(57)【要約】【課題】発電装置および蓄電装置により電力を供給するシステムにおいて、停電時に待機時の発電装置による蓄電装置の電力消費を抑制すること。【解決手段】蓄電した電力を電力負荷１０２に供給する蓄電装置１０３と、系統電源１０１又は蓄電装置１０３から供給される電力により起動し、発電した電力を電力負荷１０２に供給する発電装置１０４と、発電装置１０４の電力抑制制御を行う制御器１０５とを備えた電力供給システム１００であって、制御器１０５は、発電装置１０４が発電停止状態である場合に、系統電源１０１からの電力供給の停止を検知すると、発電装置１０４が前記発電停止状態で消費する電力を低減するように制御することにより、停電時における蓄電装置１０３の電力消費を抑えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電した電力を電力負荷に供給する蓄電装置と、系統電源又は前記蓄電装置から供給される電力により起動し、発電した電力を前記電力負荷に供給する発電装置と、前記発電装置が発電停止状態である場合に、前記系統電源からの電力供給の停止を検知すると、前記発電装置が前記発電停止状態で消費する電力を低減する電力抑制制御を行う制御器と、を備えた電力供給システム。
【請求項２】
前記電力抑制制御は、前記発電装置の安全確認用センサへの電力供給を停止させない制御である、請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記電力抑制制御は、前記発電装置への電力供給を停止する制御である、請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記制御器は、停電からの復電時刻に関する信号が入力され、前記発電装置が発電停止状態である場合に、前記系統電源からの電力供給の停止を検知し、前記蓄電装置の蓄電電力が、発電停止状態で前記発電装置によって前記復電時刻までに消費される電力より小さい場合は、前記電力抑制制御を行う、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記制御器は、前記系統電源からの電力供給の再開を検知すると、前記発電装置が前記発電停止状態で消費する電力を低減する電力抑制制御を中断する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項６】
蓄電した電力を電力負荷に供給する蓄電装置と、系統電源又は前記蓄電装置から供給される電力により起動し、発電した電力を前記電力負荷に供給する発電装置と、を備えた電力供給システムにおける電力制御方法であって、前記発電装置が発電停止状態である場合に、前記系統電源からの電力供給が停止すると、前記発電装置が前記発電停止状態で消費する電力を低減する電力抑制制御を行う電力抑制ステップを備えた、電力制御方法。
【請求項７】
停電からの復電時刻に関する信号が入力されるステップをさらに備え、前記電力抑制ステップは、前記発電装置が発電停止状態である場合に、前記系統電源のからの電力供給の停止を検知し、前記蓄電装置の蓄電電力が、発電停止状態で前記発電装置によって前記復電時刻までに消費される電力より小さい場合は、前記電力抑制制御を行うステップである、請求項６に記載の電力制御方法。
【請求項８】
前記系統電源からの電力供給の再開を検知すると、前記電力抑制制御を中断するステップをさらに備えた、請求項６又は７に記載の電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置と発電装置を備える電力供給システムおよびその電力制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、分散型発電装置である燃料電池システムでは、一般的に、連系する系統電源から電力を受けて、制御装置や補機を駆動し、燃焼器や電気ヒータなどで各部位を昇温することにより起動している。
【０００３】
この燃料電池システムは、系統電源が遮断された、いわゆる停電状態のときには起動することが出来ないため、停電開始時に発電装置の起動が終了していない場合は、停電時に発電装置から電気を供給することが出来ない。なお、停電時に起動が終了していれば、すでに起動完了している燃料電池システムで発生する電気により、停電時でも燃料電池システムの運転を継続させることができる。
【０００４】
停電時に燃料電池システムを起動させるために、別途自立起動用電源（蓄電池等）を用いて、起動するために必要な補機類を動作させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、燃料電池システムなどの発電装置と蓄電装置を備える電力供給システムとして、発電装置の自立起動用電源として用い、蓄電装置の蓄電電力によっては発電装置の起動処理に必要な電力を供給できない場合に対して、蓄電装置の蓄電電力が発電装置を起動するために必要な起動電力より小さいか否かを判定する判定装置を備え、蓄電装置の蓄電電力が発電装置を起動するために必要な起動電力より小さいと判断した場合に、発電装置の起動を禁止する発電システムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−３８５５９号公報
【特許文献２】国際公開第２０１３／０４６６８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の電力供給システムでは、停電時において、発電停止時の発電装置は、蓄電装置の蓄電電力が発電装置を起動するために必要な起動電力より小さいと判断した場合に、発電装置の起動を禁止し、発電停止状態を維持することになる。
【０００８】
発電装置である燃料電池システムは、発電を行わない発電停止時でも、燃料電池システムの換気を行う換気ファンや制御や安全確認用センサ等の各種センサ、回路基板等で電力（待機電力）を消費する。
【０００９】
燃料電池システムが発電停止中に停電となり、都市ガス等の燃料電池システムへ供給される燃料ガスが遮断された場合や、燃料電池システムを発電状態へ移行させるには電力が必要となるため、蓄電装置の蓄電電力が少ない場合は、燃料電池システムを発電状態へ移行させることができず、発電停止時の燃料電池システムの待機電力により蓄電装置の電力を消費し、蓄電装置の蓄電電力を減らし、外部の電気機器への供給可能な電力が少なくなるという課題を有していた。
【００１０】
さらに、蓄電装置として鉛蓄電池又はリチウムイオン電池等の蓄電池を用いた場合、蓄電池の蓄電電力を消費し、過放電状態になると蓄電池自体の寿命に悪影響を及ぼすため、停電時には燃料電池システムの待機電力により蓄電池を過放電させるという課題を有していた。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、蓄電装置と発電装置を備えた電力供給システムにおいて、停電時に発電停止中の発電装置の待機電力の消費を抑制し、蓄電装置の電力消費を抑える電力供給システムおよび電力制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記従来の課題を解決するため、本発明の電力供給システムは、蓄電した電力を電力負荷に供給する蓄電装置と、系統電源又は前記蓄電装置から供給される電力により起動し、発電した電力を電力負荷に供給する発電装置と、発電装置が発電停止状態である場合に、系統電源からの電力供給の停止を検知すると、発電装置が前記発電停止状態で消費する電力を低減する電力抑制制御を行う制御器と、を備える。
【００１３】
また、本発明の電力制御方法は、蓄電した電力を電力負荷に供給する蓄電装置と、系統電源又は前記蓄電装置から供給される電力により起動し、発電した電力を前記電力負荷に供給する発電装置と、を備えた電力供給システムにおける電力制御方法であって、前記発電装置が発電停止状態である場合に、前記系統電源からの電力供給が停止すると、前記発電装置が前記発電停止状態で消費する電力を低減する電力抑制制御を行う電力抑制ステップを備える。
【００１４】
以上のように、停電時に発電停止中の発電装置の電力消費を抑制させることにより、停電時において発電装置の待機電力による蓄電装置の電力消費を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、停電発生の際の、発電停止時における発電装置による待機電力による蓄電装置の蓄電電力の消費を低減させることができ、蓄電装置から外部の電気機器への電力供給量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１における電力供給システムのブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における電力供給システムの処理動作を示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態２〜３における電力供給システムのブロック図
【図４】本発明の実施の形態２〜４の電力供給システムの発電装置に用いた燃料電池システムの概略図
【図５】本発明の実施の形態２における電力供給システムの処理動作を示すフローチャート
【図６】本発明の実施の形態３における電力供給システムの処理動作を示すフローチャート
【図７】本発明の実施の形態４における電力供給システムのブロック図
【図８】本発明の実施の形態４における電力供給システムの処理動作を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１７】
第１の発明は、蓄電した電力を電力負荷に供給する蓄電装置と、系統電源又は蓄電装置から供給される電力により起動し、発電した電力を電力負荷に供給する発電装置と、発電
装置が発電停止状態である場合に、系統電源からの電力供給の停止を検知すると、発電装置が発電停止状態で消費する電力を低減する電力抑制制御を行う制御器とを備えた電力供給システムである。
【００１８】
上記構成により、電力供給システムは、停電時における発電装置の待機電力を削減することとなり、停電時における蓄電装置の電力消費を抑えることができる。
【００１９】
第２の発明は、特に、第１の発明において、電力抑制制御が、発電装置の安全確認用センサへの電力供給を停止させない制御であるものであり、これにより、電力供給システムは、発電装置の安全確認機能を維持したまま停電時における発電装置の待機電力を削減することとなり、蓄電装置の電力消費を抑制することができる。
【００２０】
第３の発明は、特に、第１の発明において、電力抑制制御が、発電装置への電力供給を停止する制御であるものであり、これにより、電力供給システムは、停電時において発電装置の待機電力が削減することとなり、蓄電装置の電力消費を抑制することができる。
【００２１】
第４の発明は、特に、第１〜３の発明のいずれか１つの発明において、制御器が、停電からの復電時刻に関する信号が入力され、発電装置が発電停止状態である場合に、系統電源からの電力供給の停止を検知し、蓄電装置の蓄電電力が、発電停止状態で発電装置によって復電時刻までに消費される電力より小さい場合は、電力抑制制御を行うものであり、これにより、電力供給システムは、計画停電時における蓄電装置の過放電を抑制することとなり、蓄電装置の寿命を延ばすことができる。
【００２２】
第５の発明は、特に、第１〜４の発明のいずれか１つの発明において、制御器が、系統電源からの電力供給の再開を検知すると、発電装置が発電停止状態で消費する電力を低減する電力抑制制御を中断するものであり、これにより、停電中の発電装置による待機電力を削減することとなり、停電時における発電装置の待機電力による蓄電装置の電力消費を抑制することができる。
【００２３】
第６の発明は、蓄電した電力を電力負荷に供給する蓄電装置と、系統電源又は蓄電装置から供給される電力により起動し、発電した電力を電力負荷に供給する発電装置と、を備えた電力供給システムにおける電力制御方法であって、発電装置が発電停止状態である場合に、系統電源からの電力供給が停止すると、発電装置が発電停止状態で消費する電力を低減する電力抑制制御を行う電力抑制ステップを備えた、電力制御方法である。
【００２４】
上記電力制御方法により、電力供給システムは、停電時における発電装置の待機電力を削減することとなり、蓄電装置の電力消費を抑えることができる。
【００２５】
第７の発明は、特に、第６の発明において、停電からの復電時刻に関する信号が入力されるステップを、さらに備え、電力抑制ステップは、発電装置が発電停止状態である場合に、系統電源のからの電力供給の停止を検知し、蓄電装置の蓄電電力が発電停止状態で発電装置によって復電時刻までに消費される電力より小さい場合は、電力抑制制御を行うステップであるものであり、これにより、電力供給システムは、計画停電時における蓄電装置の過放電を抑制することとなり、蓄電装置の寿命を延ばすことができる。
【００２６】
第８の発明は、特に、第６又は第７の発明において、系統電源のからの電力供給の再開を検知すると、電力抑制制御を中断するステップを、さらに備えたものであり、これにより、電力供給システムは、停電時における発電装置の待機電力を削減することとなり、停電時における蓄電装置の電力消費を抑えることができる。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図８を参照して説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電力供給システムのブロック図である。図１に示されるように、本実施の形態の電力供給システム１００は、電力負荷１０２へ電力を供給する、蓄電装置１０３と、発電機４２１と制御器１０５を備える発電装置１０４と、分電盤１０６とを備える。なお、図１には、系統電源１０１も併せて図示している。
【００２９】
系統電源１０１は、分電盤１０６を介して電力負荷１０２、蓄電装置１０３、発電装置１０４に電力を供給する商用電源である。電力負荷１０２は、一般用コンセントに接続されたテレビ、エアコンなどの一般負荷であり、系統電源１０１が正常の場合に系統電源１０１、蓄電装置１０３および発電装置１０４から供給される交流電力を消費する機器である。蓄電装置１０３は、リチウムイオン電池、鉛蓄電池などの二次電池を用いている。
【００３０】
蓄電装置１０３は、分電盤１０６を介して系統電源１０１に接続され、系統電源１０１および発電装置１０４から供給される電力を蓄積することができると共に、その蓄積した電力を分電盤１０６に接続された電力負荷１０２および発電装置１０４に供給できる双方向インバータ等の変換機能を有する。さらに、蓄電装置１０３は、蓄電池の電圧値を計測し、電圧値から算出された蓄電電力を示す情報を出力する機能を有する。
【００３１】
また、発電装置１０４は、分電盤１０６を介して電力負荷１０２、蓄電装置１０３に接続され、発電を行う発電機４２１および発電機４２１を制御する制御器１０５を備える。例えば、発電装置１０４として、燃料電池発電装置（燃料電池システム）を用い、発電機４２１として、水素を主体とする燃料ガスと酸素から発電する燃料電池スタックなどを用いることができる。
【００３２】
発電装置１０４は、系統電源１０１または蓄電装置１０３から供給される電力により発電の開始または停止処理を行い、発電装置１０４は、発電した電力を、系統電源１０１が正常に電力を供給している場合は、系統電源１０１からの電力と重畳して電力負荷１０２または蓄電装置１０３に供給し、系統電源１０１が停電の場合は、電力負荷１０２および蓄電装置１０３に電力を供給する。
【００３３】
制御器１０５は、ＣＰＵ等に例示される演算処理部と、各制御動作を実行するためのプログラムを格納した、メモリ等から構成される記憶部を備え、演算処理部が、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行することにより、発電機４２１に関する各種の制御を行う。
【００３４】
また、制御器１０５は、蓄電装置１０３、分電盤１０６に接続され、蓄電装置１０３から出力される蓄電電力を示す情報を取得し、分電盤１０６に接続された系統電源１０１の停電を検出することができる。
【００３５】
分電盤１０６は、系統電源１０１、電力負荷１０２、蓄電装置１０３、発電装置１０４に接続され、電力負荷１０２、蓄電装置１０３、発電装置１０４への電力の分配を行う。
【００３６】
ここで、蓄電装置１０３と発電装置１０４の電力を系統電源１０１からの電力に重畳して電力負荷１０２に供給する運転状態は「連系運転」と称し、蓄電装置１０３と発電装置１０４からの電力のみを電力負荷１０２に供給する運転状態は「自立運転」と称す。
【００３７】
制御器１０５は、系統電源１０１の停電開始時、または停電復帰時において、連系運転
から自立運転へ、または自立運転から連携運転へ移行を制御する。
【００３８】
以上のように構成された本実施の形態における電力供給システム１００の動作および作用を説明する。はじめに、系統電源１０１が正常に電力を供給している場合の連携運転モードの電力供給システム１００の動作について説明する。
【００３９】
系統電源１０１が正常に電力を供給している場合は、系統電源１０１、蓄電装置１０３および発電装置１０４から電力負荷１０２へ電力が供給可能となるように分電盤１０６により分電される。
【００４０】
発電装置１０４は、発電開始後、系統電源１０１からの電力と重畳して電力負荷１０２および蓄電装置１０３へ電力を供給し、発電装置１０４の発電開始処理や停止処理は系統電源１０１からの電力供給により行う。
【００４１】
このとき、発電装置１０４の発電電力よりも電力負荷１０２の電力消費の方が大きいときは、発電装置１０４の発電電力は全て電力負荷１０２によって消費されるが、逆に、発電装置１０４の発電電力よりも電力負荷１０２の消費電力が小さいときは、余剰電力が発生するため、その余剰電力を蓄電装置１０３に充電する。
【００４２】
これにより、発電装置１０４の発電電力と電力負荷１０２の電力消費との関係により発生する余剰電力を有効に活用することができる。
【００４３】
次に、系統電源１０１が停電している場合の自立運転モードの電力供給システム１００の動作について説明する。
【００４４】
発電装置１０４は、制御器１０５が系統電源１０１の停電を検出すると、蓄電装置１０３と発電装置１０４と系統電源１０１からの電力を電力負荷１０２に供給する連系運転モードから、系統電源１０１を遮断し、蓄電装置１０３と発電装置１０４からの電力のみを電力負荷１０２に供給する自立運転モードへ移行する。
【００４５】
分電盤１０６は、系統電源１０１を遮断し、蓄電装置１０３と発電装置１０４からの電力のみを電力負荷１０２に供給するように電力を分配する。
【００４６】
系統電源１０１の停電を検出した制御器１０５は、発電装置１０４の運転モードを連系モードから自立運転モードへ切り替え、発電装置１０４で消費される電力は蓄電装置１０３から供給されるように制御する。
【００４７】
停電からの復電時には、制御器１０５は系統電源１０１の復電を検出して、電力供給システム１００を連携運転モードへと切り替える。発電装置１０４が発電中の場合は、発電装置１０４は、電力負荷１０２への電力供給を継続し、発電装置１０４の発電電力が電力負荷１０２の消費電力より大きい時は、その余剰電力を、蓄電装置１０３に充電する。
【００４８】
次に、停電時に発電装置１０４が発電停止中の場合の電力供給システム１００の動作について、図２を用いて説明する。
【００４９】
図２は、本実施の形態における発電装置１０４が発電停止中の電力供給システム１００の処理動作を示すフローチャートである。
【００５０】
この処理は、発電装置１０４が発電停止中に停電が発生した場合の発電装置１０４の電力抑制制御に関するもので、停電を検出し電力抑制制御への移行を判定するために一定の
時間間隔Ｔｐで繰り返し行われる。
【００５１】
本実施の形態では、時間間隔Ｔｐを１分とする。なお、時間間隔Ｔｐの設定は、発電装置１０４が電力抑制制御への移行を完了する時間より長い時間間隔１０秒以上、また、電力抑制の観点から１０分以下とする。
【００５２】
時間間隔Ｔｐを、発電装置１０４が電力抑制制御への移行を完了する時間より長い時間間隔１０秒以上とすることにより、不要な停電検出を抑制し、時間間隔Ｔｐを１０分以下とすることにより、停電を検出し電力抑制制御へ移行を開始する時間が短くなるため、発電装置１０４の待機電力による蓄電装置１０３の電力消費を抑制することができる。
【００５３】
図２に示すように、ステップＳ０１１において、制御器１０５は系統電源１０１の電力供給情報を取得し、停電を検出した場合（ステップＳ０１１でＹＥＳ）、処理がステップＳ０１２に進む。
【００５４】
ステップＳ０１２において、制御器１０５は、発電装置１０４の電力抑制制御を実施する。制御器１０５は発電機４２１の動作を停止させ、発電装置１０４による電力消費を抑制し、電力供給システム１００による電力消費を削減させる。
【００５５】
ステップＳ０１１において、制御器１０５が停電を検出しない場合（ステップＳ０１１でＮＯ）には、処理がステップＳ０１３に進む。
【００５６】
ステップＳ０１３において、制御器１０５は、発電装置１０４への電力抑制制御を中止する。制御器１０５は発電機４２１への電力供給を再開し、電力抑制制御を終了し、通常の制御状態へ復帰する。
【００５７】
以上のように、本発明の実施の形態１においては、電力供給システム１００は、停電時において、発電装置１０４が発電停止状態であるときに、発電装置１０４を電力抑制制御モードへ移行させることができる。
【００５８】
これにより、停電時において発電停止中の発電装置１０４の電力消費を抑制させ、発電停止状態の発電装置１０４により消費される電力を削減することとなり、停電時における蓄電装置１０３の電力消費を抑制した電力供給システム１００を提供することができる。
【００５９】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における電力供給システムのブロック図である。図３に示されるように、本実施の形態の電力供給システム１００は、電力負荷１０２へ電力を供給するため、蓄電装置１０３と、発電装置である燃料電池システム４００と、制御器１０５Ａと、分電盤１０６とを備える。なお、図３には、系統電源１０１も併せて図示している。
【００６０】
系統電源１０１は、分電盤１０６を介して電力負荷１０２、蓄電装置１０３、燃料電池システム４００に電力を供給する商用電源である。
【００６１】
電力負荷１０２は、一般用コンセントに接続されたテレビ、エアコンなどの一般負荷であり、系統電源１０１が正常の場合に系統電源１０１、蓄電装置１０３および燃料電池システム４００から供給される交流電力を消費する機器である。
【００６２】
蓄電装置１０３は、分電盤１０６を介して系統電源１０１に接続された、リチウムイオン電池、鉛蓄電池などの二次電池であって、系統電源１０１および燃料電池システム４０
０から供給される電力を蓄積することができる。
【００６３】
また、蓄電装置１０３は、その蓄積した電力を分電盤１０６に接続された電力負荷１０２および燃料電池システム４００に供給できる双方向インバータ等の変換機能を有する。さらに、蓄電装置１０３は、蓄電池の電圧値を計測し、電圧値から算出された蓄電電力を示す情報を制御器１０５Ａへ出力する機能を有する。
【００６４】
燃料電池システム４００は、分電盤１０６を介して電力負荷１０２、蓄電装置１０３に接続された発電装置であって、発電した電力を、系統電源１０１が正常の場合は、系統電源１０１からの電力と重畳して電力負荷１０２または蓄電装置１０３に供給し、系統電源１０１が停電の場合は、電力負荷１０２および蓄電装置１０３に電力を供給する。
【００６５】
さらに、燃料電池システム４００は、系統電源１０１または蓄電装置１０３から供給される電力により発電の開始または停止処理を行う。
【００６６】
制御器１０５Ａは、蓄電装置１０３、燃料電池システム４００、分電盤１０６に接続され、ＣＰＵ等に例示される演算処理部と、各制御動作を実行するためのプログラムを格納した、メモリ等から構成される記憶部を備える。
【００６７】
制御器１０５Ａは、演算処理部が、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行することにより、蓄電装置１０３、燃料電池システム４００、分電盤１０６に関する各種の制御を行う。例えば、系統電源１０１の停電を検出し、また、燃料電池システム４００の発電状態および蓄電装置１０３の蓄電電力に応じて燃料電池システム４００への電力供給や蓄電装置１０３の充放電を制御する機能を有する。
【００６８】
また、制御器１０５Ａは、蓄電装置１０３、燃料電池システム４００と分電盤１０６を制御し、系統電源１０１の停電開始時、または停電復帰時において、連系運転から自立運転へ、または自立運転から連携運転へ移行を制御する。
【００６９】
分電盤１０６は、系統電源１０１、電力負荷１０２、蓄電装置１０３、燃料電池システム４００に接続され、制御器１０５Ａからの制御により電力の分配を行う。
【００７０】
図４は、本実施の形態の電力供給システムにおける発電装置である燃料電池システム４００の概略図である。燃料電池システム４００は、改質器４０１、燃料電池４０２、パワーコンディショナ４０３、燃焼器４０４、安全確認用センサ４０５、回路基板４０６、換気ファン４０７、空気ブロア４０８、改質水ポンプ４０９、燃料ポンプ４１０から構成される。
【００７１】
改質器４０１は、都市ガス等の燃料と水から水素を生成するモジュールであり、生成した水素を燃料電池４０２へ供給する。燃料電池４０２は、水素と空気からＤＣ電力を発電するモジュールであり、発電したＤＣ電力を、パワーコンディショナ４０３へ供給する。
【００７２】
また、燃料電池４０２により発電に使用されなかった水素は、燃焼器４０４へ供給される。パワーコンディショナ４０３は、燃料電池４０２が発電したＤＣ電力をＡＣ電力へ変換し、一般の電力負荷へ供給する。
【００７３】
燃焼器４０４は、供給された水素を燃焼し、燃焼時に発生する燃焼熱を改質器４０１へ供給して改質器４０１を加熱し、改質器４０１を燃料と水から水素を発生させることが可能となる高温状態を保つ。
【００７４】
安全確認用センサ４０５は可燃ガスセンサやＣＯセンサなどであり、有害ガスの漏洩を監視し燃料電池システムの安全性を確保するために使用される。回路基板４０６は、ＣＰＵを含む回路基板であり、燃料電池システムの全体を制御するモジュールである。
【００７５】
換気ファン４０７は、燃料電池システムを換気し、燃焼器４０４より生じる燃焼排ガスを燃料電池システムから排気する。空気ブロア４０８は燃料電池４０２へ空気を供給し、改質水ポンプ４０９は改質器へ改質用水を供給し、燃料ポンプ４１０は改質器へ燃料を供給するために使用される。
【００７６】
燃料電池システムを作動させるには、安全確認用センサ４０５、回路基板４０６、換気ファン４０７、空気ブロア４０８、改質水ポンプ４０９、燃料ポンプ４１０を駆動させる電力が必要となり、また、発電停止中においても、安全確認用センサ４０５、回路基板４０６、換気ファン４０７などを駆動させるために電力が必要となる。
【００７７】
以上のように構成された本実施の形態における電力供給システム１００の動作および作用を説明する。
【００７８】
実施の形態１と同様に、蓄電装置１０３と燃料電池システム４００の電力を系統電源１０１からの電力に重畳して電力負荷１０２に供給する運転状態は「連系運転」と称し、蓄電装置１０３と燃料電池システム４００からの電力のみを電力負荷１０２に供給する運転状態は「自立運転」と称す。
【００７９】
はじめに、系統電源１０１が正常に電力を供給している場合の連携運転モードの電力供給システム１００の動作について説明する。
【００８０】
系統電源１０１が正常に電力を供給している場合は、系統電源１０１、蓄電装置１０３および燃料電池システム４００から電力負荷１０２へ電力が供給可能となるように分電盤１０６を制御、分電する。ここで、燃料電池システム４００は、発電開始後は、系統電源１０１からの電力と重畳して電力負荷１０２へ電力を供給し、発電開始処理や停止処理は系統電源１０１からの電力供給により行う。
【００８１】
このとき、燃料電池システム４００の発電電力よりも電力負荷１０２の電力消費の方が大きいときは、燃料電池システム４００の発電電力は全て電力負荷１０２によって消費される。
【００８２】
しかしながら、逆に、燃料電池システム４００の発電電力よりも電力負荷１０２の消費電力の方が小さいときは、余剰電力が発生するため、制御器１０５Ａは、燃料電池システム４００の発電電力と電力負荷１０２の電力消費情報を取得し、燃料電池システム４００の発電電力が電力負荷１０２の消費電力より大きい時、その余剰電力を、蓄電装置１０３に充電する。
【００８３】
これにより、燃料電池システム４００の発電電力と電力負荷１０２の電力消費との関係により発生する余剰電力を有効に活用することができる。
【００８４】
次に、系統電源１０１が停電の場合の自立運転モードの電力供給システム１００の動作について説明する。
【００８５】
電力供給システム１００は、制御器１０５Ａが系統電源１０１の停電を検出すると、蓄電装置１０３と燃料電池システム４００と系統電源１０１からの電力を電力負荷１０２に供給する連系運転モードから、系統電源１０１を遮断し、蓄電装置１０３と燃料電池シス
テム４００からの電力のみを電力負荷１０２に供給する自立運転モードへ移行する。
【００８６】
制御器１０５Ａは、系統電源１０１を遮断し、蓄電装置１０３と燃料電池システム４００からの電力のみを電力負荷１０２に供給するように分電盤１０６を制御し、燃料電池システム４００の運転モードを連系モードから自立運転モードへ切り替え、燃料電池システム４００で消費される電力は蓄電装置１０３から供給されるように制御する。
【００８７】
停電からの復電時には、制御器１０５Ａは系統電源１０１の復電を検出して、電力供給システム１００を連携運転モードへと切り替える。燃料電池システム４００が発電中の場合は、燃料電池システム４００は、電力負荷１０２への電力供給を継続し、燃料電池システム４００の発電電力が電力負荷１０２の消費電力より大きい時は、その余剰電力を、蓄電装置１０３に充電する。
【００８８】
停電時に燃料電池システム４００が発電中の場合は、燃料電池システム４００は発電を継続し、電力負荷１０２および蓄電装置１０３へ発電した電力の供給を継続する。
【００８９】
停電時に燃料電池システム４００が発電停止中の場合の電力供給システム１００の動作について、図５を用いて説明する。
【００９０】
図５は、本実施の形態における燃料電池システムが発電停止中の電力供給システム１００の処理動作を示すフローチャートである。この処理は、燃料電池システム４００が発電停止中に停電が発生した場合の燃料電池システム４００の電力抑制制御に関するもので、停電を検出し電力抑制制御への移行を判定するために一定の時間間隔Ｔｐで繰り返し行われる。
【００９１】
本実施の形態では、時間間隔Ｔｐを１分とする。なお、時間間隔Ｔｐの設定は、燃料電池システム４００が電力抑制制御への移行を完了する時間より長い時間間隔１０秒以上、また、電力抑制の観点から１０分以下とする。
【００９２】
時間間隔Ｔｐを燃料電池システム４００が電力抑制制御への移行を完了する時間より長い時間間隔１０秒以上とすることにより、不要な停電検出を抑制し、時間間隔Ｔｐを１０分以下とすることにより、停電を検出し電力抑制制御へ移行を開始する時間が短くなるため、燃料電池システム４００の待機電力による蓄電装置１０３の電力消費を抑制することができる。
【００９３】
図５に示すように、ステップＳ０２１において、制御器１０５Ａは系統電源１０１の電力供給情報を取得し、停電を検出した場合（ステップＳ０２１でＹＥＳ）、処理がステップＳ０２２に進む。
【００９４】
ステップＳ０２２において、制御器１０５Ａは、燃料電池システム４００へ電力抑制制御の実施信号を送信する。燃料電池システム４００は、電力抑制制御の実施信号を受信すると、燃料電池システム４００は安全確認用センサ４０５とその制御用の回路基板以外の動作を停止させ、燃料電池システム４００による電力消費を抑制する電力抑制制御を実施し、電力供給システム１００の電力消費を削減させる。
【００９５】
ステップＳ０２１において、制御器１０５Ａが停電を検出しない場合（ステップＳ０２１でＮＯ）には、処理がステップＳ０２３に進む。
【００９６】
ステップＳ０２３において、制御器１０５Ａは、燃料電池システム４００への電力抑制制御の中止信号を送信する。燃料電池システム４００は、電力抑制制御の中止信号を受信
すると、安全確認用センサ４０５以外への電力供給を再開して電力抑制制御を終了し、通常の制御状態へ復帰する。
【００９７】
以上のように、本発明の実施の形態２においては、電力供給システム１００は、停電時において、発電装置である燃料電池システム４００が発電停止状態であるときに、燃料電池システム４００を電力抑制制御モードへ移行させることができる。
【００９８】
これにより、停電時において、発電停止中の燃料電池システム４００の電力消費を抑制させ、発電停止状態の燃料電池システム４００により消費される電力を削減することとなり、停電時における蓄電装置１０３の電力消費を抑制した電力供給システム１００を提供することができる。
【００９９】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、前述の実施の形態２と同様に、発電装置が発電停止中に停電が発生した場合の電力供給システムの電力抑制制御に関するものである。
【０１００】
本実施の形態における電力供給システムは、図３に示す前述の実施の形態２と同じ構成要素から構成され、電力供給システム１００は、電力負荷１０２へ電力を供給するため、蓄電装置１０３と、発電装置である燃料電池システム４００と、制御器１０５Ａと、分電盤１０６とを備える。本実施の形態の構成は、実施の形態１と同様のため、説明を省略する。
【０１０１】
以上のように構成された本実施の形態における電力供給システム１００の動作および作用を説明する。系統電源１０１が正常に電力を供給している場合の連携運転モードの電力供給システム１００の動作は、実施の形態２と同様のため、説明を省略する。
【０１０２】
次に、燃料電池システム４００が発電停止中の場合の電力供給システム１００の動作について、図６を用いて説明する。図６は、本実施の形態における電力供給システム１００の処理動作を示すフローチャートである。
【０１０３】
この処理は、燃料電池システム４００が発電停止中に停電が発生した場合の燃料電池システム４００の電力抑制制御に関するもので、停電を検出し電力抑制制御への移行を判定するために一定の時間間隔Ｔｐで繰り返し行われる。
【０１０４】
本実施の形態では、時間間隔Ｔｐを１分とする。なお、時間間隔Ｔｐの設定は、燃料電池システム４００が電力抑制制御への移行を完了する時間より長い時間間隔１０秒以上、また、電力抑制の観点から１０分以下とする。
【０１０５】
時間間隔Ｔｐを燃料電池システム４００が電力抑制制御への移行を完了する時間より長い時間間隔１０秒以上とすることにより、不要な停電検出を抑制し、時間間隔Ｔｐを１０分以下とすることにより、停電を検出し電力抑制制御へ移行を開始する時間が短くなるため、燃料電池システム４００の待機電力による蓄電装置１０３の電力消費を抑制することができる。
【０１０６】
図６に示すように、ステップＳ０３１において制御器１０５Ａは系統電源１０１の電力供給情報を取得し、停電を検出した場合（ステップＳ０３１でＹＥＳ）、処理がステップＳ０３２に進む。
【０１０７】
ステップＳ０３２において、制御器１０５Ａは、燃料電池システム４００への電力供給を停止し、燃料電池システム４００により消費される電力を削減することにより、電力供
給システム１００の電力消費を削減させる。
【０１０８】
ステップＳ０３１において、制御器１０５Ａが停電を検出しない場合（ステップＳ０３１でＮＯ）には、処理がステップＳ０３３に進む。
【０１０９】
ステップＳ０３３において、制御器１０５Ａは、系統電源１０１から燃料電池システム４００への電力供給を再開し、燃料電池システム４００を通常の制御状態へ復帰させる。
【０１１０】
以上のように、本実施の形態においては、電力供給システムは、停電時において、発電装置である燃料電池システム４００が発電停止状態であるときに、燃料電池システム４００への電力供給を停止させることができる。これにより、停電時において発電停止中の燃料電池システム４００の電力消費を削減し、停電時における蓄電装置１０３の電力消費を抑えた電力供給システムを提供することができる。
【０１１１】
なお、本発明の実施の形態１〜３では、停電を検出時に電力抑制制御を実施するが、停電検出時に停電開始からの経過時間を記録し、停電開始からの停電経過時間が一定の時間Ｔｓへ到達した場合に、電力抑制制御を実施するようにしてもよい。
【０１１２】
時間Ｔｓは、電力抑制制御へ移行を判断する停電検出時からの時間であり、例えば１０分〜２４時間の間隔で設定する。これにより、停電開始からの復電時間が時間Ｔｓより短い場合は、発電装置は電力抑制制御へ移行しないため、短時間の停電が生じた場合に、電力抑制制御と電力抑制制御の停止を短時間に繰り返すことを防止することができる。
【０１１３】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４は、発電装置が発電停止中に停電が発生した場合の電力供給システムの電力抑制制御に関するものである。
【０１１４】
図７は、本実施の形態における電力供給システムのブロック図である。電力供給システム１００は、実施の形態２〜３と同様に、電力負荷１０２へ電力を供給するため、蓄電装置１０３と、発電装置である燃料電池システム４００と、制御器１０５Ａと、分電盤１０６と、外部情報入力器１０７とを備える。なお、図７において、前述の実施の形態１〜３と同じ構成要素には同じ符号を付与し、説明を省略する。
【０１１５】
前述の実施の形態２〜３との違いは、本実施の形態では、電力供給システム１００へ外部情報入力器１０７が追加された構成となり、また、制御器１０５Ａは運転時の時刻を判断する機能を有することである。
【０１１６】
外部情報入力器１０７は、停電発生が予測される停電発生情報を制御器１０５Ａに入力する。外部情報入力器１０７は、有線または無線でネットワークに接続され、系統電源１０１を管理する管理会社など遠隔値から停電情報を取得してもよい。
【０１１７】
以上のように構成された本実施の形態における電力供給システム１００の動作および作用を説明する。系統電源１０１が正常に電力を供給している場合の連携運転モードの電力供給システム１００の動作は、実施の形態２と同様のため、説明を省略する。
【０１１８】
発電装置である燃料電池システム４００が発電中の場合の電力供給システム１００の動作について、図８を用いて説明する。
【０１１９】
図８は、本実施の形態における発電装置である燃料電池システム４００が発電停止中の電力供給システム１００の処理動作を示すフローチャートである。この処理は、燃料電池
システム４００が発電停止中に停電が発生した場合の燃料電池システム４００の電力抑制制御に関するもので、停電を検出し電力抑制制御への移行を判定するために一定の時間間隔Ｔｐで繰り返し行われる。
【０１２０】
本実施の形態では、時間間隔Ｔｐを１分とする。なお、時間間隔Ｔｐの設定は、燃料電池システム４００が電力抑制制御への移行を完了する時間より長い時間間隔１０秒以上、また、電力抑制の観点から１０分以下とする。
【０１２１】
時間間隔Ｔｐを燃料電池システム４００が電力抑制制御への移行を完了する時間より長い時間間隔１０秒以上とすることにより、不要な停電検出を抑制し、時間間隔Ｔｐを１０分以下とすることにより、停電を検出し電力抑制制御へ移行を開始する時間が短くなるため、燃料電池システム４００の待機電力による蓄電装置１０３の電力消費を抑制することができる。
【０１２２】
図８に示すように、ステップＳ０４１において、制御器１０５Ａは系統電源１０１の電力供給情報を取得し、停電を検出した場合（ステップＳ０４１でＹＥＳ）、処理がステップＳ０４２に進む。
【０１２３】
ステップＳ０４２において、制御器１０５Ａは、蓄電装置１０３から蓄電電力情報を取得し、さらに、外部情報入力器１０７から停電予定期間（停電開始および復電時間）の停電情報を取得し、発電停止状態の燃料電池システム４００による待機電力と停電検出時から復電時までの時間間隔から停電終了までの間に必要となる電力（消費予定電力）を推定する。
【０１２４】
計画停電ではない場合では、外部情報入力器１０７から取得した停電予定期間と停電を検出した時間が整合しないが、停電時間は十分に長い時間、例えば２４時間、として消費予定電力として設定してもよい。また、計画停電でない停電推定時間は個別に設定してもよい。
【０１２５】
ステップＳ０４３において、蓄電装置１０３の蓄電電力が発電停止状態の燃料電池システム４００が消費予定電力より少ない場合（ステップＳ０４３でＹＥＳ）、処理がステップＳ０４４に進む。
【０１２６】
ステップＳ０４４において、制御器１０５Ａは、燃料電池システム４００へ電力供給を停止し、燃料電池システム４００により消費される電力を削減することにより、電力供給システム１００の電力消費を削減させる。
【０１２７】
ステップＳ０４１において、制御器１０５Ａが停電を検出しない場合（ステップＳ０４１でＮＯ）、または、ステップＳ０４３において、蓄電装置１０３の蓄電電力が発電停止状態の燃料電池システム４００が消費予定電力より多い場合（ステップＳ０４３でＮＯ）には、処理がステップＳ０４５に進む。
【０１２８】
ステップＳ０４５において、制御器１０５Ａは、系統電源１０１から燃料電池システム４００への電力供給を再開し、燃料電池システム４００を通常の制御状態へ復帰させる。
【０１２９】
以上のように、本実施の形態において、電力供給システム１００は、停電時において、蓄電装置１０３の蓄電電力が燃料電池システム４００の消費予定電力より少ない場合は、発電停止状態の燃料電池システム４００の待機電力を削減し、蓄電装置１０３の電力消費を抑えることにより、停電時における蓄電装置１０３の過放電を抑制することとなり、蓄電装置１０３の寿命を延ばすことができる。
【０１３０】
なお、実施の形態１〜４では、発電装置として燃料電池システムを例示したが、発電停止中も電力の供給が必要な発電装置であればよく、これに限定されるものではない。
【０１３１】
また、実施の形態１〜４では、系統電源が正常時と停電時において、蓄電装置及び発電装置または燃料電池システムは一般の電力負荷に電力を供給したが、電力負荷を系統電源が正常時に用いる一般の電力負荷と停電時に用いる自立電力負荷に分けても構わない。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
以上のように、本発明にかかる電力供給システムは、系統電源からの電力供給が無い場合に、発電装置の待機電力を抑制し、蓄電装置の蓄電電力の消費を抑制するため、外部への供給電力の量を多く確保できるため、停電時に電力供給を行いたい用途、例えば自立運転用蓄電装置を備えた家庭用燃料電池コージェネレーションシステムの用途にも適用できる。
【符号の説明】
【０１３３】
１００  電力供給システム
１０１  系統電源
１０２  電力負荷
１０３  蓄電装置
１０４  発電装置
１０５  制御器
１０５Ａ  制御器
１０６  分電盤
１０７  外部情報入力器
４００  燃料電池システム
４２１  発電機
【図１】
2016152744.tif 000003
【図２】
2016152744.tif 000004
【図３】
2016152744.tif 000005
【図４】
2016152744.tif 000006
【図５】
2016152744.tif 000007
【図６】
2016152744.tif 000008
【図７】
2016152744.tif 000009
【図８】
2016152744.tif 000010