(57)【要約】【課題】  エネルギーの利用効率を改善したエネルギー制御システムを提供する。【解決手段】  エネルギー制御システムは、水素を供給する水素配管が敷設される施設に設置されるエネルギー制御システムであって、前記水素配管から供給される水素を用いて電力を発生するとともに、発熱を行う燃料電池装置であって、前記電力及び前記発熱を利用するコジェネレーション装置に含まれる燃料電池装置と、自然エネルギーを利用して電力を発生する電力発生装置と、前記燃料電池装置が発生する電力と、前記電力発生装置が発生する電力とを前記施設の電装品に供給する電力ラインと、前記電力ラインに接続され、前記電力ラインから入力される電力を電気分解する電気分解装置と、前記電力ラインの電圧値が定格電圧値よりも所定割合高い上限値を超えると、前記電力発生装置の出力電力量を調整せずに、前記電気分解装置に電気分解を行わせる制御部とを含む。【選択図】図１
2016082771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素の供給用に敷設される水素配管に接続される家庭又は施設に設置されるエネルギー制御システムであって、
燃料電池装置を有し、前記水素配管から供給される水素を用いて電力を発生するとともに、発熱を行うコジェネレーション装置と、
自然エネルギーを利用して電力を発生する電力発生装置と、
前記コジェネレーション装置が発生する電力と、前記電力発生装置が発生する電力とを前記家庭又は前記施設の電装品に供給する電力ラインと、
前記電力ラインに接続される電力入力部と、前記水素配管に接続される水素出力部とを有し、前記電力ラインから入力される電力を利用して水を電気分解し、前記水素配管に水素を出力する電気分解装置と、
前記電力ラインの電圧値が定格電圧値よりも所定割合高い上限値を超えると、前記電気分解装置に電気分解を行わせる制御部と
を含む、エネルギー制御システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記電力発生装置の出力電力量を調整せずに、前記電気分解装置に電気分解を行わせる、請求項１記載のエネルギー制御システム。
【請求項３】
前記電気分解装置の前記水素出力部と前記水素配管との間に配設され、前記電気分解装置が出力する水素を貯蔵する貯蔵タンクをさらに含み、
前記制御部は、前記貯蔵タンクに貯蔵される水素を前記水素配管に戻す制御を行う、請求項１又は２記載のエネルギー制御システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記水素配管から前記コジェネレーション装置に入力される第１水素量に水素の単位購買額を乗じた水素購買額と、前記電力ラインに電力系統から入力される第１電力量に単位電力購買額を乗じた電力購買額との総購買額から、前記電気分解装置から前記水素配管に戻される第２水素量に水素の単位売額を乗じた水素売額と、前記電力ラインから前記電力系統に出力する第２電力量に単位電力売額を乗じた電力売額との総売額を減算した値が最小になるように、前記第１水素量、前記第２水素量、前記第１電力量、及び前記第２電力量を調整する、請求項２又は３記載のエネルギー制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水を電気分解し水素ガスおよび酸素ガスを発生させる水電解部と、太陽光を受光することにより生じる光起電力を外部出力または前記水電解部に出力する光電変換部と、需要電力または前記光電変換部の光起電力に応じて、水素ガスを燃料として発電し起電力を外部出力する燃料電池部と、前記水電解部により発生させた水素ガスを貯蔵し、貯蔵した水素ガスを前記燃料電池部に供給する水素貯蔵部と、前記燃料電池部に供給する水素ガスまたは空気の湿度を調節する調湿部と、制御部とを備え、前記制御部は、前記光電変換部の光起電力に関する情報または需要電力に関する情報に基づいて、前記調湿部を制御する機能を備えることを特徴とする発電システムがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０４４０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の発電システムは、燃料電池部の排熱に関する具体的な開示はなく、エネルギーの利用効率に改善の余地がある。また、従来の発電システムは、水電解部で発生させた水素を水素貯蔵部に貯蔵し、貯蔵した水素を燃料電池部で利用している。水電解部で発生させた水素は、燃料電池部で利用されるだけであるため、水素の貯蔵量が過剰になると、燃料電池部で使い切れなくなるおそれがあり、エネルギーの利用効率に改善の余地がある。
【０００５】
そこで、エネルギーの利用効率を改善したエネルギー制御システム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】
【０００６】
本発明の実施の形態のエネルギー制御システムは、水素を供給する水素配管が敷設される施設に設置されるエネルギー制御システムであって、前記水素配管から供給される水素を用いて電力を発生するとともに、発熱を行う燃料電池装置であって、前記電力及び前記発熱を利用するコジェネレーション装置に含まれる燃料電池装置と、自然エネルギーを利用して電力を発生する電力発生装置と、前記燃料電池装置が発生する電力と、前記電力発生装置が発生する電力とを前記施設の電装品に供給する電力ラインと、前記電力ラインに接続され、前記電力ラインから入力される電力を電気分解する電気分解装置と、前記電力ラインの電圧値が定格電圧値よりも所定割合高い上限値を超えると、前記電力発生装置の出力電力量を調整せずに、前記電気分解装置に電気分解を行わせる制御部とを含む。
【発明の効果】
【０００７】
エネルギーの利用効率を改善したエネルギー制御システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態のエネルギー制御システム１００が設置される住宅１０を示す図である。
【図２】燃料電池コジェネレーションシステム１１０に含まれる燃料電池装置の動作特性を示す図である。
【図３】電気分解システム１３０の動作特性を示す図である。
【図４】エネルギー制御システム１００の制御装置１４０が実行する処理を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態の変形例によるエネルギー制御システム１００Ａを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のエネルギー制御システムを適用した実施の形態について説明する。
【００１０】
＜実施の形態＞
図１は、実施の形態のエネルギー制御システム１００が設置される住宅１０を示す図である。住宅１０には、水素配管２０が引かれるとともに、電力系統３０から電力が供給される。住宅１０には都市ガス等のガスは引かれておらず、代わりに水素配管によって水素が引かれている。
【００１１】
水素配管２０は、水道や電気と同様に、インフラストラクチャとして水素を各家庭や店舗又は工場等の施設に供給するものであり、都市ガス用のガス管の代わりに用いられるものである。
【００１２】
このような水素配管２０は、例えば、自治体又は水素供給会社が管理する水素を貯蔵するタンク、又は、水素を生成する施設に接続されて、住宅１０に水素を供給するために用いられる。
【００１３】
水素の使用量は、水道や電気と同様に、単価が決められており、住宅１０の居住者は、水素の使用量に応じた料金を支払う。実施の形態のエネルギー制御システム１００は、このような水素配管２０が敷設されているエリアで用いられる。
【００１４】
また、電力系統３０は、発電所から住宅１０に電力を送る商用の電力系統であり、系統連系として用いられるものである。
【００１５】
エネルギー制御システム１００は、燃料電池コジェネレーションシステム１１０、太陽光発電システム１２０、電気分解システム１３０、制御装置１４０、電力ライン１５０、電圧計１５１、供給水素用メータ１６１、電解水素用メータ１６２、ＦＣ発電用メータ１７１、太陽光発電電力用メータ１７２、電解電力用メータ１７３、買電電力量メータ１７４、売電力用メータ１７５を含む。
【００１６】
燃料電池コジェネレーションシステム１１０は、供給水素用メータ１６１を介して水素配管２０に接続されており、水素配管２０から供給される水素を用いて、発電を行うとともに、発電に際して発熱を行う。
【００１７】
燃料電池コジェネレーションシステム１１０は、電力出力用の端子が電力ライン１５０に接続されており、発電した直流電力を交流電力に変換して電力ライン１５０に出力する。また、燃料電池コジェネレーションシステム１１０の発熱は、例えば、給湯器で水を加熱する際に用いられる。
【００１８】
このような燃料電池コジェネレーションシステム１１０は、制御装置１４０によって駆動制御が行われる。
【００１９】
太陽光発電システム１２０は、太陽光が照射されると光電変換を行うことにより発電する。太陽光発電システム１２０は、光電変換によって得られる直流電力を交流電力に変換して出力する。
【００２０】
太陽光発電システム１２０の電力出力用の端子は、電力ライン１５０に接続されており、発電によって得られた電力は電力ライン１５０に供給される。また、太陽光発電システム１２０は、電圧計１５１を含む。電圧計１５１は、太陽光発電システム１２０のパワーコンディショナーの部分に設けられている。パワーコンディショナーは、太陽光発電システム１２０で発電される直流電力を交流電力に変換して電力ライン１５０に出力する装置である。電圧計１５１は、パワーコンディショナーの出力側において、交流電力の電圧を検出する。
【００２１】
なお、図１では簡略化して示すが、太陽光発電システム１２０は、実際には典型的には住宅１０の屋根に配置される。
【００２２】
電気分解システム１３０は、電力入力用の端子が電力ライン１５０に接続されるとともに、水素出力用の端子が水素配管２０に接続される。電気分解システム１３０は、制御装置１４０によって駆動制御が行われ、電力ライン１５０から入力される交流電力を直流電力に変換し、直流電力を用いて水を電気分解することによって水素と酸素を出力する。電気分解によって得られる水素は水素配管２０に出力され、酸素は大気中に放出される。
【００２３】
制御装置１４０には、電圧計１５１、供給水素用メータ１６１、及び電解水素用メータ１６２から、それぞれ、電力ライン１５０の電圧値、水素配管２０から燃料電池コジェネレーションシステム１１０に供給（入力）される水素量、及び電気分解システム１３０から水素配管２０に供給（出力）される水素量を表すデータが入力される。
【００２４】
また、制御装置１４０には、ＦＣ発電用メータ１７１、太陽光発電電力用メータ１７２、及び電解電力用メータ１７３から、それぞれ、燃料電池コジェネレーションシステム１１０から電力ライン１５０に供給（出力）される電力量、太陽光発電システム１２０から電力ライン１５０に供給（出力）される電力量、及び電気分解システム１３０に電力ライン１５０から供給（入力）される電力量を表すデータが入力される。
【００２５】
また、制御装置１４０には、買電電力量メータ１７４と売電力用メータ１７５から、それぞれ、電力系統３０から電力ライン１５０に供給（入力）される電力量と、電力ライン１５０から電力系統３０に供給（出力）される電力量とを表すデータが入力される。
【００２６】
また、制御装置１４０には、エネルギー価格指標が入力される。エネルギー価格指標は、水素と電力の売値と買値を表すデータであり、例えば、各住宅１０のエネルギー制御システム１００を遠隔的に管理する管理会社からインターネット経由でリアルタイムに入力される。
【００２７】
制御装置１４０は、電圧計１５１、供給水素用メータ１６１、電解水素用メータ１６２、ＦＣ発電用メータ１７１、太陽光発電電力用メータ１７２、電解電力用メータ１７３、買電電力量メータ１７４、及び売電力用メータ１７５から入力されるデータと、エネルギー価格指標が表す水素と電力の売値と買値を表すデータとに基づき、住宅１０での水素と電力の消費に掛かる料金（水素代と電気代）が最小になるように、燃料電池コジェネレーションシステム１１０、太陽光発電システム１２０、及び電気分解システム１３０の駆動制御を行う。
【００２８】
電力ライン１５０は、住宅１０の内部に配線されている電力供給用のケーブルであり、交流の電力を伝送する。電力ライン１５０は、電力系統３０と、住宅１０の電化製品２００との間を接続している。本実施の形態では、電力ライン１５０には、燃料電池コジェネレーションシステム１１０、太陽光発電システム１２０、及び電気分解システム１３０が接続されている。
【００２９】
電力ライン１５０には、燃料電池コジェネレーションシステム１１０と太陽光発電システム１２０が発電した電力が入力される。また、電力ライン１５０に電力の余剰分が生じている場合には、制御装置１４０によって電気分解システム１３０が駆動され、余剰な電力が電気分解によって水素と酸素に分解される。
【００３０】
なお、電化製品２００は、住宅１０で用いられる、あらゆる種類の電化製品等である。また、図１では、分電盤を省略する。
【００３１】
電圧計１５１は、上述のように、太陽光発電システム１２０のパワーコンディショナーの部分に設けられており、パワーコンディショナーの出力側において、交流電力の電圧を検出する。電圧計１５１によって測定される電圧値を表すデータは、制御装置１４０に入力される。
【００３２】
供給水素用メータ１６１は、燃料電池コジェネレーションシステム１１０に水素を供給する水素配管２０に設けられており、水素配管２０から燃料電池コジェネレーションシステム１１０に流入する水素量を計測する。供給水素用メータ１６１が計測する水素量を表すデータは、制御装置１４０に入力される。
【００３３】
電解水素用メータ１６２は、電気分解システム１３０が水素を出力する水素配管２０に設けられており、電気分解システム１３０から水素配管２０に戻される水素量を計測する。電解水素用メータ１６２が計測する水素量を表すデータは、制御装置１４０に入力される。
【００３４】
ＦＣ発電用メータ１７１は、燃料電池コジェネレーションシステム１１０の電力出力用の端子に接続される電力ライン１５０に設けられており、燃料電池コジェネレーションシステム１１０から電力ライン１５０に出力される電力量を計測する。ＦＣ発電用メータ１７１が計測する電力量を表すデータは、制御装置１４０に入力される。
【００３５】
太陽光発電電力用メータ１７２は、太陽光発電システム１２０の電力出力用の端子に接続される電力ライン１５０に設けられており、太陽光発電システム１２０から電力ライン１５０に出力される電力量を計測する。太陽光発電電力用メータ１７２が計測する電力量を表すデータは、制御装置１４０に入力される。
【００３６】
電解電力用メータ１７３は、電気分解システム１３０の電力入力用の端子に接続される電力ライン１５０に設けられており、電気分解のために電力ライン１５０から電気分解システム１３０に入力される電力量を計測する。電解電力用メータ１７３が計測する電力量を表すデータは、制御装置１４０に入力される。
【００３７】
買電電力量メータ１７４は、電力系統３０に接続される電力ライン１５０に設けられており、電力系統３０から電力ライン１５０に入力される電力量を計測する。買電電力量メータ１７４が計測する電力量は、エネルギー制御システム１００が電力系統３０から購入する電力量である。買電電力量メータ１７４が計測する電力量を表すデータは、制御装置１４０に入力される。
【００３８】
売電力用メータ１７５は、電力系統３０に接続される電力ライン１５０に設けられており、電力ライン１５０から電力系統３０に出力される電力量を計測する。売電力用メータ１７５が計測する電力量は、エネルギー制御システム１００が電力系統３０に売却する電力量である。売電力用メータ１７５が計測する電力量を表すデータは、制御装置１４０に入力される。
【００３９】
次に、図２及び図３を用いて、燃料電池コジェネレーションシステム１１０と電気分解システム１３０の動作特性について説明する。
【００４０】
図２は、燃料電池コジェネレーションシステム１１０に含まれる燃料電池装置の動作特性を示す図である。図２において、横軸は燃料電池装置が消費する水素量を水素の熱量に換算した値（水素消費熱量（ｋＷ））を表し、縦軸は発電量（ｋＷ）を表す。
【００４１】
燃料電池コジェネレーションシステム１１０に含まれる燃料電池装置は、一例として、最小出力が０．２０ｋＷである。このため、図２に示す燃料電池装置の動作領域は、発電量が０．２０ｋＷ以上の領域になっている。燃料電池装置は、水素消費熱量の約３５％を電力に変換し、約５１％を熱に変換する。
【００４２】
図３は、電気分解システム１３０の動作特性を示す図である。図３において、横軸は電気分解システム１３０の消費電力（ｋＷ）を示し、縦軸は、電気分解で生成される水素量を水素消費熱量（ｋＷ）に換算した値を表す。
【００４３】
電気分解システム１３０は、燃料電池装置とは異なり、消費電力が０（ｋＷ）から立ち上がるに従って、電気分解で生成する水素量が線形的に増大する動作特性を有する。電気分解システム１３０の電気分解効率は、アルカリ水電解質を用いたもので約８０％であり、固体の高分子電解質を用いたもので約９０％である。
【００４４】
次に、住宅１０での水素代と電気代を最小にするために、制御装置１４０が実行する駆動制御の内容について説明する。
【００４５】
住宅１０に設置される燃料電池コジェネレーションシステム１１０と太陽光発電システム１２０では、電力ライン１５０の電圧値が所定の範囲内に収まるように管理することが電気事業法によって定められている。所定の範囲とは、１００Ｖの交流電圧の場合には、１０１±６Ｖの範囲であり、２００Ｖの交流電圧の場合には、２０２±２０Ｖである。
【００４６】
なお、ここでは、住宅の電力ライン１５０に、電力系統３０から１００Ｖの交流電圧が供給される場合について説明する。
【００４７】
実施の形態のエネルギー制御システム１００は、太陽光発電システム１２０の発電を抑制することは行わない。これは、自然エネルギーを最大限に利用するためである。また、エネルギー制御システム１００は、給湯タンクにお湯を貯めるのに最適な時間帯や出力で、燃料電池コジェネレーションシステム１１０を運転する。
【００４８】
そして、燃料電池コジェネレーションシステム１１０と太陽光発電システム１２０による発電によって電力ライン１５０に余剰な電力が生じた場合には、電気分解システム１３０で電力ライン１５０の余剰電力を電気分解し、水素を水素配管２０に戻す。すなわち、水素を売却する。これにより、住宅１０での水素代と電気代を低減する。
【００４９】
なお、ここでは一例として、電力ライン１５０に余剰な電力量が生じているかどうかは、電圧計１５１で測定する電圧値が１０７Ｖ（電圧値の所定の範囲の上限値）を上回っているかどうかで判定する。
【００５０】
次に、図４を用いて、制御装置１４０が実行する処理について説明する。
【００５１】
図４は、エネルギー制御システム１００の制御装置１４０が実行する処理を示すフローチャートである。
【００５２】
制御装置１４０は、処理を開始すると（スタート）、燃料電池コジェネレーションシステム１１０の運転を開始する（ステップＳ１）。
【００５３】
次に、制御装置１４０は、太陽光発電システム１２０に発電を開始させる（ステップＳ２）。
【００５４】
次に、制御装置１４０は、電圧計１５１によって測定される電圧値が既定値を超えているかどうかを判定する（ステップＳ３）。既定値は、上述した所定の範囲の上限値であり、１００Ｖの交流電力を用いている場合には、１０７Ｖである。
【００５５】
また、このように既定値を超えているかどうかを判定するのは、電力ライン１５０の電圧値を電気事業法で管理される上限以下に収めるためである。
【００５６】
制御装置１４０は、電圧値が既定値を超えている（Ｓ３：ＹＥＳ）と判定すると、電気分解システム１３０の運転を最小出力で開始する（ステップＳ４）。電力ライン１５０の電圧値を徐々に低下させるために、まずは電気分解システム１３０を最小出力で運転開始することとしたものである。
【００５７】
次に、制御装置１４０は、制御装置１４０は、電圧計１５１によって測定される電圧値が既定値を超えているかどうかを判定する（ステップＳ５）。既定値は、ステップＳ３における値と同一である。
【００５８】
ステップＳ４で電気分解システム１３０の運転を最小出力で開始した後にステップＳ５の判定を行うのは、電力ライン１５０の電圧値を低下させるのに、電気分解による電力の消費が十分であるかどうかを判定するためである。
【００５９】
制御装置１４０は、電圧値が既定値を超えている（Ｓ５：ＹＥＳ）と判定すると、電気分解システム１３０の出力を増加させる（ステップＳ６）。電力ライン１５０の電圧値を低下させるのに、電気分解による電力の消費が十分ではないため、電気分解システム１３０の出力をさらに増加させるためである。
【００６０】
ステップＳ６の処理が終了すると、制御装置１４０は、フローをステップＳ５にリターンする。電力ライン１５０の電圧値を低下させるのに、電気分解による電力の消費が十分であるかどうかを再度判定するためである。
【００６１】
なお、ステップＳ３及びＳ５で、電圧値が既定値を超えていない（Ｓ３、Ｓ５：ＮＯ）と判定した場合は、制御装置１４０は、電気分解システム１３０の出力を保持し、その条件で運転を継続する（ステップＳ７）。
【００６２】
燃料電池コジェネレーションシステム１１０及び太陽光発電システム１２０による発電量は、短時間のうちに大きく変動するものではないため、暫くは現状の動作条件で電気分解システム１３０を駆動させることとしたものである。
【００６３】
なお、ステップＳ１乃至Ｓ７の処理は、所定の時間が経過する毎に行えばよい。例えば、０．５秒毎に行うようにすればよい。
【００６４】
また、制御装置１４０は、図４に示した制御処理に加えて、さらに以下のような処理を行ってもよい。
【００６５】
ここで説明する処理は、住宅１０での水素と電力の消費に掛かる料金（水素代と電気代）を最小にするための処理である。具体的には、以下の通りである。
【００６６】
まず、前提として、水素配管２０から燃料電池コジェネレーションシステム１１０に入力される水素量をａ、電気分解システム１３０から水素配管２０に戻される水素量をｂ、電気分解システム１３０に電気分解用に入力される電力量をｃ、燃料電池コジェネレーションシステム１１０が発生する電力量をｄ、電力ライン１５０に電力系統３０から入力される電力量をｅ、電力ライン１５０から電力系統３０に出力する電力量をｆ、太陽光発電システム１２０から電力ライン１５０に入力される電力量をｇ、住宅１０における需要電力量をｈとする。
【００６７】
また、水素配管２０から燃料電池コジェネレーションシステム１１０に入力される水素の単価（水素の買値の単価）をＰａ、電気分解システム１３０から水素配管２０に戻される水素の単価（水素の売値の単価）をＰｂ、電力ライン１５０に電力系統３０から入力される電力の単価（買値の単価）をＰｅ、電力ライン１５０から電力系統３０に出力する電力量の単価（売値の単価）をＰｆ、太陽光発電システム１２０から電力ライン１５０に入力される電力量の単価をＰｇとする。
【００６８】
なお、単価Ｐａ〜Ｐｇは、エネルギー価格指標として、各住宅１０のエネルギー制御システム１００の管理会社からインターネット経由でリアルタイムに入力される。
【００６９】
制御装置１４０は、次式（１）で求まる料金Ｐｔが最小になるように、燃料電池コジェネレーションシステム１１０、太陽光発電システム１２０、及び電気分解システム１３０の駆動制御を行う。
【００７０】
Ｐｔ＝Ｐａ×ａ−Ｐｂ×ｂ＋Ｐｅ×ｅ−Ｐｆ×ｆ  ・・・（１）
ただし、制約条件として以下の式（２）、（３）、（４）がある。
【００７１】
ｄ＝ｙ１（ａ）  ・・・（２）
ｂ＝ｙ２（ｃ）  ・・・（３）
ｄ＋ｅ＋ｇ＝ｃ＋ｆ＋ｈ  ・・・（４）
ここで、式（２）は、燃料電池装置の発電効率曲線ｙ１を用いて、水素配管２０から燃料電池コジェネレーションシステム１１０に入力される水素量ａと、燃料電池コジェネレーションシステム１１０が発生する電力量ｄとの関係を表した式である。発電効率曲線ｙ１は、図２に示す特性である。
【００７２】
また、式（３）は、電気分解システム１３０の効率曲線ｙ２を用いて、電気分解システム１３０から水素配管２０に戻される水素量ｂと、電気分解システム１３０に電気分解用に入力される電力量ｃとのとの関係を表した式である。効率曲線ｙ２は、図３に示す特性である。
【００７３】
また、式（４）は、電力ライン１５０への電力の流入分と、流出分との関係を表す式である。なお、式（４）は、電力ライン１５０での送電ロスを考慮に入れていない式である。
【００７４】
ここで、電力ライン１５０に電力系統３０から入力される電力量ｅと、電力ライン１５０から電力系統３０に出力する電力量ｆとは、電力ライン１５０の電圧値が上述した所定の範囲に収まる範囲での値を取るものとし、電力量ｅ及びｆによって電力ライン１５０の電圧値が所定の範囲から逸脱することがないようにする。特に、電力ライン１５０の電圧値が所定の範囲の上限値を超えないように、電力量ｆを調整する。
【００７５】
以上のような条件の下で、制御装置１４０は、水素量ａ及びｂと、電力量ｃ〜ｈと、水素の買値の単価Ｐａ、水素の売値の単価Ｐｂ、電力の買値の単価Ｐｅ、及び電力量の売値の単価Ｐｆ、太陽光発電による電力量の単価Ｐｇとに基づき、住宅１０での水素と電力の消費に掛かる料金（水素代と電気代）が最小になるように、燃料電池コジェネレーションシステム１１０、太陽光発電システム１２０、及び電気分解システム１３０の駆動制御を行う。
【００７６】
実施の形態のエネルギー制御システム１００によれば、上述のような処理を行うことにより、住宅１０での水素と電力の消費に掛かる料金（水素代と電気代）を最小にしてもよい。
【００７７】
以上、実施の形態のエネルギー制御システム１００は、電力ライン１５０の電圧値が上限値を超えると、太陽光発電システム１２０の発電を抑制することなく、電気分解システム１３０に水の電気分解を行わせることにより、電力ライン１５０の電力を消費させて電圧値を低下させるとともに、電気分解システム１３０が発生する水素を水素配管２０に戻す。
【００７８】
従って、エネルギーの利用効率を改善したエネルギー制御システム１００を提供することができる。例えば、従来の発電システムでは、タンクに水素を貯蔵しきれなくなると、水素を再利用することができなくなる。これに対して、実施の形態のエネルギー制御システム１００は、水素を水素配管２０に戻すことにより、水素を確実に再利用することができる。ある住宅１０から水素配管２０に戻された水素は、再び同じ住宅１０のエネルギー制御システム１００で利用することが可能であり、また、水素配管２０によって接続される別の家庭又は施設のエネルギー制御システム１００によって利用することが可能である。
【００７９】
また、従来の発電システムは、水素を貯蔵するタンクを含むが、実施の形態のエネルギー制御システム１００は、このようなタンクを含まない。水素を貯蔵するタンクは、安全管理の面からコストが嵩むので、タンクを含まないことにより、コストを抑えることができる。
【００８０】
また、電気分解システム１３０が発生する水素を水素配管２０に戻すと、エネルギー制御システム１００で生成した水素を売却することになるので、売却益が生じ、住宅１０での水素代を低下させることができる。
【００８１】
また、このときに、太陽光発電システム１２０の発電を抑制せずに電気分解システム１３０に電気分解を行わせるので、結果的に電力系統３０から購入する電力量を減らすことができ、住宅１０での電力料金を低下させることができる。
【００８２】
そして、制御装置１４０は、上述の式（１）で得られる料金Ｐｔが最小になるように、燃料電池コジェネレーションシステム１１０、太陽光発電システム１２０、及び電気分解システム１３０の駆動制御を行うので、エネルギー制御システム１００の利用者の支出を低減することができる。
【００８３】
従来は、住宅内の電力ラインの電圧値が所定の範囲の上限を上回るおそれがある場合には、例えば、太陽光発電による発電量を抑制したり、燃料電池コジェネレーションシステムの出力を抑制することが行われる場合があった。
【００８４】
このような場合には、太陽光発電による発電量を抑制することによる電気代の増加や、燃料電池コジェネレーションシステムの出力を抑制することによる熱量の不足等の問題が生じるおそれがある。
【００８５】
これに対して、実施の形態のエネルギー制御システム１００は、上述のように、太陽光発電システム１２０の発電を抑制せずに電気分解システム１３０に電気分解を行わせるので、住宅１０での電力料金を低下させることができる。
【００８６】
また、燃料電池コジェネレーションシステム１１０の出力を抑制することによる熱量の不足等の問題が生じるおそれがある。
【００８７】
また、住宅内の電力ラインの電圧値が所定の範囲の上限を上回るおそれがある場合に備えて、蓄電池を用意することが考えられる。しかしながら、蓄電池に蓄えられる電力量には限度があるため、限度を超えた場合には、エネルギーの利用効率の問題や、安全性の問題が生じるおそれがある。
【００８８】
これに対して、実施の形態のエネルギー制御システム１００は、電力ライン１５０に余剰な電力が生じた場合には、電気分解システム１３０に電気分解を行わせて余剰な電力を水素に変換するので、エネルギーの利用効率を改善することができる。
【００８９】
なお、以上では、エネルギー制御システム１００が、自然エネルギーを利用する発電装置として、太陽光発電システム１２０を含む形態について説明したが、自然エネルギーを利用する発電装置は、太陽光発電システム１２０に限られない。例えば、風力発電装置を用いてもよいし、海水等の波のエネルギーを利用して発電する波力発電装置であってもよい。また、地熱を利用する地熱発電装置であってもよい。また、エネルギー制御システム１００は、これらの自然エネルギーを利用する発電装置を複数種類含んでいてもよい。
【００９０】
また、以上では、エネルギー制御システム１００を住宅１０に設置する形態について説明したが、エネルギー制御システム１００は、店舗や工場等の様々な施設に設置してもよい。
【００９１】
また、図５に示すように、エネルギー制御システム１００は、タンク１８０を含んでいてもよい。図５は、実施の形態の変形例によるエネルギー制御システム１００Ａを示す図である。エネルギー制御システム１００Ａは、タンク１８０を含む点が図１に示すエネルギー制御システム１００と異なる。その他の構成は同様である。
【００９２】
タンク１８０は任意的なものであるため、必ずしも必要ないが、エネルギー制御システム１００がタンク１８０を含む場合は、タンク１８０の出力弁の開閉を制御装置１４０が制御することにより、タンク１８０に貯蔵した水素の水素配管２０への出力を制御装置１４０が制御するように構成してもよい。
【００９３】
例えば、水素の価格が低いときにはタンク１８０に貯蔵しておき、水素の価格が上昇したときに、タンク１８０の出力弁を開放するようにすれば、水素代を節約することができる。
【００９４】
以上、本発明の例示的な実施の形態のエネルギー制御システムについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１００  エネルギー制御システム
１１０  燃料電池コジェネレーションシステム
１２０  太陽光発電システム
１３０  電気分解システム
１４０  制御装置
１５０  電力ライン
１５１  電圧計
１６１  供給水素用メータ
１６２  電解水素用メータ
１７１  ＦＣ発電用メータ
１７２  太陽光発電電力用メータ
１７３  電解電力用メータ
１７４  買電電力量メータ
１７５  売電力用メータ
【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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