(57)【要約】【課題】電力供給システムの自立運転時において自立負荷による消費電力又は自立負荷で利用可能な電力の値を取得できる電力供給システムの電力制御方法と電力供給システムとを、装置構成を複雑にすることなく低コストで提供する。【解決手段】自立運転の際に、制御部１ｂ２は、自立負荷リレー９を制御することによって燃料電池１ａの発電電力の自立負荷部２への供給を停止し、更に、燃料電池１ａの発電電力と余剰電力消費部４での消費電力とを略同一にした状態にて、電力調整部３において設定されている電力調整部３の調整値、及び当該調整値が設定されている状態での燃料電池１ａの発電電力、を測定し、更に、この測定結果に基づいて、電力調整部３の調整値と余剰電力消費部４での消費電力との対応関係を示す対応データＤ１を取得又は更新する。【選択図】図１
2016072106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池から外部系統電源が解列された状態で稼働する自立運転の際に、前記燃料電池の発電電力を消費する自立負荷部と、
前記自立運転の際に、前記発電電力のうち前記自立負荷部で消費されない余剰分の電力を消費する余剰電力消費部と、
所定の調整値を調整することによって、前記余剰電力消費部で消費される消費電力を調整する電力調整部と、
前記外部系統電源の電力と連系して稼働する通常運転と、前記発電電力のみで稼働する前記自立運転とを切り替える第１の切替部と、
前記発電電力の前記自立負荷部への供給の開始／停止を切り替える第２の切替部と、
前記第１の切替部及び前記第２の切替部を制御すると共に、前記自立運転が行われている場合であって前記発電電力が前記自立負荷部に供給されている際に前記発電電力が略一定となるように前記電力調整部を制御する制御部と、
を備える電力供給システムの電力制御方法であって、
前記自立運転の際に、前記制御部が、前記第２の切替部を制御することによって前記発電電力の前記自立負荷部への供給を停止する電力供給停止ステップと、
前記電力供給停止ステップによって前記発電電力と前記余剰電力消費部での前記消費電力とを略同一にした状態にて、前記制御部が、前記電力調整部において設定されている前記調整値、及び当該調整値が設定されている状態での前記発電電力、を測定する調整値／電力測定ステップと、
前記調整値／電力測定ステップでの測定結果に基づいて、前記制御部が、前記調整値と前記余剰電力消費部での前記消費電力との対応関係を示す対応データを取得又は更新するデータ取得／更新ステップと、
を備える電力供給システムの電力制御方法。
【請求項２】
前記調整値／電力測定ステップでは、前記制御部が、前記調整値を変化させることによって前記発電電力を定格電力に至るまで上昇させつつ、前記調整値の変化に伴って上昇する前記発電電力を測定し、
前記データ取得／更新ステップでは、前記制御部が、前記調整値／電力測定ステップでの測定結果を用いて、前記調整値の変化に伴って前記余剰電力消費部での前記消費電力が前記定格電力へ至るまでの、前記調整値と前記消費電力との対応関係を示す前記対応データを取得又は更新する、
請求項１に記載の電力供給システムの電力制御方法。
【請求項３】
前記調整値／電力測定ステップでは、前記制御部が、前記発電電力が定格電力となる前記調整値を測定し、
前記データ取得／更新ステップでは、前記制御部が、前記調整値／電力測定ステップで測定された前記発電電力が前記定格電力となる前記調整値を用いて、前記対応データを更新する、
請求項１に記載の電力供給システムの電力制御方法。
【請求項４】
前記電力調整部は、位相制御法、サイクル制御法及びパルス幅変調制御法の何れかの制御方法に基づいて、前記余剰電力消費部で消費される消費電力を調整する、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の電力供給システムの電力制御方法。
【請求項５】
前記データ取得／更新ステップ後の前記自立運転の際に、
前記制御部が、前記第２の切替部を制御することによって前記発電電力の前記自立負荷部への供給を開始する電力供給開始ステップと、
前記電力供給開始ステップの後に、前記制御部が、前記対応データと現在の前記調整値とを参照して、前記余剰電力消費部で消費される現在の消費電力を取得する消費電力取得ステップと、
前記制御部が、前記消費電力取得ステップにおいて取得した現在の消費電力、又は、当該現在の消費電力を定格電力から差し引いた値の何れかを報知する電力報知ステップとを更に備える、
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の電力供給システムの電力制御方法。
【請求項６】
前記制御部が、前記データ取得／更新ステップで取得又は更新した対応データにおいて、前記余剰電力消費部で消費される消費電力が前記調整値に対し予め設定されている範囲内に含まれない場合に、前記余剰電力消費部の温度に異常が生じていると判断する温度異常判断ステップを更に備える、
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の電力供給システムの電力制御方法。
【請求項７】
燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池から外部系統電源が解列された状態で稼働する自立運転の際に、前記燃料電池の発電電力を消費する自立負荷部と、
前記自立運転の際に、前記発電電力のうち前記自立負荷部で消費されない余剰分の電力を消費する余剰電力消費部と、
所定の調整値を調整することによって、前記余剰電力消費部で消費される消費電力を調整する電力調整部と、
前記外部系統電源の電力と連系して稼働する通常運転と、前記発電電力のみで稼働する前記自立運転とを切り替える第１の切替部と、
前記発電電力の前記自立負荷部への供給の開始／停止を切り替える第２の切替部と、
前記第１の切替部及び前記第２の切替部を制御すると共に、前記自立運転を行っている場合であって前記発電電力が前記自立負荷部に供給されている際に前記発電電力が略一定となるように前記電力調整部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記自立運転の際に、前記第２の切替部を制御することによって前記発電電力の前記自立負荷部への供給を停止する電力供給停止手段と、
前記電力供給停止手段によって前記発電電力と前記余剰電力消費部での前記消費電力とを略同一にした状態にて、前記電力調整部において設定されている前記調整値、及び当該調整値が設定されている状態での前記発電電力、を測定する調整値／電力測定手段と、
前記調整値／電力測定手段による測定結果に基づいて、前記調整値と前記余剰電力消費部での前記消費電力との対応関係を示す対応データを取得又は更新するデータ取得／更新手段と、
を備える電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給システムの電力制御方法、及び、電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、燃料電池発電装置に係る技術を開示する。燃料電池発電装置は、パワーコンディショナーとコンセントと保護装置と開閉装置と制御手段と検出器と制御手段と余剰電力処理ヒータとを備える。停電時には、保護装置によって異常が検知され、開閉装置が開かれて電力系統と本装置とが切り離されると共に、制御手段は、パワーコンディショナの制御を、電力系統連系運転における電力制御から、独立運転における電圧や周波数の制御に切り替える。コンセントの電力が検出器により電力値として検出され、その電力値の増減に合せて、制御手段を介して余剰電力処理ヒータの電力が減増されることにより、その減増を加味したパワーコンディショナの出力が予め定めた出力付近に維持され、安定される。
【０００３】
特許文献２は、燃料電池発電システムに係る技術を開示する。燃料電池発電システムは、燃料電池本体とインバータとヒータと運転制御手段とを備える。燃料電池本体は、水素と酸素とから電力を発生する。インバータは、燃料電池本体から発生する電力を直流から交流に変換する。ヒータは、外部の系統もしくはインバータからの電力を用いてシステム内の一部を加熱する。運転制御手段は、系統と連系する系統連系運転のほか、系統から独立した系統独立運転を行うことができる。運転制御手段は、系統停電時に、複数の切替手段を操作してインバータと系統とを結ぶ電路を遮断するとともに、インバータからヒータへ電力を供給する電路を形成し、ヒータ電力調節手段を操作してヒータへ供給される電力を位相制御により調節することによって、系統独立運転を実施する。
【０００４】
特許文献３は、電力供給システムに係る技術を開示する。電力供給システムは、制御装置を備え、電力系統において事故が発生したときには、燃料電池を電力系統から解列するように構成されている。制御装置は、燃料電池を電力系統から解列する過渡状態において、電力負荷装置の消費電力量が燃料電池の発電電力量と釣り合うように余剰電力調節用負荷器の消費電力量を調節すると共に複数の一般電力負荷器の消費電力量を零に調節し、そして、電力負荷装置の消費電力量と燃料電池の発電電力量とを釣り合わせながら、余剰電力調節用負荷器の消費電力量と燃料電池の発電電力量とを共に増大させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１５２９９７号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４３３４３号公報
【特許文献３】特開２００５−２６８１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の燃料電池システムを用いた電力供給システムは、外部系統電源が燃料電池から解列された状態で稼働する自立運転の際に燃料電池の発電電力を消費する自立負荷を備え、自立運転時における発電電力の変動を抑制し発電電力を定格電力に維持するために発電電力のうち自立負荷部で消費されない利用可能な余剰分の電力をヒータ等の抵抗に消費させる。この電力供給システムでは、従来のＣＴ（Current  Transformer）等の電流計測器を用いれば、自立運転時における自立負荷による現在の消費電力又は余剰分の電力を計測することが可能となる。しかしながら、ＣＴ等の電流計測器を用いる場合、電流計測器の設置スペースが燃料電池システムに必要となり、燃料電池システムの装置構成が複雑となるうえに高コストとなる。そこで、本発明の目的は、上記の事項を鑑みてなされたものであり、電力供給システムの自立運転時において自立負荷で利用可能な電力の値を取得できる電力供給システムの電力制御方法と電力供給システムとを、装置構成を複雑にすることなく低コストで提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電力供給システムの電力制御方法は、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池から外部系統電源が解列された状態で稼働する自立運転の際に、前記燃料電池の発電電力を消費する自立負荷部と、前記自立運転の際に、前記発電電力のうち前記自立負荷部で消費されない余剰分の電力を消費する余剰電力消費部と、所定の調整値を調整することによって、前記余剰電力消費部で消費される消費電力を調整する電力調整部と、前記外部系統電源の電力と連系して稼働する通常運転と、前記発電電力のみで稼働する前記自立運転とを切り替える第１の切替部と、前記発電電力の前記自立負荷部への供給の開始／停止を切り替える第２の切替部と、前記第１の切替部及び前記第２の切替部を制御すると共に、前記自立運転が行われている場合であって前記発電電力が前記自立負荷部に供給されている際に前記発電電力が略一定となるように前記電力調整部を制御する制御部とを備える電力供給システムの電力制御方法であって、前記自立運転の際に、前記制御部が、前記第２の切替部を制御することによって前記発電電力の前記自立負荷部への供給を停止する電力供給停止ステップと、前記電力供給停止ステップによって前記発電電力と前記余剰電力消費部での前記消費電力とを略同一にした状態にて、前記制御部が、前記電力調整部において設定されている前記調整値、及び当該調整値が設定されている状態での前記発電電力、を測定する調整値／電力測定ステップと、前記調整値／電力測定ステップでの測定結果に基づいて、前記制御部が、前記調整値と前記余剰電力消費部での前記消費電力との対応関係を示す対応データを取得又は更新するデータ取得／更新ステップと、を備える。本発明に係る電力制御方法によれば、自立運転が行われている場合に燃料電池の発電電力の自立負荷部への供給を停止し、燃料電池の発電電力と余剰電力消費部での消費電力とを略同一にした状態において、電力調整部の調整値と余剰電力消費部の消費電力との対応関係を示す対応データを取得又は更新するようにしたことで、自立運転が行われている場合に取得又は更新された最新の対応データに基づいて、自立運転時に利用可能な実際の本電力供給システムの正確な電力の値を取得することが可能となる。また、ここでの対応データとは、電力調整部の各調整値における実際の燃料電池の発電電力値との関係を示したデータのことである。従って、電流計測器等を用いる場合のように装置構成が複雑となることなく、低コストで対応データが得られる。また、理論上の計算値から算出した発電電力とは異なり、設置環境、動作温度、さらには電力供給システムの様々な要因から生じる発電誤差を考慮し、設置された環境下で実際に提供できる燃料電池の発電電力を正確に算出する事が可能となる。
【０００８】
本発明に係る電力供給システムの電力制御方法において、前記調整値／電力測定ステップでは、前記制御部が、前記調整値を変化させることによって前記発電電力を定格電力に至るまで上昇させつつ、前記調整値の変化に伴って上昇する前記発電電力を測定し、前記データ取得／更新ステップでは、前記制御部が、前記調整値／電力測定ステップでの測定結果を用いて、前記調整値の変化に伴って前記余剰電力消費部での前記消費電力が前記定格電力へ至るまでの、前記調整値と前記消費電力との対応関係を示す前記対応データを取得又は更新する。本発明に係る電力制御方法によれば、定格電力に至るまでの余剰電力消費部の消費電力と電力調整部の調整値との対応データが得られる。従って、この対応データを用いれば、電流計測器等を用いることなく、実際の本電力供給システムの自立運転中における定格電力に至るまでの余剰電力消費部の消費電力の変化を正確に取得することができる。
【０００９】
本発明に係る電力供給システムの電力制御方法において、前記調整値／電力測定ステップでは、前記制御部が、前記発電電力が定格電力となる前記調整値を測定し、前記データ取得／更新ステップでは、前記制御部が、前記調整値／電力測定ステップで測定された前記発電電力が前記定格電力となる前記調整値を用いて、前記対応データを更新する。本発明に係る電力制御方法によれば、余剰電力消費部の消費電力が定格電力となる電力調整部の調整値を用いて、対応データを更新できる。従って、対応データにおいて、余剰電力消費部の消費電力が定格電力となる電力調整部の調整値を特に実際の本電力供給システムの最新の値に設定することができる。
【００１０】
本発明に係る電力供給システムの電力制御方法において、前記電力調整部は、位相制御法、サイクル制御法及びパルス幅変調制御法の何れかの制御方法に基づいて、前記余剰電力消費部で消費される消費電力を調整する。本発明に係る方法によれば、電力調整部は、少なくとも、位相制御法、サイクル制御法及びパルス幅変調制御法の何れかの制御方法に基づいて、余剰電力消費部で消費される消費電力を調整できる。従って、電力調整部では、これら複数の制御方法のうち、設置した電力供給システムに適した好適な何れかの制御方法の利用が可能となる。
【００１１】
本発明に係る電力供給システムの電力制御方法は、前記データ取得／更新ステップ後の前記自立運転の際に、前記制御部が、前記第２の切替部を制御することによって前記発電電力の前記自立負荷部への供給を開始する電力供給開始ステップと、前記電力供給開始ステップの後に、前記制御部が、前記対応データと現在の前記調整値とを参照して、前記余剰電力消費部で消費される現在の消費電力を取得する消費電力取得ステップと、前記制御部が、前記消費電力取得ステップにおいて取得した現在の消費電力、又は、当該現在の消費電力を定格電力から差し引いた値の何れかを報知する電力報知ステップとを更に備える。本発明に係る電力制御方法によれば、燃料電池の発電電力が自立運転時に自立負荷部に供給がされている最中において、現在の余剰電力消費部の消費電力、又は、この消費電力を定格電力から差し引いた値の何れかの電力の値を例えば貯湯槽等の機器に報知できる。従って、ユーザは、制御部から電力の値を報知されたこの機器を介して、自立運転時における現在の余剰電力消費部の消費電力、又は、この消費電力を定格電力から差し引いた値の何れかの電力の値を、現時点において更に利用可能な電力として確認できる。ここでの報知とは、表示、音声出力、印字機能を介してユーザに対して、実際の消費可能な電力値を伝達することが可能となる。
【００１２】
本発明に係る電力供給システムの電力制御方法は、前記制御部が、前記データ取得／更新ステップで取得又は更新した対応データにおいて、前記余剰電力消費部で消費される消費電力が前記調整値に対し予め設定されている範囲内に含まれない場合に、前記余剰電力消費部の温度に異常が生じていると判断する温度異常判断ステップを更に備える。本発明に係る電力制御方法によれば、対応データを用いて、余剰電力消費部の温度状態を確認できる。従って、対応データを用いれば、温度検出器等を別途に用いることなく、余剰電力消費部の温度異常の検出が可能となる。尚、温度以外でも出力電圧の異常を検出する事も可能となる。
【００１３】
本発明に係る電力供給システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池から外部系統電源が解列された状態で稼働する自立運転の際に、前記燃料電池の発電電力を消費する自立負荷部と、前記自立運転の際に、前記発電電力のうち前記自立負荷部で消費されない余剰分の電力を消費する余剰電力消費部と、所定の調整値を調整することによって、前記余剰電力消費部で消費される消費電力を調整する電力調整部と、前記外部系統電源の電力と連系して稼働する通常運転と、前記発電電力のみで稼働する前記自立運転とを切り替える第１の切替部と、前記発電電力の前記自立負荷部への供給の開始／停止を切り替える第２の切替部と、前記第１の切替部及び前記第２の切替部を制御すると共に、前記自立運転を行っている場合であって前記発電電力が前記自立負荷部に供給されている際に前記発電電力が略一定となるように前記電力調整部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記自立運転の際に、前記第２の切替部を制御することによって前記発電電力の前記自立負荷部への供給を停止する電力供給停止手段と、前記電力供給停止手段によって前記発電電力と前記余剰電力消費部での前記消費電力とを略同一にした状態にて、前記電力調整部において設定されている前記調整値、及び当該調整値が設定されている状態での前記発電電力、を測定する調整値／電力測定手段と、前記調整値／電力測定手段による測定結果に基づいて、前記調整値と前記余剰電力消費部での前記消費電力との対応関係を示す対応データを取得又は更新するデータ取得／更新手段と、を備える。本発明に係る電力供給システムによれば、自立運転が行われている場合に燃料電池の発電電力の自立負荷部への供給を停止し、燃料電池の発電電力と余剰電力消費部での消費電力とを略同一にした状態において、電力調整部の調整値と余剰電力消費部の消費電力との対応関係を示す対応データを取得又は更新するようにしたことで、自立運転が行われている場合に取得又は更新された最新の対応データに基づいて、自立運転時に利用可能な実際の本電力供給システムの正確な電力の値を取得することが可能となる。また、ここでの対応データとは、電力調整部の各調整値における実際の燃料電池の発電電力値との関係を示したデータのことである。従って、電流計測器等を用いる場合のように装置構成が複雑となることなく、低コストで対応データが得られる。また、理論上の計算値から算出した発電電力とは異なり、設置環境、動作温度、さらには発電システムの様々な要因から生じる発電誤差を考慮し、設置された環境下で実際に提供できる燃料電池の発電電力を正確に算出する事が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電力供給システムの自立運転時において自立負荷による消費電力又は自立負荷で利用可能な電力の値を取得できる電力供給システムの電力制御方法と電力供給システムとを、装置構成を複雑にすることなく低コストで提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施形態に係る電力供給システムの構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、実施形態に係る電力供給システムの制御部の機能を示す図である。
【図３】図３は、実施形態に係る電力供給システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図４は、実施形態に係る電力供給システムの電力制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】図５は、実施形態に係る電力供給システムの電力制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】図６は、実施形態に係る電力供給システムの電力制御方法に用いられる対応データを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、可能な場合には、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。実施形態に係る電力供給システム１００は、図１に示すように、燃料電池装置１と、自立負荷部２と、電力調整部３と、余剰電力消費部４と、外部系統電源５と、住宅内負荷６と、分電盤７と、電力系統リレー８と（第１の切替部）、自立負荷リレー９（第２の切替部）と、信号線１０と、貯湯槽１１と、リモコン装置１２とを備える。電力供給システム１００の各構成は、外部系統電源５を除き、同じ住宅内又はその敷地内に、設けられている。
【００１７】
燃料電池装置１は、燃料電池１ａと、パワーコンディショナ１ｂと、コントローラ１ｃとを備える。パワーコンディショナ１ｂは、メモリ１ｂ１と、制御部１ｂ２とを備える。メモリ１ｂ１は、対応データＤ１を格納する。対応データＤ１は、電力調整部３の調整値と余剰電力消費部４で消費される消費電力との対応関係を示すデータである。電力調整部３の調整値は、余剰電力消費部４で消費される消費電力を調整するためのものである。制御部１ｂ２は、メモリ１ｂ１のデータの読み出し／書き込みを行う。制御部１ｂ２は、メモリ１ｂ１に対し、対応データＤ１の読み出し、書き込み、及び更新を行う。
【００１８】
燃料電池１ａは、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う。パワーコンディショナ１ｂは、燃料電池１ａの発電電力を、自立負荷部２や住宅内負荷６で用いることができるように調整する装置である。自立負荷部２は、電力供給システム１００の自立運転の際に、燃料電池１ａの発電電力を消費する。自立負荷部２は、外部系統電源５の停電時においても、継続して稼働することが要求される電気機器であり、例えば、電灯、冷蔵庫等が考えられる。自立運転とは、燃料電池１ａから商用の外部系統電源５が解列された状態で、電力供給システム１００を稼働することである。住宅内負荷６は、燃料電池装置１が設置されている住宅内の各種の電気機器である。
【００１９】
制御部１ｂ２は、パワーコンディショナ１ｂから分電盤７に向けて出力される燃料電池１ａの発電電力の値を、パワーコンディショナ１ｂの電力検出装置（図示略）を介して検出する。制御部１ｂ２は、電力供給システム１００の自立運転時であって燃料電池１ａの発電電力が自立負荷部２に供給されている際に、燃料電池１ａの発電電力の値に基づいて、信号線１０を介して、燃料電池１ａの発電電力が略一定（後述の定格電力Ｅｒ）となるように、電力調整部３の動作（下記の調整値の調整）を制御する。制御部１ｂ２は、電力調整部３の現在の調整値を、例えば制御部１ｂ２のＲＯＭ等のメモリにおいて、燃料電池１ａの発電電力の現在の値と共に、管理する。
【００２０】
電力調整部３は、所定の調整値を調整することによって、余剰電力消費部４で消費される消費電力を調整する。電力調整部３は、位相制御法、サイクル制御法、パルス幅変調制御法その他の各種の制御方法に基づいて、余剰電力消費部４で消費される消費電力を調整する。電力調整部３の調整値は、位相制御法の場合には位相であり、サイクル制御法の場合にはサイクル数であり、パルス幅変調制御法の場合にはパルス幅である。電力調整部３は、例えば、ＳＳＲ（Solid  State  Relay）等である。
【００２１】
余剰電力消費部４は、電力供給システム１００の自立運転の際に、燃料電池１ａの発電電力のうち自立負荷部２で消費されない余剰分の電力を消費する。余剰電力消費部４の現時点での消費電力（自立負荷部２で消費されていない余剰分の電力）は、自立負荷部２等において同時点で利用可能な電力である。余剰電力消費部４は、例えばヒータ装置等である。
【００２２】
制御部１ｂ２は、信号線１０を介して、電力系統リレー８と、自立負荷リレー９とのそれぞれの動作（オン・オフ）を制御する。電力系統リレー８は、オン・オフの動作によって、外部系統電源５の電力と連系して稼働する通常運転と、燃料電池１ａの発電電力のみで稼働する自立運転とを切り替える。電力供給システム１００の自立運転時には、電力系統リレー８はオフとなっている。自立負荷リレー９は、オン・オフの動作によって、燃料電池１ａの発電電力の自立負荷部２への供給の開始／停止を切り替える。
【００２３】
制御部１ｂ２は、図２に示すように、機能的には、電力供給停止手段ｆ１と、調整値／電力測定手段ｆ２と、データ取得／更新手段ｆ３と、電力供給開始手段ｆ４と、消費電力取得手段ｆ５と、電力報知手段ｆ６と、温度異常判断手段ｆ７とを備える。電力供給停止手段ｆ１と、調整値／電力測定手段ｆ２と、データ取得／更新手段ｆ３と、電力供給開始手段ｆ４と、消費電力取得手段ｆ５と、電力報知手段ｆ６と、温度異常判断手段ｆ７とは、何れも、制御部１ｂ２のＣＰＵが制御部１ｂ２のＲＯＭ等のメモリに格納されたコンピュータソフトウェアを実行することによって実現される機能である。制御部１ｂ２のＣＰＵは、特に、電力供給停止手段ｆ１と、調整値／電力測定手段ｆ２と、データ取得／更新手段ｆ３と、電力供給開始手段ｆ４と、消費電力取得手段ｆ５と、電力報知手段ｆ６と、温度異常判断手段ｆ７とを用いて、図３〜図５のそれぞれのフローチャートに示す処理を実行する。
【００２４】
電力供給停止手段ｆ１は、電力供給システム１００の自立運転の際に、自立負荷リレー９を制御することによって燃料電池１ａの発電電力の自立負荷部２への供給を停止する。調整値／電力測定手段ｆ２は、電力供給システム１００の自立運転の際に、電力供給停止手段ｆ１によって燃料電池１ａの発電電力と余剰電力消費部４での消費電力とを略同一にした状態にて、電力調整部３において設定されている調整値、及び当該調整値が設定されている状態での燃料電池１ａの発電電力、を測定する。データ取得／更新手段ｆ３は、調整値／電力測定手段ｆ２による測定結果に基づいて、電力調整部３の調整値と余剰電力消費部４での消費電力との対応関係を示す対応データＤ１を取得又は更新する。
【００２５】
具体的には、調整値／電力測定手段ｆ２は、例えば、電力供給システム１００の自立運転の開始時、更には電力供給システム１００の自立運転中に自立負荷部２に過負荷が生じた時、等の各種のタイミングで、電力調整部３の調整値を変化させることによって燃料電池１ａの発電電力をゼロ値から定格電力Ｅｒ（図６を参照）に至るまで上昇させつつ、この調整値の変化に伴って上昇する燃料電池１ａの発電電力を測定することができる。定格電力Ｅｒは、例えば３５０［Ｗ］の程度である。この場合に、データ取得／更新手段ｆ３は、調整値／電力測定手段ｆ２によって得られる測定結果を用いて、電力調整部３の調整値の変化に伴って余剰電力消費部４での消費電力が定格電力Ｅｒへ至るまでの、電力調整部３の調整値と余剰電力消費部４での消費電力との対応関係を示す対応データＤ１を取得又は更新することができる。
【００２６】
なお、制御部１ｂ２が対応データＤ１を取得又は更新するとは、すなわち、制御部１ｂ２が、対応データＤ１を取得し、メモリ１ｂ１に格納するが、対応データＤ１の取得前にメモリ１ｂ１に既に対応データが格納されている場合には、取得した対応データＤ１を用いてメモリ１ｂ１の対応データを更新する、という意味である（以下、同様）。
【００２７】
また、調整値／電力測定手段ｆ２は、電力供給システム１００の自立運転中に自立負荷部２に過負荷が生じた時には、特に、燃料電池１ａの発電電力が定格電力Ｅｒとなる電力調整部３の調整値を測定することができる。この場合に、データ取得／更新手段ｆ３は、調整値／電力測定手段ｆ２によって測定された燃料電池１ａの発電電力が定格電力Ｅｒとなる電力調整部３の調整値を用いて、メモリ１ｂ１に格納されている対応データＤ１の一部（定格電力Ｅｒにおけるデータ）を更新することができる。
【００２８】
電力供給開始手段ｆ４は、データ取得／更新手段ｆ３による対応データＤ１の取得／更新の後における電力供給システム１００の自立運転の際に、自立負荷リレー９を制御することによって燃料電池１ａの発電電力の自立負荷部２への供給を開始する。消費電力取得手段ｆ５は、電力供給開始手段ｆ４による燃料電池１ａの発電電力の自立負荷部２への供給の開始の後に、対応データＤ１と現在の電力調整部３の調整値とを参照して、余剰電力消費部４で消費される現在の消費電力を取得する。
【００２９】
電力報知手段ｆ６は、消費電力取得手段ｆ５によって取得された現在の余剰電力消費部４の消費電力（自立負荷部２等において現時点で利用可能な電力に対応する値）、又は、当該現在の余剰電力消費部４の消費電力を定格電力Ｅｒから差し引いた値（自立負荷部２の現時点での消費電力に対応する値）の何れかを、コントローラ１ｃを介して、例えば貯湯槽１１のコントローラ１１ａ等に報知する。
【００３０】
コントローラ１ｃは、ＣＰＵ、ＲＯＭ等を備え、パワーコンディショナ１ｂの制御部１ｂ２と、貯湯槽１１のコントローラ１１ａ等の機器との間の通信を制御する。貯湯槽１１は、コントローラ１１ａを備える。コントローラ１１ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭ等を備え、貯湯槽１１の制御、及び、リモコン装置１２とコントローラ１ｃとの間の通信の制御等を行う。
【００３１】
次に、図３〜図５を参照して、実施形態に係る電力供給システム１００の電力制御方法について説明する。まず図３のフローチャートを説明する。図３のフローチャートは、ステップＳ１〜Ｓ７を備える。ステップＳ１において、制御部１ｂ２は、電力系統リレー８をオンにして電力供給システム１００の通常運転を開始する。電力供給システム１００の通常運転とは、燃料電池装置１からの電力と外部系統電源５からの電力とを住宅内負荷６に供給する運転である。
【００３２】
ステップＳ１の後に、制御部１ｂ２は、外部系統電源５が停電したか否かを常時に監視し（ステップＳ２：ＮＯ）、外部系統電源５が停電したことを確認した場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ステップＳ３に移行し、電力系統リレー８をオフにして電力供給システム１００の自立運転を開始する。以降、電力供給システム１００の自立運転中には電力系統リレー８はオフとなっている。ステップＳ３の後、制御部１ｂ２は、対応データＤ１の取得又は更新する処理を行う（ステップＳ４）。ステップＳ４によって、メモリ１ｂ１には、最新の対応データＤ１が格納される。ステップＳ４における制御部１ｂ２の動作の詳細を、図４のフローチャートに示す。図４のフローチャートの説明は後述する。
【００３３】
ステップＳ４の後、制御部１ｂ２は、メモリ１ｂ１に格納されている対応データＤ１と電力調整部３の現在の調整値とを参照して、現在の余剰電力消費部４の消費電力（自立負荷部２等において現時点で利用可能な電力に対応する値）、又は、当該現在の余剰電力消費部４の消費電力を定格電力Ｅｒから差し引いた値（自立負荷部２の現時点での消費電力に対応する値）の何れかの電力の値を、貯湯槽１１のコントローラ１１ａ等の機器に報知する（ステップＳ５）。ステップＳ５における制御部１ｂ２の動作の詳細を、図５のフローチャートに示す。図５のフローチャートの説明は後述する。
【００３４】
ステップＳ５の後、制御部１ｂ２は、自立負荷部２に過負荷が生じたか否かを判定する（ステップＳ６）。制御部１ｂ２は、ステップＳ６において、自立負荷部２に過負荷が生じたことを確認すると（ステップＳ６：ＹＥＳ）、ステップＳ４に再び移行して、対応データＤ１の取得又は更新する処理を行う。制御部１ｂ２は、ステップＳ６において、自立負荷部２に過負荷が生じていないことを確認すると（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ７に移行して、外部系統電源５が復電したか否かを確認する。
【００３５】
制御部１ｂ２は、ステップＳ７において、外部系統電源５が復電したことを確認すると（ステップＳ７：ＹＥＳ）、ステップＳ１に移行して、電力供給システム１００の通常運転を再開する。制御部１ｂ２は、ステップＳ７において、外部系統電源５が復電していないことを確認すると（ステップＳ７：ＮＯ）、ステップＳ５に移行して、コントローラ１１ａ等の機器への電力の報知を続ける。
【００３６】
次に、図４のフローチャートを説明する。図４のフローチャートは、図３のステップＳ４における制御部１ｂ２の動作の詳細を示している。図４のフローチャートは、ステップＳ４１〜Ｓ４４を備える。ステップＳ４３は、ステップＳ４３ａ，Ｓ４３ｂを備える。ステップＳ４４は、ステップＳ４４ａ，Ｓ４４ｂを備える。
【００３７】
まず、電力供給停止手段ｆ１は、図３のステップＳ３の後、電力供給システム１００の自立運転の際に自立負荷リレー９を制御して自立負荷リレー９をオフにすることによって、燃料電池１ａの発電電力の自立負荷部２への供給を停止する（ステップＳ４１；電力供給停止ステップ）。ステップＳ４１によって、電力系統リレー８と共に自立負荷リレー９がオフとなり、従って、燃料電池１ａの発電電力と余剰電力消費部４での消費電力とが略同一となる。
【００３８】
ステップＳ４１の後に、制御部１ｂ２は、対応データＤ１を取得又は更新する（選択肢Ａ）、或いは、定格電力Ｅｒとなる電力調整部３の調整値を取得しこの調整値を用いて対応データＤ１の一部（定格電力Ｅｒにおけるデータ）を更新する（選択肢Ｂ）、の何れかの選択肢を選択する（ステップＳ４２）。選択肢Ａ，Ｂの何れを選択するかを決定するための指標は、制御部１ｂ２のＲＯＭ等に予め格納されている。制御部１ｂ２は、ステップＳ４２において、選択肢Ａ，Ｂの何れかを、この指標を用いて選択する。例えば、指標が示す許容範囲内に対応データＤ１が入っている場合や電力供給システム１００の自立運転の開始時等には、選択肢Ａを選択してその対応データＤ１を取得又は更新する。一方、指標が示す許容範囲内から対応データＤ１の一部（例えば発電電力が定格電力となる調整値）が明らかに外れている場合等には、選択肢Ｂを選択してその対応データＤ１の一部を更新するものである。
【００３９】
制御部１ｂ２は、電力供給システム１００の自立運転の開始時に（ステップＳ３から直接にステップＳ４に移行した場合）、ステップＳ４２において、選択肢Ａを選択する。制御部１ｂ２は、電力供給システム１００の自立運転中に自立負荷部２に過負荷が生じた時に（ステップＳ６：ＹＥＳの場合）、ステップＳ４２において、選択肢Ａ又は選択肢Ｂのうち上記基準データに予め設定された選択肢を選択する。
【００４０】
ステップＳ４２の後に、調整値／電力測定手段ｆ２は、ステップＳ４３に移行して、ステップＳ４１によって燃料電池１ａの発電電力と余剰電力消費部４での消費電力とを略同一にした状態にて、電力調整部３において設定されている調整値、及び当該調整値が設定されている状態での燃料電池１ａの発電電力、を測定する（ステップＳ４３；調整値／電力測定ステップ）。
【００４１】
ステップＳ４３の内容を具体的に説明する。制御部１ｂ２がステップＳ４２において選択肢Ａを選択した場合、調整値／電力測定手段ｆ２は、ステップＳ４３においてステップＳ４３ａを実行し、電力調整部３の調整値を変化させることによって燃料電池１ａの発電電力を定格電力Ｅｒに至るまで上昇させつつ、電力調整部３の調整値の変化に伴って上昇する燃料電池１ａの発電電力を測定する。また、制御部１ｂ２がステップＳ４２において選択肢Ｂを選択した場合、調整値／電力測定手段ｆ２は、ステップＳ４３においてステップＳ４３ｂを実行し、燃料電池１ａの発電電力が定格電力Ｅｒとなる電力調整部３の調整値を測定する。
【００４２】
ステップＳ４３の後、データ取得／更新手段ｆ３は、ステップＳ４３での測定結果に基づいて、対応データＤ１を取得又は更新し（ステップＳ４４；データ取得／更新ステップ）、図３に示すステップＳ５に移行する。
【００４３】
ステップＳ４４の内容を具体的に説明する。制御部１ｂ２がステップＳ４２において選択肢Ａを選択した場合、データ取得／更新手段ｆ３は、ステップＳ４３ａの後に、ステップＳ４４においてステップＳ４４ａを実行し、ステップＳ４３ａでの測定結果を用いて、電力調整部３の調整値の変化に伴って余剰電力消費部４での消費電力が定格電力Ｅｒへ至るまでの、電力調整部３の調整値と余剰電力消費部４の消費電力との対応関係を示す対応データＤ１を取得又は更新する。また、制御部１ｂ２がステップＳ４２において選択肢Ｂを選択した場合、データ取得／更新手段ｆ３は、ステップＳ４３ｂの後に、ステップＳ４４においてステップＳ４４ｂを実行し、ステップＳ４３ｂで測定された燃料電池１ａの発電電力が定格電力Ｅｒとなる電力調整部３の調整値を用いて、メモリ１ｂ１に格納されている対応データＤ１を更新する。
【００４４】
次に、図５のフローチャートを説明する。図５のフローチャートは、図３のステップＳ５における制御部１ｂ２の動作の詳細を示している。図５のフローチャートは、ステップＳ５１〜Ｓ５３を備える。まず、電力供給開始手段ｆ４は、図３のステップＳ４の後（図４のステップＳ３３の後）、自立負荷リレー９を制御して自立負荷リレー９をオンにすることによって、燃料電池１ａの発電電力の自立負荷部２への供給を開始する（ステップＳ５１；電力供給開始ステップ）。
【００４５】
ステップＳ５１の後、消費電力取得手段ｆ５は、メモリ１ｂ１に格納されている対応データＤ１と現在の電力調整部３の調整値とを参照して、余剰電力消費部４で消費される現在の消費電力を取得する（ステップＳ５２；消費電力取得ステップ）。ステップＳ５２の後、電力報知手段ｆ６は、ステップＳ５２において取得した現在の余剰電力消費部４の消費電力（自立負荷部２等において現時点で利用可能な電力に対応する値）、又は、当該現在の余剰電力消費部４の消費電力を定格電力Ｅｒから差し引いた値（自立負荷部２の現時点での消費電力に対応する値）、の何れかの電力の値を、コントローラ１ｃを介して、例えば貯湯槽１１のコントローラ１１ａ等に報知する（ステップＳ５３；電力報知ステップ）。
【００４６】
例えば、貯湯槽１１のコントローラ１１ａは、余剰電力消費部４の現在の消費電力、又は当該現在の余剰電力消費部４の消費電力を定格電力Ｅｒから差し引いた値、の何れかの電力の値を電力報知手段ｆ６から受けると、この情報をリモコン装置１２に送信し、リモコン装置１２は、リモコン装置１２の表示装置にこの情報を表示する。ユーザは、電力供給システム１００の自立運転時において、余剰電力消費部４の現在の消費電力又は現在の自立負荷部２の消費電力を、リモコン装置１２の表示装置を介して確認することができる。従って、ユーザは、電力供給システム１００の自立運転時において更に利用可能な電力を常時確認できるので、定格電力Ｅｒの範囲内で効率良く住宅内の電気機器を利用できる。尚、本実施例では報知手段として表示装置を利用した場合で説明したが、その他の音声出力、印字機能を介してユーザに対して、実際の消費可能な電力値をユーザに伝達することも可能である。
【００４７】
上記で説明した電力供給システム１００によれば、電力供給システム１００で自立運転が行われている場合に燃料電池１ａの発電電力の自立負荷部２への供給を停止し、燃料電池１ａの発電電力と余剰電力消費部４での消費電力とを略同一にした状態において、電力調整部３の調整値と余剰電力消費部４の消費電力との対応関係を示す対応データＤ１を取得又は更新するようにしたことで、自立運転が行われている場合に取得又は更新された最新の対応データＤ１に基づいて、自立運転時に利用可能な実際の電力供給システム１００の正確な電力の値を取得することが可能となる。また、ここでの対応データＤ１とは、電力調整部３の各調整値における実際の燃料電池１ａの発電電力値との関係を示したデータのことである。従って、電流計測器等を用いる場合のように装置構成が複雑となることなく、低コストで対応データＤ１が得られる。また、理論上の計算値から算出した発電電力とは異なり、設置環境、動作温度、さらには電力供給システム１００の様々な要因から生じる発電誤差を考慮し、設置された環境下で実際に提供できる燃料電池１ａの発電電力を正確に算出する事が可能となる。
【００４８】
更に、データ取得／更新手段ｆ３によって、燃料電池１ａの定格電力Ｅｒに至るまでの余剰電力消費部４の消費電力と電力調整部３の調整値との対応データＤ１が得られる。従って、この対応データを用いれば、電流計測器等を用いることなく、実際の電力供給システム１００の自立運転中における定格電力に至るまでの余剰電力消費部の消費電力の変化を正確に取得することができる。従って、この対応データＤ１を用いれば、電流計測器等を用いることなく、電力供給システム１００の自立運転中において定格電力Ｅｒに至るまでの余剰電力消費部４の消費電力を取得できる。
【００４９】
更に、データ取得／更新手段ｆ３によって、余剰電力消費部４の消費電力が定格電力Ｅｒとなる電力調整部３の調整値を用いて、対応データＤ１を更新できる。従って、対応データＤ１において、余剰電力消費部４の消費電力が定格電力Ｅｒとなる電力調整部３の調整値を特に実際の電力供給システム１００の最新の値に設定することができる。
【００５０】
更に、電力調整部３は、少なくとも、位相制御法、サイクル制御法及びパルス幅変調制御法の何れかの制御方法に基づいて、余剰電力消費部４で消費される消費電力を調整できる。従って、電力調整部３では、これら複数の制御方法のうち、設置した電力供給システム１００に適した好適な何れかの制御方法の利用が可能となる。
【００５１】
更に、電力報知手段ｆ６によって、燃料電池１ａの発電電力が電力供給システム１００の自立運転時に自立負荷部２に供給がされている最中において、現在の余剰電力消費部４の消費電力、又は、この消費電力を定格電力Ｅｒから差し引いた値の何れかの電力の値を、例えば貯湯槽１１等の機器に報知できる。従って、ユーザは、電力報知手段ｆ６から電力の値を報知された貯湯槽１１等の機器を介して、自立運転時における現在の余剰電力消費部４の消費電力、又は、この消費電力を定格電力Ｅｒから差し引いた値の何れかの電力の値を、現時点において更に利用可能な電力として確認できる。ここでの報知とは、表示、音声出力、印字機能を介してユーザに対して、実際の消費可能な電力値を伝達することが可能となる。
【００５２】
以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【００５３】
例えば、制御部１ｂ２は、図３のステップＳ４（データ取得／更新ステップ）で取得又は更新した対応データＤ１において、余剰電力消費部４で消費される消費電力が電力調整部３の調整値に対し予め設定されている範囲内に含まれない場合に、余剰電力消費部４の温度に異常が生じていると判断する処理（温度異常判断ステップ）をステップＳ４の後に行ってもよい。図６を参照して具体的に説明すると、図３のステップＳ４（データ取得／更新ステップ）で取得又は更新した対応データＤ１（図６の実線部）において、余剰電力消費部４で消費される消費電力（電力Ｅ１）が電力調整部３の調整値の値Ｃ１（値Ｃ１は、予め設定された値であり、複数であっても良い。）に対し予め設定されている余剰電力消費部４の消費電力の範囲内（Ｅ２−Ｌ１以上且つＥ２＋Ｌ２以下の範囲であり、電力Ｅ２は消費電力であり、幅Ｌ１、幅Ｌ２は電力の幅である。）に含まれていない場合に、制御部１ｂ２は、ステップＳ４の後に、余剰電力消費部４の温度に異常が生じていると判断する処理を行う。なお、当該範囲内に含まれている対応データの例として、破線の対応データＤ２が図６に示されている。なお、幅Ｌ１、幅Ｌ２は、電力Ｅ２ごとに設定されている。
【００５４】
或いは、制御部１ｂ２は、図３のステップＳ４（データ取得／更新ステップ）で取得又は更新した対応データＤ１において、余剰電力消費部４の消費電力が定格電力Ｅｒとなる場合の電力調整部３の調整値が、予め設定されている調整値の範囲内に含まれていない場合に、余剰電力消費部４の温度に異常が生じていると判断する処理（温度異常判断ステップ）をステップＳ４の後に行ってもよい。図６を参照して具体的に説明すると、図３のステップＳ４（データ取得／更新ステップ）で取得又は更新した対応データＤ１（図６の実線部）において、余剰電力消費部４の消費電力が定格電力Ｅｒとなる場合の電力調整部３の調整の値Ｃ２が、予め設定された調整値の範囲内（Ｃｒ−Ｌ３以上且つＣｒ＋Ｌ４以下の範囲であり、値Ｃｒは調整値であり、幅Ｌ３、幅Ｌ４は調整値の幅である。）に無い場合に、制御部１ｂ２は、ステップＳ４の後に、余剰電力消費部４の温度に異常が生じていると判断する処理を行う。なお、当該範囲内に含まれている対応データの例として、破線の対応データＤ２が図６に示されている。
【００５５】
以上のように、制御部１ｂ２は、対応データＤ１を用いて余剰電力消費部４の温度状態を確認できる。従って、対応データＤ１を用いれば、温度検出器等を別途に用いることなく、余剰電力消費部４の温度異常の検出が可能となる。尚、温度以外でも出力電圧の異常を検出する事も可能となる。
【００５６】
また、図２に示す電力供給停止手段ｆ１と調整値／電力測定手段ｆ２とデータ取得／更新手段ｆ３と電力供給開始手段ｆ４と消費電力取得手段ｆ５と電力報知手段ｆ６とは、制御部１ｂ２が備えるものとしたが、これに限らず、燃料電池装置１のコントローラ１ｃ、貯湯槽１１のコントローラ１１ａその他のコントローラ（ＣＰＵ）が備えても良い。
【符号の説明】
【００５７】
１…燃料電池装置、１０…信号線、１００…電力供給システム、１１…貯湯槽、１１ａ…コントローラ、１２…リモコン装置、１ａ…燃料電池、１ｂ…パワーコンディショナ、１ｂ１…メモリ、１ｂ２…制御部、１ｃ…コントローラ、２…自立負荷部、３…電力調整部、４…余剰電力消費部、５…外部系統電源、６…住宅内負荷、７…分電盤、８…電力系統リレー、９…自立負荷リレー、Ｃ１，Ｃ２，Ｃｒ…値、Ｄ１…対応データ、Ｅ１，Ｅ２…電力、Ｅｒ…定格電力、ｆ１…電力供給停止手段、ｆ２…調整値／電力測定手段、ｆ３…データ取得／更新手段、ｆ４…電力供給開始手段、ｆ５…消費電力取得手段、ｆ６…電力報知手段、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…幅。
【図１】
2016072106.tif 000003
【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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