(57)【要約】【課題】自然エネルギーによる発電を利用して安定した電力供給を行なう。【解決手段】実施形態における電力供給システムは、自然エネルギーを用いて発電した電力を電力系統に出力可能な発電装置と、前記発電装置により発電した電力の一部を含む電力を用いて水素を製造可能な水素製造手段と、前記発電装置により発電した電力の、前記電力系統への出力と前記水素製造手段への出力との配分を調整する電力調整手段と、前記水素製造手段により製造した水素を貯蔵する水素貯蔵手段と、前記水素貯蔵手段により貯蔵した水素を用いて発電し、この発電した電力を前記電力系統および前記水素製造手段に出力する燃料電池と、前記発電装置および前記燃料電池により前記電力系統に出力される電力を系統出力目標に近くするために、前記発電装置により発電する電力の変動に応じて、前記電力調整手段により調整する前記配分、および、前記燃料電池により前記電力系統に出力する電力のいずれかを管理する管理手段とを有する。【選択図】図１
2017225273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギーを用いて発電した電力を電力系統に出力可能な発電装置と、
前記発電装置により発電した電力の一部を含む電力を用いて水素を製造可能な水素製造手段と、
前記発電装置により発電した電力の、前記電力系統への出力と前記水素製造手段への出力との配分を調整する電力調整手段と、
前記水素製造手段により製造した水素を貯蔵する水素貯蔵手段と、
前記水素貯蔵手段により貯蔵した水素を用いて発電し、この発電した電力を前記電力系統および前記水素製造手段に出力する燃料電池と、
前記発電装置および前記燃料電池により前記電力系統に出力される電力を系統出力目標に近くするために、前記発電装置により発電する電力の変動に応じて、前記電力調整手段により調整する前記配分、および、前記燃料電池により前記電力系統に出力する電力のいずれかを管理する管理手段と
を備えた電力供給システム。
【請求項２】
前記管理手段は、前記発電装置により発電する電力の計測値が、前記配分に応じた前記電力系統への出力目標である第１の目標値に対して過剰である場合、前記過剰な電力が前記水素製造手段の消費電力となるように、前記配分に応じた前記水素製造手段への出力目標である第２の目標値を増加させ、
前記計測値が前記第１の目標値に対して不足する場合、前記不足する電力が前記燃料電池から前記電力系統に出力されるように、前記燃料電池から前記電力系統に出力する電力の目標値である燃料電池目標値を増加させる
請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記第１の目標値は、前記発電装置による発電に使用する前記自然エネルギーの変動の状況と、前記発電装置により発電した電力の売電価格とに基づいて決定される
請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記第１の目標値は、前記水素貯蔵手段により貯蔵した水素の前記燃料電池以外への利用計画量と、前記水素貯蔵手段による水素の貯蔵量との差分に基づいて決定される
請求項３に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記発電装置により発電されて前記水素製造手段へ出力される電力の一部を蓄電する蓄電手段と、
前記第２の目標値と、前記水素製造手段により消費される電力の複数段階のいずれかの設定値との差分に基づいて、前記蓄電手段の充放電を制御する制御手段とをさらに備え、
前記管理手段は、前記蓄電手段の充放電を制御することにより前記蓄電手段から出力される電力の計測値と、前記水素製造手段により消費される電力の計測値との差分に基づいて前記第２の目標値を修正する
請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項６】
前記管理手段は、前記修正した前記第２の目標値に応じて、前記電力系統への電力の供給の安定性の向上の要否を判断し、前記安定性の向上を要すると判断した場合、前記燃料電池目標値に、前記燃料電池から前記水素製造手段へ出力する電力の目標値を加算し、前記第１の目標値を減少させる
請求項５に記載の電力供給システム。
【請求項７】
前記管理手段は、前記発電装置により発電した電力の変動周期が所定の条件を満たして短い場合に、前記電力系統に出力される電力が前記系統出力目標に近くなるように、前記第２の目標値を管理し、
前記変動周期が所定の条件を満たして長い場合で、前記発電装置により発電する電力が前記第１の目標値に対して過剰である場合に、前記第２の目標値を管理し、かつ、前記発電装置による発電が抑制されるように、前記発電装置を制御し、
前記変動周期が所定の条件を満たして長い場合で、前記発電装置により発電する電力が前記第１の目標値に対して不足する場合に、前記第２の目標値を管理し、かつ、前記燃料電池目標値を増加させる
請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項８】
自然エネルギーを用いて発電した電力を電力系統に出力可能な発電装置、前記発電装置により発電した電力の一部を含む電力を用いて水素を製造可能な水素製造手段、前記発電装置により発電した電力の、前記電力系統への出力と前記水素製造手段への出力との配分を調整する電力調整手段、前記水素製造手段により製造した水素を貯蔵する水素貯蔵手段、および、前記水素貯蔵手段により貯蔵した水素を用いて発電し、この発電した電力を前記電力系統および前記水素製造手段に出力する燃料電池を有する電力供給システムの制御方法であって、
前記発電装置および前記燃料電池により前記電力系統に出力される電力を系統出力目標に近くするために、前記発電装置により発電する電力の変動に応じて、前記電力調整手段により調整する前記配分、および、前記燃料電池により前記電力系統に出力する電力のいずれかを管理する
ことを含む電力供給システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力供給システムおよびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電設備と、その発電電力を使用する水素製造装置を有する事業者が、電源系統と連系して運転する場合に、発電出力を系統（電力系統）への必要量に合わせて制御する風力発電・水素製造システムがある。このようなシステムの運用・制御方法については、風力発電の出力変動吸収のために水素製造の消費電力を調節する水素製造システムがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４９３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
変動電源である風力発電の出力変動を抑制および補填する手段として、発電電力の消費または発電電力を充放電することで発電出力の細かい増減を吸収する方法がある。この場合、発電電力の消費にはヒータなどの設備を使用し、充放電には二次電池を使用することが挙げられるが、前者のヒータは発電出力の不足を補うことは不可能である。また、後者の二次電池は電池容量に限りがあるため、発電出力の不足を十分に補うことはできない。
そこで、風力発電の電力で水素を製造して、この水素を用いて燃料電池により発電出力を補填する方法がある。
【０００５】
しかし、この場合も電気を一旦水素に変換して、この水素を用いて燃料電池により発電することで発電コストが高くなってしまい、結局現状は、上記のようにあくまで風力発電の変動抑制のために捨てざるを得ない風力発電電力を水素製造に活用し、この製造した水素は発電に用いずに水素自動車などに活用することにとどまっており、安定した電力の供給の実現には至っていない。  
または、水素を他の燃料と混ぜてタービン発電機を回すことで安定した電力を供給することも挙げられるが、これも風力発電の変動抑制により余った電力を、より大きな発電設備で消費しているに過ぎない。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、変動する自然エネルギーによる発電を利用して安定した電力供給を行なうことが可能な電力供給システムおよびその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態における電力供給システムは、自然エネルギーを用いて発電した電力を電力系統に出力可能な発電装置と、前記発電装置により発電した電力の一部を含む電力を用いて水素を製造可能な水素製造手段と、前記発電装置により発電した電力の、前記電力系統への出力と前記水素製造手段への出力との配分を調整する電力調整手段と、前記水素製造手段により製造した水素を貯蔵する水素貯蔵手段と、前記水素貯蔵手段により貯蔵した水素を用いて発電し、この発電した電力を前記電力系統および前記水素製造手段に出力する燃料電池と、前記発電装置および前記燃料電池により前記電力系統に出力される電力を系統出力目標に近くするために、前記発電装置により発電する電力の変動に応じて、前記電力調整手段により調整する前記配分、および、前記燃料電池により前記電力系統に出力する電力のいずれかを管理する管理手段とを有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、変動する自然エネルギーによる発電を利用して安定した電力供給を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態における電力供給システムの構成の一例を示す図。
【図２】実施形態における電力供給システムによる基本的な送電電力出力の一例をグラフで示す図。
【図３】実施形態における電力供給システムによる、水素製造を増加させるときの送電電力出力の一例をグラフで示す図。
【図４】実施形態における電力供給システムによる、系統への電力出力を増加させるときの送電電力出力の一例をグラフで示す図。
【図５】実施形態における電力供給システムによる、ランプ変化を緩和するときの送電電力出力の一例をグラフで示す図。
【図６】実施形態における電力供給システムによる、系統側への送電と水素製造器４への電力の分配の一例について説明するブロック図。
【図７】実施形態における電力供給システムによる、水素製造器に必要な電力の調整の一例について説明するブロック図。
【図８】実施形態における電力供給システムによる、調整器出力修正値による送電安定性判断、および出力目標値と燃料電池目標値のバイアスとの調整の一例について説明するブロック図。
【図９】実施形態における電力供給システムによる、水素貯蔵器５の状態の制御の一例について説明するブロック図。
【図１０】実施形態における電力供給システムによる、出力目標値と燃料電池目標値のバイアスとの調整の一例について説明するブロック図。
【図１１】実施形態における電力供給システムによる、出力目標値の調整について説明する図。
【図１２】実施形態における電力供給システムによる、低めの出力目標値の調整について説明する図。
【図１３】実施形態における電力供給システムによる、低めの出力目標値の調整にかかる送電電力出力の一例をグラフで示す図。
【図１４】実施形態における電力供給システムによる、高めの出力目標値の調整について説明する図。
【図１５】実施形態における電力供給システムによる、高めの出力目標値の調整にかかる送電電力出力の一例をグラフで示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について図面を用いて説明する。図１は、実施形態における電力供給システムの構成の一例を示す図である。図１に示すように、実施形態における電力供給システムは、風力発電設備１、電力調整器２、蓄電池３、水素製造器４、水素貯蔵器５、燃料電池６、制御装置７、売電運用装置８、水素運用装置９を有する。
【００１１】
風力発電設備１は、風力発電機により発電した電力を電力系統に出力可能である。風力発電設備１における発電機の台数は１台または複数台である。また、この風力発電設備１は翼の迎え角を変化させることで出力を抑制することが可能である。風力発電設備１は、変動する自然エネルギーを用いた発電装置であれば、他の発電装置、例えば太陽光発電（ＰＶ）装置などであってもよい。この風力発電設備１の出力は系統側と水素製造器４側とに送られる。電力調整器２は、風力発電設備１により発電した電力のうち、系統側への出力と水素製造器４側への出力の配分とを調整する。  
水素製造器４は、風力発電設備１により発電した電力の一部を含む供給電源を用いて水素を製造可能である。水素製造器４へ供給される電源は、蓄電池３の充放電により水素製造器４に適した複数の電力値を目標に断続的に出力を切り替える。制御装置７は、水素製造器４による水素製造と蓄電池３の充放電とを制御する。水素製造器４により製造された水素は水素貯蔵器５に貯蔵され、この貯蔵された水素は、燃料電池６や、その他の水素自動車用燃料などの用途へと分配される。この燃料電池６で発電された電力は、風力発電設備１の出力電力と併せて系統に送られる。また、本実施形態では、燃料電池６により発電された電力の一部は水素製造器４側へ送ることもできる。  
売電運用装置８は、風力発電設備１での送電量、電力調整器２による変動抑制調節、および水素貯蔵器５における水素の貯蔵量の管理を行う。これにより系統に安定した電力を送ることと、水素の貯蔵量を管理することとを、風況や電力市場の状況に併せて運用することが出来る。  
水素運用装置９は、売電運用装置８による管理を受けて、水素貯蔵器５における水素貯蔵量を管理する。
【００１２】
次に動作について説明する。図２は、実施形態における電力供給システムによる基本的な送電電力出力の一例をグラフで示す図である。  
本実施形態では、風力発電出力１１と、水素製造のための消費電力１０と、燃料電池の発電電力１２との合成出力１３が所定の系統出力目標またはこの目標に近い出力で系統に供給されるようにする。風力発電出力１１が合成出力１３に対して過剰となる場合、この過剰となる電力を水素製造のための消費電力１０により抑制し、風力発電出力１１が合成出力１３に対して不足する場合、この不足する電力を燃料電池の発電電力１２により補填する。図２に示したバイアス２２については後述する。
【００１３】
図３は、実施形態における電力供給システムによる、水素製造を増加させるときの送電電力出力の一例をグラフで示す図である。ここで、水素貯蔵器５の貯蔵量を増やす必要がある場合は、図３に示すように、系統に送電する合成出力１３が風力発電出力１１以下となるように、電力調整器２は、系統側および水素製造器４側への出力の配分を調整し、水素製造のための消費電力１０として水素製造器４に供給する電力を増加させる。
【００１４】
図４は、実施形態における電力供給システムによる、系統への電力出力を増加させるときの送電電力出力の一例をグラフで示す図である。図３に示した例とは逆に、系統へ送電する合成出力１３を風力発電出力１１以上とする必要がある場合には、図４に示すように燃料電池の発電電力１２が増加するように、電力調整器２は、系統側および水素製造器４側への出力の配分を調整する。  
図５は、実施形態における電力供給システムによる、ランプ変化を緩和するときの送電電力出力の一例をグラフで示す図である。さらに、図５のように風力発電出力１１がランプ変化により急減し、この急減にあわせて合成出力を減少させる場合にも、燃料電池の発電電力１２により、時間経過に対する、系統へ送電する合成出力１３の減少を緩和させる。つまり合成出力１３を急減前の風力発電出力１１から急減後の風力発電出力１１へ徐々に変化させるように、電力調整器２は、系統側および水素製造器４側への出力の配分を調整し、燃料電池の発電電力１２を徐々に減少させる。これによりランプ変化を緩和させることができる。
【００１５】
次に電力系統への出力を管理するための手順について図６、７、８、９を参照して説明する。図６、７、８、９に示した構成を用いることで、風力発電設備１および燃料電池６により電力系統に出力される電力を系統出力目標に近くするために、風力発電設備１により発電する電力の変動に応じて、電力調整器２により調整する配分、および、燃料電池６により電力系統に出力する電力のいずれかを管理する。  
図６は、実施形態における電力供給システムによる、系統側への送電と水素製造器４への電力の分配の一例について説明するブロック図である。この分配のための、図６に示した出力目標演算部１７、演算部１８、１９、２１、２３は、図１に示した売電運用装置８により実現できる。  
この例では、出力目標演算部１７は、売電計画値１４と風況予測値１５とに基づいて、安定した電力を系統に送ることが出来る出力目標値を決定する。この出力目標値とは、風力発電設備１により発電した電力のうち、電力調整器２により調整される、電力系統への出力の配分に応じた、風力発電設備１から電力系統への発電出力の目標値（第１の目標値）である。
【００１６】
売電計画値１４は、需要と市場売電価格の情報をもとに、売電価格がより高いときに多くを送電するための計画値であり、売電価格が低いときに水素製造を行うための計画値である。  
風況予測値１５は、一般的な気象情報など参考に経験的または数理モデルを用いるなどして予測した風速値であり、売電の実施の可能な時間範囲の計画を決定するために用いられる。
【００１７】
電力供給システムの運用においては、売電計画値１４と風況予測値１５は絶えず変化するものであるから、この変化に合わせて、出力目標演算部１７により演算する出力目標値の高低を調整する。初期状態では、この調整は、燃料電池６から電力系統への出力を行なわない条件のもとでなされる。
【００１８】
風力発電設備１により発電した電力を、より多く系統側に送電した場合、電気を安く系統に送ることが出来る反面、発電電力の変動が水素製造器４と燃料電池６とで緩和できる許容量を超える可能性が高くなる。  
そこで、上記の決定した出力目標値と風力発電設備１による実際の発電電力の計測値である風力発電値１６との偏差を演算部１８により演算し、この偏差のうち、出力目標値に対する風力発電値１６の過剰分を演算部１９により演算する。風力発電値１６は図示しない電力計により計測される。演算部１９は、この演算した過剰分の値が水素製造器４の消費電力となるよう、調整器目標値２０を設定する。この調整器目標値２０は、風力発電設備１により発電した電力のうち、電力調整器２により調整される、水素製造器４への出力の配分に応じた、風力発電設備１から水素製造器４への供給電力の目標（第２の目標値）である。電力調整器２は、この調整器目標値２０に応じて、風力発電設備１による発電出力のうち水素製造器４への供給電力を調整する。
【００１９】
また、演算部１８により演算した偏差のうち、出力目標値に対する風力発電値１６の不足分を演算部２１により演算する。演算部２３は、この演算した不足分の値が燃料電池６の出力となるように、燃料電池６からの出力電力の目標値としての燃料電池目標値２４を設定する。燃料電池６は、この燃料電池目標値２４に応じて出力電力を調整する。
【００２０】
また、演算部２３は、この燃料電池目標値２４に、燃料電池６から電力調整器２（水素製造器４側）への一定の出力であるバイアス２２を必要に応じて加える。バイアス２２を加える前の燃料電池目標値２４を含む、系統への合成出力１３が一定の条件で、この合成出力１３への加算分をバイアス２２とすることで、このバイアス２２は、水素製造器４側への一定の出力となる。このバイアス２２の値の決定については後述する。  
図６に示すように、調整器目標値２０は、出力目標値に対する風力発電値１６が過剰である場合の値であるが、出力目標値に対する風力発電値１６の不足時においても、バイアス２２の出力により、水素製造器４側でのアイドリング状態を作り、風力発電電力の急峻な変動を調整器目標値２０の調整および後述する蓄電池３からの充放電で緩和することも可能となる。この場合、燃料電池６により発電された電力が水素製造器４による水素製造に使用されることを許容する。
【００２１】
図７は、実施形態における電力供給システムによる、水素製造器に必要な電力の調整の一例について説明するブロック図である。この調整のための、図７に示した演算部２６、演算部３０は、図１に示した制御装置７により実現でき、図７に示した調整器出力修正値演算部３１は、図１に示した売電運用装置８により実現できる。  
水素製造器４の特性上、この水素製造器４による水素製造のために消費される電力は、連続的に変化する任意の電力ではなく、いくつかの一定値が段階的に切り替わる任意の電力であることが望ましい。本実施形態では、水素製造のために水素製造器４により消費される電力の設定値を水素製造電源設定値２５とし、この設定値と調整器目標値２０の電力との偏差を演算部２６により演算し、この偏差を蓄電池目標値２７として蓄電池３の充放電を制御することで上記の偏差を吸収する。
【００２２】
ただし、実際の蓄電池出力２９は蓄電池３の電池容量により制限がある。このため、蓄電池出力２９は蓄電池目標値２７と等しくなるとは限らず、蓄電池３が満充電やゼロ充電になった場合には、電力調整器２から水素製造器４への水素製造使用電力２８（水素製造電源設定値２５と同じとする）と、蓄電池３から水素製造器４への蓄電池出力２９との間に偏差が発生する。本実施形態では、この偏差を演算部３０により演算し、調整器出力修正値演算部３１は、この偏差に基づいて電力調整器２による出力の修正値を演算して、電力調整器２の出力を水素製造器４の出力に合わせて調整する。電力調整器２の出力を水素製造器４に合わせて調整した場合、系統への送電出力の安定性が低下してしまう。
【００２３】
図８は、実施形態における電力供給システムによる、調整器出力修正値による送電安定性判断、および出力目標値と燃料電池目標値のバイアスとの調整の一例について説明するブロック図である。この調整のための図８に示した送電安定性判断部３２は、図１に示した売電運用装置８により実現できる。  
ここで送電安定性判断部３２は、調整器出力修正値演算部３１により演算した値の大小に基づいて、系統への安定した送電を行なうために、系統への送電量を抑えて燃料電池の発電電力１２を増やす、つまり出力目標値を減少させてバイアス２２を増加させるか否か、または、水素貯蔵器５の所定の貯蔵量の維持を優先する必要がある場合などに出力変動を含んで送電するか否かを判断する。この判断は水素貯蔵量などを見て自動で行うことも出来るが、複数の条件に基づく総合的な判断ともなり得るため運転員による操作によって判断することも含める。
【００２４】
図９は、実施形態における電力供給システムによる、水素貯蔵器５の状態の制御の一例について説明するブロック図である。この制御のための図９に示した水素貯蔵量計測値３３は、図１に示した水素運用装置９により水素貯蔵器５から検出されて売電運用装置８に出力されることができる。また、図９に示した水素使用計画量３４は、水素貯蔵器５に貯蔵した水素を燃料電池６以外に使用する計画量であり、水素の貯蔵量の管理のために、図１に示した売電運用装置８により水素運用装置９に出力されることができる。  
ここでは、出力目標演算部１７は、水素貯蔵器５における水素貯蔵量計測値３３、および、水素使用計画量３４の情報を売電運用装置８から得て、これらに基づいて、出力目標値を修正する。
【００２５】
水素貯蔵量計測値３３が低い場合、出力目標演算部１７は、出力目標値を減少させる。この場合、系統に出力する電力は変わらないため、電力調整器２により、水素製造器４が製造する水素を増加させる。これにより、水素貯蔵器５に貯蔵される水素が不足することを避けることができる。
【００２６】
図１０は、実施形態における電力供給システムによる、出力目標値と燃料電池目標値のバイアスとの調整の一例について説明するブロック図である。  
上記の出力目標演算部１７は、出力目標値を以下の式（１）により求めることができる。  
出力目標値＝風況予測値１５を考慮した値＋（売電計画値１４を考慮した増加分−風況予測値１５を考慮した減少分−送電安定性判断部３２による判断を考慮した減少分）−（水素使用計画量３４を考慮した値−水素貯蔵量計測値３３を考慮した減少分）  …式（１）
式（１）において、理想的には、売電計画値１４と風況予測値１５は同じとなる。これは、風力発電設備１により発電可能な電力を売電することで発電コストを抑制できるため、売電計画値１４と風況予測値１５と同じにして運用すべきことを意味する。
【００２７】
これにより、上記の式（１）は、以下の式（２）に置き換えることができる。  
出力目標値＝風況予測値１５を考慮した値−送電安定性判断部３２による判断を考慮した減少分−（水素使用計画量３４を考慮した値−水素貯蔵量計測値３３を考慮した減少分）  …式（２）
送電安定性判断部３２は、送電の安定性を向上させるために系統への送電量を抑えて燃料電池の発電電力１２を増やす必要があると判断した場合は、図６に示した演算部２３に出力するバイアス２２を増加させて、また、出力目標演算部１７により演算する出力目標値を減少させる。また、この出力目標値の減少に伴い、図６に示した演算部１８へ入力される出力目標値が変動するので、調整器目標値２０も変動する。
【００２８】
上記のように調整した出力目標値は、図６に示した、演算部１８による偏差の演算に使用され、上記のように調整したバイアス２２は、図６に示した、演算部２１により演算した不足分に足されて使用される。
【００２９】
水素貯蔵器５の所定の貯蔵量を維持する場合、この出力目標値は売電運用装置８に返される。このように、貯蔵量の維持を考慮すると、送電安定性判断部３２による判断結果（例えば、安定性を向上させるためにバイアス２２を増加させる）と、出力目標値の修正による増減（水素貯蔵器５の所定の貯蔵量を維持するためにバイアス２２を減少させる）とが相反する場合がある。この場合の、バイアス２２の増減は、安定性の向上と貯蔵量の許容範囲などに基づいて、運用者が任意に決定することができる。決定は自動制御でも手動操作でも用いてよい。
【００３０】
次に、図６に示した、系統側への送電と水素製造器４への電力の分配調整の方法について、図１１〜１５を参照して説明する。図１１は、実施形態における電力供給システムによる、出力目標値の調整について説明する図である。図１２は、実施形態における電力供給システムによる、低めの出力目標値の調整について説明する図である。図１３は、実施形態における電力供給システムによる、低めの出力目標値の調整にかかる送電電力出力の一例をグラフで示す図である。図１４は、実施形態における電力供給システムによる、高めの出力目標値の調整について説明する図である。図１５は、実施形態における電力供給システムによる、高めの出力目標値の調整にかかる送電電力出力の一例をグラフで示す図である。
【００３１】
図１１、１２、１４に示したグラフは、縦軸を風力発電設備１による風力発電出力の変動幅とし、横軸を、風力発電出力の変動周期としたものである。  
風力発電設備１による発電電力の調整の精度や水素製造器４による消費電力の調整の精度の特性上、変動周期の短い範囲（例えば所定の周期未満）では、電力調整器２により吸収される変動電力量３５や、電力調整器２により補填される変動電力量３６により、変動（出力目標値に対する風力発電出力の過剰分または不足分）に対する吸収や補填を行なう一方で、風力発電設備１による発電出力や燃料電池６からの出力の調整は行わない。
【００３２】
また、変動周期が長い範囲（例えば上記の所定の周期以上）では、上記の変動電力量３５，３６とは別に、風力抑制（風力発電設備１による発電出力の抑制運転）が吸収する変動電力量３８や、燃料電池６からの出力により補填される変動電力量３７により、変動に対する吸収や補填を行なう。
【００３３】
上記の、電力調整器２により吸収される変動電力量３５と、風力抑制により吸収される変動電力量３８は、風力発電出力の変動が過剰な側に発生している場合の吸収手段であり、電力調整器２により補填される変動電力量３６と、燃料電池６からの出力により補填される変動電力量３７は、風力発電出力の変動が不足な側に発生している場合の補填手段である。
【００３４】
ここで、図１１などに示すように、水素製造器４に出力される、水素製造のための消費電力が十分に大きいことを前提として、この消費電力の範囲内で電力調整器２により補填される変動電力量３６を調整できる。  
図１１に示した例では、風力発電出力の変動が過剰な側と不足な側との両方に均等になるように調整され、売電計画値１４と風況予測値１５に基づいて、出力目標演算部１７は、演算する出力目標値を調整する。
【００３５】
図１２、図１３に示すように、出力目標値を低めに調整する場合は、電力調整器２により吸収される変動電力量３５や風力抑制により吸収される変動電力量３８による吸収の割合を、電力調整器２により補填される変動電力量３６や燃料電池６からの出力により補填される変動電力量３７による補填の割合より大きくすることで風力発電出力の変動を緩和する。この場合、水素製造器４に供給される電力が増加するため、水素貯蔵量計測値３３は増加する傾向となる。図１３では、変動周期が長く、風力発電の変動（過剰分）の吸収のために、電力調整器２による調整分に加え、風力抑制を用いることを示す。
【００３６】
逆に、図１４、図１５に示すように、出力目標値を高めに調整する場合は、電力調整器２により補填される変動電力量３６や燃料電池が補填する変動電力量３７による補填の割合を、電力調整器２により吸収される変動電力量３５や風力抑制により吸収される変動電力量３８による吸収の割合より大きくすることで風力発電の変動を緩和する。この場合、水素製造器４に供給される電力が減少し、燃料電池６が消費する水素が増加するため、水素貯蔵量計測値３３は減少する傾向となる。図１５では、変動周期が長く、風力発電の変動（不足分）の補填のために、燃料電池６からの発電出力の増減をベースとし、風力発電出力の増減に応じて、電力調整器２による出力を増減させることを示す。
【００３７】
以上説明したように、実施形態における電力供給システムでは、風力発電設備１などの、変動する自然エネルギーを用いた発電装置により発電する電力の変動に応じて、電力系統に出力される電力が系統出力目標に近くなるように、電力調整器２により調整する配分を管理したり、燃料電池６により出力する電力を管理したりすることで、変動する自然エネルギーを用いた発電装置による発電出力の変動の吸収や補填を行なう。これにより、変動する自然エネルギーによる発電を利用して安定した電力供給を行なうことができる。
【００３８】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
１…風力発電設備、２…電力調整器、３…蓄電池、４…水素製造器、５…水素貯蔵器、６…燃料電池、７…制御装置、８…売電運用装置、９…水素運用装置、１０…水素製造のための消費電力、１１…風力発電出力、１２…燃料電池の発電電力、１３…合成出力、１４…売電計画値、１５…風況予測値、１６…風力発電値、１７…出力目標演算部、１８，１９，２１，２３，２６，３０…演算部、２０…調整器目標値、２２…燃料電池目標値のバイアス、２４…燃料電池目標値、２５…水素製造電源設定値、２７…蓄電池目標値、２８…水素製造使用電力、２９…蓄電池出力、３１…調整器出力修正値演算部、３２…送電安定性判断部、３３…水素貯蔵量計測値、３４…水素使用計画量、３５…電力調整器により吸収される変動電力量、３６…電力調整器により補填される変動電力量、３７…燃料電池により補填される変動電力量、３８…風力抑制により吸収される変動電力量。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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