(57)【要約】  本実施形態に係る水素・電力供給システムは、水素を生成する水素供給システムと、水素を用いて発電する電力供給システムと、水素を生成する水素生成装置と、水素供給システムと電力供給システムと水素生成装置とを制御する制御装置と、を備え、水素供給システムは、水素を第１圧力に圧縮する圧縮機と、圧縮機により第１圧力に圧縮された水素を貯蔵する第１貯蔵装置と、第１貯蔵装置に貯蔵された水素を供給する供給装置と、を有し、電力供給システムは、水素生成装置により生成された水素を第１圧力より低い圧力で貯蔵する第２貯蔵装置と、第２貯蔵装置に貯蔵された水素により発電する燃料電池ユニットと、を有する。
2019225020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を供給する水素供給システムと、
水素を用いて発電する電力供給システムと、
水素を生成する水素生成装置と、
前記水素供給システムと前記電力供給システムと前記水素生成装置を制御する制御装置を備え、
前記水素供給システムは、
前記水素を第１圧力に圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機により第１圧力に圧縮された前記水素を貯蔵する第１貯蔵装置と、
前記第１貯蔵装置に貯蔵された水素を供給する水素供給装置と、を有し、
前記電力供給システムは、
前記水素生成装置により生成された水素を前記第１圧力より低い圧力で貯蔵する第２貯蔵装置と、
前記第２貯蔵装置に貯蔵された水素により発電する燃料電池ユニットと、を有する、
水素・電力供給システム。
【請求項２】
前記第１圧力より低い圧力により水素を貯蔵する水素貯蔵システムを、更に備え、
前記水素貯蔵システムは、前記水素供給システム、及び前記電力供給システムの内の少なくとも一方に前記第１圧力より低い圧力の水素を供給する、請求項１に記載の水素・電力供給システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第１貯蔵装置への水素の貯蔵を優先する第１モードを有し、前記第１モードでは、前記第１貯蔵装置の水素の貯蔵量が所定値に達した後に前記第２貯蔵装置に水素を貯蔵する、請求項１又は２に記載の水素・電力供給システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記第２貯蔵装置への水素の貯蔵を優先する第２モードを有し、前記第２モードでは、前記第２貯蔵装置の水素の貯蔵量が所定値に達した後に前記第１貯蔵装置に水素を貯蔵する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の水素・電力供給システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記第２貯蔵装置のみへ水素を貯蔵する第３モードを有し、前記第３モードでは、前記第２貯蔵装置の水素の貯蔵量が所定値に達した後に前記水素生成装置の生成処理を停止する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の水素・電力供給システム。
【請求項６】
前記電力供給システムは、
再生可能エネルギーにより発電された電力を充電する蓄電池ユニットを更に有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の水素・電力供給システム。
【請求項７】
前記水素生成装置は、再生可能エネルギーにより発電された電力を用いて水の電気分解により水素を生成する、請求項６に記載の水素・電力供給システム。
【請求項８】
前記水素供給システム、及び前記電力供給システムは、系統電力からも電力の供給を受けることが可能であり、
前記制御装置は、前記系統電力が停電した場合に前記蓄電池ユニットの残量が第１既定値以上であり、且つ前記第２貯蔵装置に貯蔵される水素の量が第２既定値以上である場合に、前記蓄電池ユニット及び前記燃料電池ユニットの電力の供給を行う、請求項６又は７に記載の水素・電力供給システム。
【請求項９】
前記制御装置は、前記系統電力が停電した場合に前記蓄電池ユニットの残量が第１既定値以上であり、且つ前記第２貯蔵装置に貯蔵される水素の量が第２既定値未満である場合に、前記燃料電池ユニットの発電を停止する、請求項８に記載の水素・電力供給システム。
【請求項１０】
前記水素供給システム、及び前記電力供給システムは、系統電力からも電力の供給を受けることが可能であり、
前記制御装置は、前記系統電力が停電した場合に前記蓄電池ユニットの残量が第１既定値未満である場合に、前記燃料電池ユニットの発電を停止し、前記再生可能エネルギーにより発電された電力を前記蓄電池ユニットに充電する、請求項６乃至９のいずれか一項に記載の水素・電力供給システム。
【請求項１１】
水素を供給する水素供給システムと、
水素を用いて発電する電力供給システムと、
水素を生成する水素生成装置と、
前記水素供給システムと前記電力供給システムと前記水素生成装置を制御する制御装置を備え、
前記水素供給システムは、
前記水素を第１圧力に圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機により第１圧力に圧縮された前記水素を貯蔵する第１貯蔵装置と、
前記第１貯蔵装置に貯蔵された水素を供給する水素供給装置と、を有し、
前記電力供給システムは、
前記水素生成装置により生成された水素を前記第１圧力より低い圧力で貯蔵する第２貯蔵装置と、
前記第２貯蔵装置に貯蔵された水素により発電する燃料電池ユニットと、を有する、
水素・電力供給システムの制御方法であって、
前記制御装置は、前記第１貯蔵装置への水素の貯蔵を優先する第１モードを有し、前記第１モードでは、前記第１貯蔵装置の水素の貯蔵量が所定値に達した後に前記第２貯蔵装置に水素を貯蔵する、水素・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、水素・電力供給システム、及び水素・電力供給システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の化石燃料で駆動される内燃機関車両の代替として、蓄電した電力によりモーターを駆動する電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）、および水素を用いた燃料電池による発電を介してモーターを駆動する燃料電池自動車（ＦＣＶ：Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）の導入が進められている。【０００３】
電気自動車、及び燃料電池自動車の導入を進めるために、ガソリンスタンドに代わる水素・電力供給システムの充実が求められている。電気自動車には水素により燃料電池ユニットが発電した電力を供給し、燃料電池自動車には水素生成装置が生成した水素を供給する水素・電力供給システムが知られている。また、燃料電池自動車に供給される水素は、燃料電池ユニットに供給される水素よりも高圧にする必要がある。【０００４】
ところが、このような水素・電力供給システムでは、電気自動車に電力を供給する燃料電池ユニットに用いられる水素と、燃料電池自動車に供給される水素とは、共通の水素貯蔵装置に高圧で貯蔵されている。このため、燃料電池自動車に供給するレベルの圧力で水素が貯蔵され、再び低圧化された水素が燃料電池ユニットに供給される。その時々の需要に応じて水素を分配する制御は考慮されてなく、水素・電力供給システムの利用率が低くなる傾向がある。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−７６６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、製造した水素の水素利用率の向上が可能な水素・電力供給システム、及び水素・電力供給システム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】
本実施形態に係る水素・電力供給システムは、水素を供給する水素供給システムと、水素を用いて発電する電力供給システムと、水素を生成する水素生成装置と、水素供給システムと電力供給システムと水素生成装置とを制御する制御装置と、を備え、水素供給システムは、水素を第１圧力に圧縮する圧縮機と、圧縮機により第１圧力に圧縮された水素を貯蔵する第１貯蔵装置と、第１貯蔵装置に貯蔵された水素を供給する供給装置と、を有し、電力供給システムは、水素生成装置により生成された水素を第１圧力より低い圧力で貯蔵する第２貯蔵装置と、第２貯蔵装置に貯蔵された水素により発電する燃料電池ユニットと、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、製造した水素の水素利用率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る水素・電力供給システムの全体構成を示すブロック図。
【図２】水素供給システム、及び外部水素供給システムの詳細な構成例を示すブロック図。
【図３】電力供給システムの詳細な構成例を示すブロック図。
【図４Ａ】制御装置の処理例を示すフローチャート。
【図４Ｂ】制御装置の処理例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係る水素・電力供給システム、及び水素・電力供給システムの制御方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。また、本実施形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号又は類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。
【００１１】
（一実施形態）
図１は、本実施形態に係る水素・電力供給システム１の全体構成を示すブロック図である。この図１に示すように水素・電力供給システム１は、水素と電力の供給が可能なシステムであり、水素供給システム２と、外部水素供給システム３と、電力供給システム４と、再生可能エネルギー発電装置５と、制御装置６とを備えて構成されている。図１では、更に系統電力７と、電気自動車８と、燃料電池自動車９とを図示している。
【００１２】
水素供給システム２は、水素を供給する。この水素供給システム２は、例えば水を電気分解することにより水素を生成し、燃料電池自動車９に供給する。この水素供給システム２には、再生可能エネルギー発電装置５が出力した電力及び系統電力７の少なくとも一方から電力が供給されるように構成されている。また、水素供給システム２は、生成した水素を電力供給システム４にも供給可能に構成されている。
【００１３】
外部水素供給システム３は、水素供給システム２が供給する水素以外の水素、例えば再エネ水素などを蓄積し、水素供給システム２及び電力供給システム４に供給可能に構成されている。すなわち、この外部水素供給システム３は、水素供給システム２、及び電力供給システム４の内の少なくとも一方と着脱可能に構成されている。なお、本実施形態に係る外部水素供給システム３が水素貯蔵システムに対応する。
【００１４】
電力供給システム４は、再生可能エネルギー発電装置５が出力した電力を蓄電し、電気自動車８に供給する。また、電力供給システム４は、水素供給システム２及び外部水素供給システム３の内の少なくとも一方から供給された水素を用いて発電する。さらにまた、電力供給システム４は、発電の際に発生した熱により加熱した水を蓄え、供給することが可能である。なお、水素供給システム２、外部水素供給システム３、及び電力供給システム４の詳細な構成は後述する。
【００１５】
再生可能エネルギー発電装置５は、例えば太陽光発電装置であり、再生可能エネルギーを利用して発電を行う。太陽光発電装置は、太陽電池を含み、太陽電池を用いた光電変換により発電を行う装置である。
【００１６】
制御装置６は、例えば処理回路を含んで構成される基盤であり、水素・電力供給システム１全体の制御を行う。制御装置６による制御の詳細は後述する。なお、本実施形態においては、処理回路は、例えば、プロセッサにより構成される。ここで、プロセッサという文言は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、或いは、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：  ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ：  ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ：  ＣＰＬＤ）、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ：  ＦＰＧＡ）等の回路を意味する。プロセッサは、記憶回路に保存されたプログラムを読み出して実行することにより機能を実現する。
【００１７】
図２は、水素供給システム２、及び外部水素供給システム３の詳細な構成例を示すブロック図であり、図２に基づき水素供給システム２、及び外部水素供給システム３の詳細な構成例を説明する。図２に示すように水素供給システム２は、水素の供給が可能なシステムであり、電力供給装置１０と、水素生成装置２０と、冷却水供給装置３０と、水素貯蔵装置４０と、水素供給装置５０と、冷却装置６０とを備えて構成されている。但し、水素生成装置２０は水素供給システム２内に配置されなくても、水素・電力供給システム１内に配置されていれば良い。
【００１８】
電力供給装置１０は、水素供給システム２に電力を供給する。この電力供給装置１０は、パワーコンディショナ装置１０２と、分電盤１０４とを有する。  
【００１９】
パワーコンディショナ装置１０２は、例えばコンバータを含んで構成される。このコンバータは、再生可能エネルギー発電装置５が出力した直流電力を所定の交流電力に変換する。分電盤１０４は、パワーコンディショナ装置１０２又は系統電力（商用電源）７から供給される電力を分電し、水素生成装置２０を含む水素・電力供給システム１全体に供給する。
【００２０】
水素生成装置２０は、水素を生成する。この水素生成装置２０は、例えば固体高分子水電解装置であり、水を電気分解することにより水素を生成する。本実施形態に係る水素生成装置２０には、外部から供給された水に電圧を印加することにより水素と酸素に分解するが、これに限定されず、メタンを含む天然ガスなどから水素を生成してもよい。水素生成装置２０により生成された水素は、水素貯蔵装置４０に供給される。また、水素生成装置２０には、再生可能エネルギー発電装置５が出力した電力及び系統電力７の少なくとも一方から電力が供給されるように構成されている。水素生成装置２０は、例えば４８Ｎｍ３／日の水素を生成する。  
冷却水供給装置３０は、冷却水を水素生成装置２０と水素貯蔵装置４０の圧縮機２０４とに供給する。但し、冷却媒体は液体とは限らない。水素生成装置２０と水素貯蔵装置４０は気体による冷却方法でも良い。
【００２１】
水素貯蔵装置４０は、外部水素供給システム３及び水素生成装置２０から供給される水素を蓄積する。この水素貯蔵装置４０は、バッファタンク２０２と、圧縮機２０４と、蓄圧器ユニット２０６とを有する。
【００２２】
バッファタンク２０２は、水素流量の安定化のために用いられる。このバッファタンク２０２は、外部水素供給システム３及び水素生成装置２０から供給される水素を一旦蓄え、圧縮機２０４に供給する。
【００２３】
圧縮機２０４は、例えば往復動圧縮機であり、駆動部と圧縮部とを有している。駆動部の動力により圧縮部のピストンが駆動されてシリンダ内の水素が圧縮される。圧縮機２０４から吐出された水素は、冷却水供給装置３０から供給された冷却水により冷却される。この圧縮機２０４は、第１圧力である例えば８２ＭＰａまで水素を圧縮する。
【００２４】
蓄圧器ユニット２０６は、例えば同じ設計圧力の複数、例えば３基の蓄圧器を有する。複数の蓄圧器には、圧縮機２０４から吐出された水素が貯留される。蓄圧器ユニット２０６には、圧縮機２０４により第１圧力である例えば８２ＭＰａまで圧宿された水素が貯留される。また、蓄圧器ユニット２０６は、水素供給装置５０に水素を供給する。この蓄圧器ユニット２０６の容量は例えば、３００Ｌ×３基であり、貯蔵量は、例えば６５５．０Ｎｍ３である。なお、本実施形態に係る蓄圧器ユニット２０６が、第１貯蔵装置に対応する。
【００２５】
水素供給装置５０は、水素をタンク搭載車両である燃料電池自動車９に充填する。水素供給装置５０は、ディスペンサと呼ばれる場合がある。冷却装置６０は、水素供給装置５０から供給される水素を冷却するために用いる冷却媒体を冷却する。
【００２６】
外部水素供給システム３は、水素生成装置２０が生成する水素以外の水素、例えば再エネ水素などを蓄積し、水素貯蔵装置４０に供給する。この外部水素供給システム３は、水素供給システム２、及び電力供給システム４の内の少なくとも一方と着脱可能であり、第１圧力より低い圧力により水素を貯蔵する。すなわち、この外部水素供給システム３は、高圧水素カードル３０２や、水素吸蔵合金ユニット３０４を有する。外部水素供給システム３は、接続状態、又は、非接続の状態にすることが可能である。このため、例えば水素生成装置２０が生成する水素が不足する可能性がある場合などに、予備的に装着して使用してもよい。
【００２７】
高圧水素カードル３０２は、水素が充填されたガス貯蔵容器を複数本束ねたものである。高圧水素カードル３０２は、水素・電力供給システム１において、水素の供給源として利用される。すなわち、高圧水素カードル３０２から供給される水素は、更に電力供給システム４、及びバッファタンク２０２などに供給される。
【００２８】
水素吸蔵合金ユニット３０４は、冷却されると水素を吸蔵し、加熱されると水素を放出する水素吸蔵合金を利用したユニットである。水素吸蔵合金ユニット３０４における単位時間あたりの水素の吸蔵及び放出は、水素吸蔵合金ユニット３０４に与える温度によって制御可能である。水素吸蔵合金ユニット３０４は、高圧水素カードル３０２と同様に、水素・電力供給システム１において、水素の供給源として利用される。なお、本実施形態に係る外部水素供給システム３は、高圧水素カードル３０２及び水素吸蔵合金ユニット３０４を有するが、これに限定されず、高圧水素カードル３０２及び水素吸蔵合金ユニット３０４の内の一方を有して構成してもよい。
【００２９】
図３は、電力供給システム４の詳細な構成例を示すブロック図であり、図３に基づき電力供給システム４の詳細な構成例を説明する。図３に示すように電力供給システム４は、パワーコンディショナ装置４０２と、蓄電池ユニット４０４と、水素吸蔵合金ユニット４０６と、燃料電池ユニット４０８と、給湯タンク４１０とを備えて構成されている。
【００３０】
パワーコンディショナ装置４０２は、パワーコンディショナ装置１０２と同等の構成であり、例えばコンバータを含んで構成される。このコンバータは、再生可能エネルギー発電装置５が出力した直流電力を所定の交流電力に変換する。
【００３１】
蓄電池ユニット４０４は、電力を充放電可能に構成された二次電池、例えば、鉛蓄電池やリチウムイオン電池である。蓄電池ユニット４０４は、単一のセル、或いは複数のセルを直列に接続して構成されるユニットである。なお、蓄電池の構成はこれ以外であってもよく、ナトリウム−硫黄電池、ニッケル水素電池を含む他の種類の二次電池、電気二重層タイプを含むキャパシタ、又はこれらを組み合わせた複合電池であってもよい。蓄電池ユニット４０４は、充電した電力を電気自動車８に供給する。
【００３２】
水素吸蔵合金ユニット４０６は、水素吸蔵合金ユニット３０４と同等の構成であり、冷却されると水素を吸蔵し、加熱されると水素を放出する水素吸蔵合金を利用したユニットである。水素吸蔵合金ユニット４０６は、水素供給システム２の水素生成装置２０により生成された水素を、第１圧力より低い圧力で貯蔵する。
【００３３】
また、水素吸蔵合金ユニット４０６は、外部水素供給システム３から供給された水素を貯蔵可能に構成されている。水素供給システム２の水素生成装置２０により生成された水素の圧力と、外部水素供給システム３から供給される水素の圧力は、第１圧力より低い圧力であり、同等の圧力範囲に設定されている。これから分かるように、水素吸蔵合金ユニット４０６に水素を貯蔵する際に水素の降圧や昇圧が不要となり、エネルギーの効率化が可能となる。
【００３４】
燃料電池ユニット４０８は、水素吸蔵合金ユニット４０６に貯蔵された水素を用いて発電した電力を電気自動車８又は負荷に供給する。
【００３５】
給湯タンク４１０は、外部から供給された水道水を燃料電池ユニット４０８に供給し、燃料電池ユニット４０８により加熱された温水を貯蔵する。給湯タンク４１０は、貯蔵した温水を外部に供給する。
【００３６】
以上が本実施形態に係る水素・電力供給システム１の構成の説明であるが、以下に制御装置６の制御例を説明する。
【００３７】
図４Ａ及び図４Ｂは、制御装置６の制御例を示すフローチャートである。ここでは、ＢＣＰ（Ｂｕｓｉｎｅｓｓ  Ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ  Ｐｌａｎ）として、例えば停電や災害などが起きた場合の処理を含む例を説明する。
【００３８】
先ず、制御装置６は、系統電力７が停電しているか否かを判断する（ステップＳ１００）。系統電力７が停電していない場合（ステップＳ１００のＹＥＳ）、操作者は、水素供給システムを優先する第１モード、及び電力供給システムを優先する第２モードの中からモードを選択する（ステップＳ１０２）。第１モードは、蓄圧器ユニット２０６（第１貯蔵装置）への水素の貯蔵を優先するモードであり、第２モードは、水素吸蔵合金ユニット４０６（第２貯蔵装置）への水素の貯蔵を優先するモードである。
【００３９】
第１モードが選択された場合（ステップＳ１０２の水素供給システム優先）、制御装置６は、蓄圧器ユニット２０６の圧力が既定値以下であるか否かを判定し（ステップＳ１０４）、既定値以下である場合（ステップＳ１０４のＹＥＳ）、蓄圧器ユニット２０６の圧力が上限既定値になるまで水素を充填する（ステップＳ１０６、１０８）。一方で、既定値より大きい場合（ステップＳ１０４のＮＯ）、蓄圧器ユニット２０６への水素の充填を行わない。
【００４０】
次に、制御装置６は、電力供給システム４の水素吸蔵合金ユニット４０６の水素貯蔵量が既定値以下か否かを判定し（ステップＳ１１０）、水素貯蔵量が既定値以下である場合（ステップＳ１１０のＹＥＳ）、水素吸蔵合金ユニット４０６の水素貯蔵量が既定値になるまで水素を貯蔵する（ステップＳ１１２）。
【００４１】
次に、制御装置６は、処理を停止するか否かを判定し（ステップＳ１１４）、処理を停止する場合（ステップＳ１１４のＹＥＳ）、水素生成装置２０の生成処理を停止する。一方で、停止しない場合（ステップＳ１１４のＮＯ）、ステップＳ１０４からの処理を繰り返す。
【００４２】
一方で、水素貯蔵量が既定値より大きい場合（ステップＳ１１０のＮＯ）、ステップＳ１０４からの処理を繰り返す。このように、第１モードでは、蓄圧器ユニット２０６への水素の貯蔵を優先する。  
【００４３】
一方で、第２モードが選択された場合（ステップＳ１０２の電力供給システム優先）、制御装置６は、電力供給システム４の水素吸蔵合金ユニット４０６の水素貯蔵量が既定値以下か否かを判定し（ステップＳ１１６）、水素貯蔵量が既定値以下である場合（ステップＳ１１６のＹＥＳ）、水素吸蔵合金ユニット４０６の水素貯蔵量が既定値になるまで水素を貯蔵する（ステップＳ１１８、１２０）。一方で、既定値より大きい場合（ステップＳ１１６のＮＯ）、水素吸蔵合金ユニット４０６への水素の充填を行わない。
【００４４】
次に、制御装置６は、電力供給システム専用モードであるか否かを判定する（ステップＳ１２２）。電力供給システム専用モードである場合（ステップＳ１１２のＹＥＳ）、水素生成装置２０の生成処理を停止する。一方で、電力供給システム専用モードでない場合（ステップＳ１２２のＮＯ）、制御装置６は、蓄圧器ユニット２０６の圧力が既定値以下であるか否かを判定し（ステップＳ１２４）、既定値以下である場合（ステップＳ１２４のＹＥＳ）、蓄圧器ユニット２０６の圧力が上限既定値になるまで水素を充填する（ステップＳ１２６）。
【００４５】
次に、制御装置６は、処理を停止するか否かを判定し（ステップＳ１２８）、処理を停止する場合（ステップＳ１２８のＹＥＳ）、水素生成装置２０の生成処理を停止する。一方で、停止しない場合（ステップＳ１２８のＮＯ）、ステップＳ１１６からの処理を繰り返す。このように、第２モードでは、水素吸蔵合金ユニット４０６への水素の貯蔵を優先するので、燃料電池ユニット４０８への水素供給を優先的に行うことが可能となる。また、電力供給システム専用モードでは、蓄圧器ユニット２０６への水素の供給を行わずに、水素生成装置２０の生成処理を停止するので、電力供給システム４からの電力供給をより優先させることが可能となる。
【００４６】
一方で、既定値より大きい場合（ステップＳ１２４のＮＯ）、ステップＳ１１６からの処理を繰り返す。
【００４７】
一方で、系統電力７が停電している場合（ステップＳ１００のＮＯ）、制御装置６は、蓄電池ユニット４０４の残量が既定値以上あるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。既定値未満である場合（ステップＳ１３０のＮＯ）、再生可能エネルギー発電装置５により蓄電池ユニット４０４の充電を継続し、ステップＳ１３０からの処理を繰り返す。
【００４８】
一方で、既定値以上である場合（ステップＳ１３０のＹＥＳ）、制御装置６は、蓄電池ユニット４０４による自立運転が可能であると判定する（ステップＳ１３２）。
【００４９】
次に、制御装置６は、電力供給システム４の水素吸蔵合金ユニット４０６の水素貯蔵量が既定値以上か否かを判定し（ステップＳ１３６）、水素貯蔵量が既定値以上である場合（ステップＳ１１６のＹＥＳ）、蓄電池ユニット４０４及び燃料電池ユニット４０８による自立運転を行う（ステップＳ１３８）。一方で、既定値より小さい場合（ステップＳ１３６のＮＯ）、水素吸蔵合金ユニット４０６への水素の充填を行わず、蓄電池ユニット４０４による自立運転を行う（ステップＳ１４０）。
【００５０】
以上のように、その時々の需要に対し水素供給システム、電力供給システムに水素を分配する制御を実施する事で、水素・電力供給システムでの水素利用率の向上が可能となる。
また、本実施形態によれば、水素生成装置２０により生成された水素を第１圧力で貯蔵する蓄圧器ユニット２０６から燃料電池自動車９に水素を供給し、水素生成装置２０により生成された水素を第１圧力より低い圧力で貯蔵する水素吸蔵合金ユニット４０６から燃料電池ユニット４０８に水素を供給することとした。これにより、水素生成装置２０から燃料電池ユニット４０８に水素を供給する際に、圧縮後に低圧化する処理が省略され水素の圧縮に消費するエネルギーのロスを抑制可能となる。
【００５１】
また、水素生成装置２０の生成する水素の圧力と外部水素供給システム３から供給する水素の圧力を第１圧力より低い圧力であり、且つ同様の圧力範囲とすることとした。これにより、外部水素供給システム３から供給する水素に圧縮処理や降圧処理を行うことなく、外部水素供給システム３から水素貯蔵装置４０又は水素吸蔵合金ユニット４０６までの配管と、水素生成装置２０から水素貯蔵装置４０又は水素吸蔵合金ユニット４０６までの配管とを共有化可能となる。
【００５２】
以上、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す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。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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。
【図１】
2019225020.tif 000003
【図２】
2019225020.tif 000004
【図３】
2019225020.tif 000005
【図４Ａ】
2019225020.tif 000006
【図４Ｂ】
2019225020.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和2年11月10日(2020.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を供給する水素供給システムと、
水素を用いて発電する電力供給システムと、
水素を生成する水素生成装置と、
前記水素供給システムと前記電力供給システムと前記水素生成装置を制御する制御装置と、
前記第１圧力より低い圧力により水素を貯蔵する水素貯蔵システムと、
を備え、
前記水素供給システムは、
前記水素を第１圧力に圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機により第１圧力に圧縮された前記水素を貯蔵する第１貯蔵装置と、
前記第１貯蔵装置に貯蔵された水素を供給する水素供給装置と、を有し、
前記電力供給システムは、
前記水素生成装置により生成された水素を前記第１圧力より低い圧力で貯蔵する第２貯蔵装置と、
前記第２貯蔵装置に貯蔵された水素により発電する燃料電池ユニットと、を有し、
前記水素貯蔵システムは、前記水素供給システム、及び前記電力供給システムの内の少なくとも一方に前記第１圧力より低い圧力の水素を供給し、
前記制御装置は、前記第２貯蔵装置への水素の貯蔵を前記第１貯蔵装置への水素の貯蔵よりも優先し、前記第２貯蔵装置の水素の貯蔵量が所定値に達した後に前記水素生成装置の生成処理を停止する第３モードを有する、水素・電力供給システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１貯蔵装置への水素の貯蔵を優先する第１モードを有し、前記第１モードでは、前記第１貯蔵装置の水素の貯蔵量が所定値に達した後に前記第２貯蔵装置に水素を貯蔵する、請求項１に記載の水素・電力供給システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第２貯蔵装置への水素の貯蔵を優先する第２モードを有し、前記第２モードでは、前記第２貯蔵装置の水素の貯蔵量が所定値に達した後に前記第１貯蔵装置に水素を貯蔵する、請求項１又は２に記載の水素・電力供給システム。
【請求項４】
前記電力供給システムは、
再生可能エネルギーにより発電された電力を充電する蓄電池ユニットを更に有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の水素・電力供給システム。
【請求項５】
前記水素生成装置は、再生可能エネルギーにより発電された電力を用いて水の電気分解により水素を生成する、請求項４に記載の水素・電力供給システム。
【請求項６】
前記水素供給システム、及び前記電力供給システムは、系統電力からも電力の供給を受けることが可能であり、
前記制御装置は、前記系統電力が停電した場合に前記蓄電池ユニットの残量が第１既定値以上であり、且つ前記第２貯蔵装置に貯蔵される水素の量が第２既定値以上である場合に、前記蓄電池ユニット及び前記燃料電池ユニットの電力の供給を行う、請求項５に記載の水素・電力供給システム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記系統電力が停電した場合に前記蓄電池ユニットの残量が第１既定値以上であり、且つ前記第２貯蔵装置に貯蔵される水素の量が第２既定値未満である場合に、前記燃料電池ユニットの発電を停止する、請求項６に記載の水素・電力供給システム。
【請求項８】
前記水素供給システム、及び前記電力供給システムは、系統電力からも電力の供給を受けることが可能であり、
前記制御装置は、前記系統電力が停電した場合に前記蓄電池ユニットの残量が第１既定値未満である場合に、前記燃料電池ユニットの発電を停止し、前記再生可能エネルギーにより発電された電力を前記蓄電池ユニットに充電する、請求項６又は７に記載の水素・電力供給システム。
【請求項９】
水素を供給する水素供給システムと、
水素を用いて発電する電力供給システムと、
水素を生成する水素生成装置と、
前記水素供給システムと前記電力供給システムと前記水素生成装置
を制御する制御装置と、
前記第１圧力より低い圧力により水素を貯蔵する水素貯蔵システムと、
を備え、
前記水素供給システムは、
前記水素を第１圧力に圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機により第１圧力に圧縮された前記水素を貯蔵する第１貯
蔵装置と、
前記第１貯蔵装置に貯蔵された水素を供給する水素供給装置と、を
有し、
前記電力供給システムは、
前記水素生成装置により生成された水素を前記第１圧力より低い圧
力で貯蔵する第２貯蔵装置と、
前記第２貯蔵装置に貯蔵された水素により発電する燃料電池ユニットと、を有し、
前記水素貯蔵システムは、前記水素供給システム、及び前記電力供給システムの内の少なくとも一方に前記第１圧力より低い圧力の水素を供給する、水素・電力供給システムの制御方法であって、
前記制御装置は、前記第２貯蔵装置への水素の貯蔵を第１貯蔵装置への水素の貯蔵よりも優先し、前記第２貯蔵装置の水素の貯蔵量が所定値に達した後に前記水素生成装置の生成処理を停止する場合がある、水素・電力供給システムの制御方法。
【国際調査報告】
2019225020.tif 000008
2019225020.tif 000009