電池装置１−３の乗算値はそれぞれ０、２．２５及び６である。制御部２１は乗算値の合計を算出する。図１２Ｂの場合、合計は８．２５である。
【００６４】
制御部２１は、全ての可能な組み合わせのうち、乗算値の合計が最も小さい組み合わせを選択する。制御部２１は、パターンＡにおいて乗算値の合計が最も小さい組み合わせと、パターンＢにおいて乗算値の合計が最も小さい組み合わせとを選択する。
【００６５】
制御部２１は、パターンＡのうち乗算値の合計が最も小さい組み合わせとパターンＢのうち乗算値の合計が最も小さい組み合わせとを比較する。制御部２１は、当該比較において、より乗算値の合計が小さい組み合わせを選択して、選択された組み合わせにより運転スケジュールを作成して燃料電池装置１を運転させる。
【００６６】
本実施形態によれば、デマンドレスポンスに対応する発電目標値と熱回収目標値との両方を満たすことができ、電力需給の調整時において、過不足無く熱回収を行うことができる。需要家施設等に貯湯槽が設けられている場合、制御部２１は貯湯槽の蓄熱可能容量に応じて、削減目標電力値を満たす電力供給を行うことができる。また制御部２１は、燃料電池装置１のそれぞれの累計発電量の差を小さくするように燃料電池装置１のそれぞれの発電量を決定する。このため、燃料電池装置１間で、累計発電量の差による、発電効率又は熱回収効率の差の発生を低減することができるので、もって経済的損失の発生を低減し、経済的負担を軽減することができる。また制御部２１は、燃料電池装置１毎の累計発電量の差を小さくするように燃料電池装置１を制御するため、燃料電池装置１の部品交換時期が同時期となり、メンテナンスに係る管理効率を向上することができる。
【００６７】
［非常時モード］
非常時モードは、系統５から電力供給が断絶した場合等の非常時に選択可能なモードである。制御部２１は、上記熱回収優先モード又は発電効率優先モードに代えて非常時モードを運転モードとして決定してもよい。制御部２１はまた、上記熱回収優先モード又は発電効率優先モードを運転モードとして決定しつつ、いずれの負荷（電力負荷３及び熱負荷４）に電力及び熱を供給するかを決定するために非常時モードを運転モードとして合わせて決定してもよい。
【００６８】
非常時モードの第１の背景として、複数の燃料電池装置１を運転させて負荷に電力又は熱を供給する場合、燃料電池装置１の累計運転時間の差と運転台数との組み合わせに応じて、燃料電池装置１の発電効率及び熱回収効率が変化する。
【００６９】
第２の背景として、停電等により系統５から供給される電力が断絶する非常時が発生することがある。この場合、燃料電池装置１は、非常灯、給水ポンプ、エレベータ、食材管理用の冷温水機器等の優先度の高い重要機器に優先的に熱又は電力を供給しつつ、可能であれば他の一般機器にも電力を供給するとよい。
【００７０】
上記第１の背景及び第２の背景を踏まえると、非常時において、ユーザにより優先度が高く設定された負荷の電力負荷値のみに基づいて燃料電池装置１を制御すると、熱回収量の過不足が発生し、需要家施設の内部の電力又は熱等が最適に供給されないおそれがある。
【００７１】
以下、そのようなおそれを克服するモードとして非常時モードの処理を詳細に説明する。
【００７２】
任意の時点で、制御部２１は記憶部２２から、電力需要値及び熱需要値として、発電目標値及び熱回収目標値を取得する。需要家施設に非常用貯湯槽が設けられる場合、制御部２１は当該貯湯槽の蓄熱可能容量に基づいて熱回収目標値を算出してもよい。本実施形態では一例として、優先度が高く設定された負荷（以下、重要機器ともいう）の発電目標値を１５［ｋＷ］とし、熱回収目標値を１６．６［ｋＷ］とする。制御部２１は、当該発電目標値及び熱回収目標値を、燃料電池装置１の発電目標値及び熱回収目標値として設定し記憶部２２に記憶する。
【００７３】
本実施形態では一例として、燃料電池装置１が１０台設けられ、１０台の燃料電池装置１の最大発電目標値は２５［ｋＷ］である。最大熱回収目標値は２５［ｋＷ］とする。また本実施形態では一例として、燃料電池装置１のそれぞれの最大発電量は３［ｋＷ］であるとする。
【００７４】
制御部２１は、重要機器の発電目標値である１５［ｋＷ］を満たす燃料電池装置１の組み合わせを抽出する。説明の簡便のため、図９に示す組み合わせが抽出された場合を説明する。制御部２１は、抽出された組み合わせのうち、総熱回収量が重要機器の熱回収目標値の１６．６［ｋＷ］と一致する組み合わせを候補として決定する。本実施形態では、図９に示す候補Ａ及び候補Ｂが候補として決定された場合を説明する。
【００７５】
制御部２１は、記憶部２２から一般機器の優先度情報を取得する。一般機器の優先度は、ユーザにより設定されたものであってもよいし、所定の基準に基づいて制御部２１が設定したものであってもよい。
【００７６】
制御部２１は優先度情報を参照し、一般機器のうち優先度が最も高く設定された機器の消費電力と消費熱量との値を取得する。制御部２１は、当該消費電力の値である１０［ｋＷ］と重要機器の発電目標値である１５［ｋＷ］とを加算する。加算値は２５［ｋＷ］である。このため、図１３に示す通り、最大発電目標値との差は０［ｋＷ］である。
【００７７】
また制御部２１は、一般機器のうち優先度が最も高く設定された機器の消費熱量の値を取得する。制御部２１は当該消費熱量の値である５．６［ｋＷ］と重要機器の熱回収目標値である１６．６［ｋＷ］とを加算する。加算値は２２．２［ｋＷ］であるため、図１３に示す通り、最大熱回収目標値との差は２．８［ｋＷ］である。
【００７８】
本実施形態の制御部２１は一般機器の全てにつき同様の処理を行い、優先度が高い順に、図１３に示す最大発電目標値との差と最大熱回収目標値との差との両方が所定の閾値以内であるか否かを判定する。制御部２１は、最大発電目標値との差と最大熱回収目標値との差との両方が所定の閾値以内である一般機器を、電力及び熱の供給先として追加する。本実施形態では制御部２１が、優先度が１である空調及び空調用冷温水器を供給先として追加したものとして説明する。
【００７９】
制御部２１は、重要機器に加え、供給先として追加された一般機器に対しても電力及び熱を供給するという条件で、発電目標値及び熱回収目標値とを更新する。すなわち、制御部２１は記憶部２２において、発電目標値を１５［ｋＷ］から２５［ｋＷ］に更新すると共に、熱回収目標値を１６．６［ｋＷ］から２２．２［ｋＷ］に更新する。
【００８０】
制御部２１は、更新後の発電目標値と熱回収目標値とに基づいて、燃料電池装置１のそれぞれの電力負荷率を決定する。具体的には制御部２１は、可能な組み合わせの中から、発電目標値の２５［ｋＷ］を満たし且つ熱回収目標値の２２．２［ｋＷ］を満たす組み合わせを抽出する。本実施形態では、図１４に示す通り、制御部２１が候補Ｃと候補Ｄとを抽出したとして説明する。
【００８１】
制御部２１は記憶部２２から、燃料電池装置１のそれぞれの累計発電量の値を取得し、当該累計発電量が大きい順に高い優先度を割り当てる。制御部２１は、候補Ｃと候補Ｄのそれぞれにつき、優先度が高い順に低い電力負荷率を割り当てる。説明の簡便のため、制御部２１が候補Ｄにつき電力負荷率を割り当てた場合を、図１５を参照して説明する。
【００８２】
候補Ｄでは、電力負荷率０％が割り当てられる燃料電池装置１の台数は２台である。したがって、制御部２１は、優先度が高い第１の燃料電池装置１−１と第２の燃料電池装置１−２に電力負荷率０％を割り当てる。また、候補Ｄでは電力負荷率７５％が割り当てられる燃料電池装置１の台数は２台である。したがって制御部２１は、優先度が３番目と４番目である第３の燃料電池装置１−３と第４の燃料電池装置１−４に、電力負荷率７５％を割り当てる。制御部２１は、その他の燃料電池装置１に電力負荷率１００％を割り当てる。
【００８３】
制御部２１は燃料電池装置１のそれぞれに電力負荷率を割り当てることによって運転スケジュールを作成し、当該運転スケジュールに基づいて燃料電池装置１を制御する。
【００８４】
代替例として制御部２１は、候補Ｃ及び候補Ｄを抽出した後、いずれの燃料電池装置１にいずれの電力負荷率を割り当てるかを、重み付け係数を用いて決定してもよい。重み付け係数を用いた決定方法は図１１及び図１２を参照して説明した通りであるため詳細な説明を省略する。
【００８５】
本実施形態によれば、重要機器の電力需要及び熱需要を確保することができ、また、需要家施設内の電力及び熱等の一次エネルギーの最適化を実現することもできる。もって経済的損失の発生を低減すると共に、経済的負担を軽減することができる。また燃料電池装置１のそれぞれの累計発電量の差が小さくなるように制御部２１は燃料電池装置１を制御するので、燃料電池装置１毎の部品交換時期が同時期となり、メンテナンスに係る管理効率を向上することができる。
【００８６】
次いで、環境優先モード（ＣＯ２排出優先モード）、売電モード、経済モード、及びバランスモード（以下、４つのモードと称する。）について説明する。制御部２１は、上記熱回収優先モード又は発電効率優先モードに代えてそれら４つのモードの少なくとも１つを運転モードとして決定してもよい。制御部２１はまた、上記熱回収優先モード又は発電効率優先モードを運転モードとして決定しつつ、例えばいずれの燃料電池装置１をどれだけ運転させるかを決定するためにそれら４つのモードの少なくとも１つを運転モードとして合わせて決定してもよい。
【００８７】
［環境優先モード］
環境優先モードは、燃料電池装置１から排出されるＣＯ２の量を低減するモードである。制御部２１は、複数の燃料電池装置１から排出されるＣＯ２の量の値を取得し、当該値を低減するように（例えば最小にするように）、複数の燃料電池装置１を制御することができる。
【００８８】
［売電モード］
売電モードは、燃料電池装置１が発電した電力を売電するモードである。制御部２１は例えば、電力の売電料金の値をネットワークＮＷ等から取得して、売電により得られる金額を増加させるように（例えば最大にするように）、複数の燃料電池装置１を制御することができる。
【００８９】
［経済モード］
経済モードは、経済的損失の低減と経済的負担の軽減とを実現するためのモードである。経済モードは、例えば本実施形態における非常時モード又はＤＲモードを含むが、それらに限定されない。
【００９０】
［バランスモード］
バランスモードは例えば、発電効率と熱回収効率とのバランスを調整するモードである。したがってバランスモードは、発電効率優先モードと熱回収優先モードとを含んでもよい。またバランスモードは、燃料電池装置１に含まれる燃料電池の一部だけが劣化している場合に、寿命のバランスを取るモードであってもよい。したがってバランスモードは、寿命統一モードを含んでもよい。
【００９１】
本実施形態に係る制御装置２の制御部２１が実行する制御方法を、図１６に示すフローチャートを参照して説明する。
【００９２】
制御部２１は、例えば記憶部２２から熱需要値及び電力需要値を取得する（ステップＳ１）。制御部２１は取得した熱需要値及び電力需要値に基づいて燃料電池装置１の運転モードを決定する（ステップＳ２）。例えば制御部２１は、熱需要値が第１の所定値を下回ると判定したとき、発電効率優先モードを運転モードとして決定する。ステップＳ２において決定される運転モードは１つに限られず、複数の運転モードを組み合わせることが可能である。
【００９３】
制御部２１は燃料電池装置１の寿命に応じて、燃料電池装置１の運転スケジュールを作成する（ステップＳ３）。例えば制御部２１は、上記寿命統一モード、デマンドレスポンスモード及び非常時モード等を用いて、寿命に応じて燃料電池装置１の運転スケジュールを作成する。ステップＳ３のサブルーチンは、図１７を参照して後述する。
【００９４】
制御部２１は作成された運転スケジュールを用いて、決定された運転モードで燃料電池装置１を制御する（ステップＳ４）。
【００９５】
図１７は、ステップＳ３のサブルーチンを示す図である。図１７では一例として、制御部２１がステップＳ２で寿命統一モードを決定した場合を説明する。
【００９６】
制御部２１は所定の時刻（例えば２３時）になると、翌日の需要パターンを記憶部２２から取得する（ステップＳ３１）。制御部２１は各時刻の需要パターンを満たすように各燃料電池装置１の発電量を決定する（ステップＳ３２）。
【００９７】
制御部２１は、電力需要値及び熱需要値等に基づき、運転を停止させる燃料電池装置１があるか否かを判定する（ステップＳ３３）。ステップＳ３３でＹｅｓのとき、制御部２１は、運転を停止させる燃料電池装置１の停止開始時刻と起動開始時刻とを決定する（ステップＳ３４）。ステップＳ３３でＮｏのとき、制御部２１はステップＳ３４を実行しない。
【００９８】
制御部２１は、各燃料電池装置１の発電量に基づいて、翌日の寿命パラメータの値を算出する（ステップＳ３５）。制御部２１は、当日までの寿命パラメータの累計値を記憶部２２から取得する（ステップＳ３６）。
【００９９】
制御部２１は、当日までの寿命パラメータの累計値と翌日の寿命パラメータの値とを加算する（ステップＳ３７）。制御部２１はルーティン終了条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ３８）。ルーティン終了条件は例えば、翌日の運転スケジュールの候補として可能な全てのパターンを網羅したことである。
【０１００】
制御部２１は、可能な全てのパターンを比較して、寿命パラメータの値の差が最小となる運転スケジュールの候補を翌日の運転スケジュールとして決定することによって運転スケジュールを作成する（ステップＳ３９）。
【０１０１】
本開示を諸図面又は実施例に基づき説明したが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能である。また、本開示を方法の開示として実施するときにも、複数の部又はステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【０１０２】
上記実施形態では、図１に示す通り、燃料電池装置１のそれぞれから排出される熱は、１つの排熱ラインにまとめられてから熱負荷４に供給される。しかしながら、他の実施形態では、図１８に示す通り、燃料電池装置１のそれぞれを異なる熱負荷４に接続し、制御部２１は燃料電池装置１を、熱負荷４毎の熱需要に応じて制御してもよい。
【０１０３】
他の実施形態によれば、複数の燃料電池装置１のそれぞれは異なる熱負荷４に接続される。制御装置２は複数の燃料電池装置１を、熱負荷４毎の熱需要に応じて制御する。このため、排熱ラインを最小にして熱の損失を低減することができる。また、熱負荷４毎の熱需要を満たすことができる。
【０１０４】
本開示内容の多くの側面は、プログラム命令を実行可能なコンピュータシステムその他のハードウェアによって実行される、一連の動作として示される。コンピュータシステムその他のハードウェアには、例えば、汎用コンピュータ、ＰＣ(パーソナルコンピュータ)、専用コンピュータ、ワークステーション、ＰＣＳ（Personal Communications System、パーソナル移動通信システム）、電子ノートパッド、ラップトップコンピュータ、またはその他のプログラム可能なデータ処理装置が含まれる。本発明の実施形態では、種々の動作は、プログラム命令（ソフトウェア）で実装された専用回路（例えば、特定機能を実行するために相互接続された個別の論理ゲート）または、１つ以上のプロセッサによって実行される論理ブロック若しくはプログラムモジュール等によって実行されることに留意されたい。論理ブロックまたはプログラムモジュール等を実行する１つ以上のプロセッサには、例えば、１つ以上のマイクロプロセッサ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、コントローラ、マイクロコントローラ、電子機器、ここに記載する機能を実行可能に設計されたその他の装置および／またはこれらいずれかの組合せが含まれる。ここに示す実施形態は、例えば、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコードまたはこれらいずれかの組合せによって実装される。
【０１０５】
ここで用いられる機械読取り可能な非一時的記憶媒体は、更に、ソリッドステートメモリ、磁気ディスクおよび光学ディスクの範疇で構成されるコンピュータ読取り可能な有形のキャリア（媒体）として構成することができる。かかる媒体には、ここに開示する技術をプロセッサに実行させるためのプログラムモジュールなどのコンピュータ命令の適宜なセットおよび、データ構造が格納される。コンピュータ読取り可能な媒体には、１つ以上の配線を備えた電気的接続、磁気ディスク記憶媒体、その他の磁気および光学記憶装置（例えば、ＣＤ（Compact Disk）、ＤＶＤ（登録商標）（Digital Versatile Disc）、およびブルーレイディスク）、可搬型コンピュータディスク、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ若しくはフラッシュメモリ等の書換え可能でプログラム可能なＲＯＭ若しくは情報を格納可能な他の有形の記憶媒体またはこれらいずれかの組合せが含まれる。メモリは、プロセッサ／プロセッシングユニットの内部および／または外部に設けることができる。ここで用いられるように、「メモリ」という語は、あらゆる種類の長期記憶用、短期記憶用、揮発性、不揮発性その他のメモリを意味し、特定の種類若しくはメモリの数または記憶が格納される媒体の種類は限定されない。
【符号の説明】
【０１０６】
Ｓ  コージェネレーションシステム
１  燃料電池装置
２  制御装置
２１  制御部
２２  記憶部
２３  通信部
３  電力負荷
４  熱負荷
５  電力系統（系統）
６  電流センサ
ＮＷ  ネットワーク
【図１】
2018003890.tif 000003
【図２】
2018003890.tif 000004
【図３Ａ】
2018003890.tif 000005
【図３Ｂ】
2018003890.tif 000006
【図３Ｃ】
2018003890.tif 000007
【図４Ａ】
2018003890.tif 000008
【図４Ｂ】
2018003890.tif 000009
【図５】
2018003890.tif 000010
【図６Ａ】
2018003890.tif 000011
【図６Ｂ】
2018003890.tif 000012
【図６Ｃ】
2018003890.tif 000013
【図７Ａ】
2018003890.tif 000014
【図７Ｂ】
2018003890.tif 000015
【図８Ａ】
2018003890.tif 000016
【図８Ｂ】
2018003890.tif 000017
【図９】
2018003890.tif 000018
【図１０】
2018003890.tif 000019
【図１１】
2018003890.tif 000020
【図１２Ａ】
2018003890.tif 000021
【図１２Ｂ】
2018003890.tif 000022
【図１３】
2018003890.tif 000023
【図１４】
2018003890.tif 000024
【図１５】
2018003890.tif 000025
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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