JP7178599B2 - 電力供給システム及びその制御方法 - Google Patents
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Description
本発明者等は、上述の課題を解決すべく鋭意検討した。その結果、以下の知見を得た。
第1の本開示に係る電力供給システムは、電力系統、自然エネルギー発電装置及び負荷のそれぞれに接続された電力供給システムであって、電力により水素を生成する水素生成装置と、前記水素生成装置により生成された水素を貯蔵する水素貯蔵装置と、前記水素貯蔵装置で貯蔵された水素を用いて発電を行う燃料電池システムと、蓄電装置と、制御装置と、を備え、前記制御装置は、電気代に基づき、前記自然エネルギー発電装置から前記水素生成装置及び前記蓄電装置のそれぞれに供給する電力の比率を制御する第1の制御、及び前記蓄電装置及び前記燃料電池システムのそれぞれから前記負荷に供給する電力の比率を制御する第2の制御の少なくともいずれか一方を実行する。
[構成]
図1は、本開示の実施形態1に係る電力供給システムの一例を示す図である。図1を参照すると、自然エネルギー発電装置10と、貯蔵システム100と、制御装置80と、負荷部60とがエネルギーネットワーク110を構成している。そして、貯蔵システム100と制御装置80とが本実施形態に係る電力供給システムを構成している。負荷部60の所有主体が「負荷部60を備える電力需要家61」である。
自然エネルギー発電装置10は、自然エネルギーを利用して発電する装置である。自然エネルギー発電装置10は、本実施形態では、例えば太陽光を利用して発電する太陽光発電装置である。自然エネルギー発電装置10は、例えば、風力発電装置や水力発電装置でもよい。
貯蔵システム100は、自然エネルギー発電装置10と電力系統70と負荷部60に接続され、自然エネルギー発電装置10が発電した電力又は電力系統70から受電した電力(電気エネルギー)を貯蔵し、負荷部60へ供給する。その際、貯蔵システム100は制御装置80によって貯蔵システム100へ給電される電力及び貯蔵システム100から配電される電力が制御される。
蓄電装置20は、制御装置80の制御により、自然エネルギー発電装置10が発電した電力又は電力系統70から受電した電力(電気エネルギー)を蓄電する。また蓄電された電力は制御装置80の制御により負荷部60又は電力系統70へ放電される。蓄電装置20は貯蔵されている電力量(電荷量)の残量を示すSOC(State of charge)を制御装置80へ送る。蓄電装置20は、例えば、2次電池、コンデンサ等で構成される。
水素生成装置30は、制御装置80の制御により、自然エネルギー発電装置10が発電した電力又は電力系統70から受電した電力を使用して水素を生成する。水素生成装置30は、例えば、水の電気分解装置で構成される。
水素貯蔵装置40は水素生成装置により生成された水素を貯蔵及び放出する。水素貯蔵装置は、例えば、水素吸蔵合金、高圧水素タンク、水素をデカリン等に変換して液化した状態で貯蔵する液体化水素貯蔵装置等によって構成される。本実施形態では、水素貯蔵装置40は、高圧水素タンクで構成される。水素生成装置30は圧力計などの計測機器(図示省略)を含み、貯蔵されている水素の残量を制御装置80へ送る。
燃料電池システム50は、制御装置80の制御により、水素貯蔵装置40から放出された水素を利用して発電する。発電された電力は負荷部60又は電力系統70へ供給される。燃料電池システム50として、周知のものを用いることができる。
制御装置80は、制御機能を有するものであればよく、演算処理部(図示せず)と制御プログラムを記憶する記憶部とを備える。演算処理部が、記憶部に記憶された制御プログラムを読み出して実行することによって、制御装置80が、所定の制御を行う。演算処理部として、マイクロコントローラ、PLC(programmable logic controller)、マイクロプロセッサ、FPGA(field-programmable gate array)等が例示される。記憶部としては、メモリが例示される。ここでは、制御装置80は、例えば、マイクロコントローラで構成される。制御装置80は、集中制御を行う単独の制御装置で構成されてもよく、互いに協働して分散制御を行う複数の制御装置で構成されてもよい。
負荷部60は、例えば住宅の家電機器であり、当該家電機器の使用に応じて電力を消費する。負荷部60は、少なくとも自然エネルギー発電装置10と貯蔵システム100と電力系統70のうちいずれかより電力が供給され動作する機器である。負荷部に供給される電力は電力計などの計測機器(図示せず)によって計測され、制御装置80へ送られる。
次に、制御装置80を詳しく説明する。図2は制御装置80の構成の一例を示す図である。
図4は、本開示の実施形態2に係る電力供給システムの制御装置80の構成の一例を示すである。図4において、図2と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
以上の手順で給電比率を選択することで電気代を低減することが可能となる。また、この例では0%から100%の間の10%刻みで推定を行っているがあらかじめ設定された所定の範囲に対して所定の回数推定を行ってもよい。また、給電比率の決定は、推定する日の前日に行ってもよいし、当日に再度計算を行い、給電比率を更新してもよい。
図5は、本開示の実施形態3に係る電力供給システムの制御装置80の構成の一例を示すである。図5において、図2及び図4と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
以上の手順で配電比率を選択することで電気代を低減することが可能となる。また、この例では0%から100%の間の10%刻みで推定を行っているがあらかじめ設定された所定の範囲に対して所定の回数推定を行ってもよい。また、配電比率の決定は推定する日の前日に行ってもよいし、当日に再度計算を行い、配電比率を更新してもよい。
実施形態2の電力供給システムにおいて、制御装置80が、実施形態3の余剰電力推定部85を備え、実施形態3の配電比率制御を行ってもよい。
2 負荷部の消費電力(需要電力)
3 余剰電力
4 蓄電装置の充電電力
5 水素生成装置の入力電力
6 蓄電装置の放電電力
7 燃料電池システムの発電電力
8 電力系統からの受電電力
9 電力系統への逆潮流電力
10 自然エネルギー発電装置
20 蓄電装置
30 水素生成装置
40 水素貯蔵装置
50 燃料電池システム
60 負荷部
61 電力需要家
70 電力系統
80 制御装置
81 電気料金情報取得部
82 給電比率制御部
83 配電比率制御部
84 機器制御部
85 余剰電力推定部
86 需要電力推定部
90 水素式電力貯蔵装置
100 貯蔵システム
110 エネルギーネットワーク
Claims (8)
- 電力系統、自然エネルギー発電装置及び負荷のそれぞれに接続された電力供給システムであって、
電力により水素を生成する水素生成装置と、
前記水素生成装置により生成された水素を貯蔵する水素貯蔵装置と、
前記水素貯蔵装置で貯蔵された水素を用いて発電を行う燃料電池システムと、
蓄電装置と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記自然エネルギー発電装置から前記水素生成装置及び前記蓄電装置のそれぞれに供給する電力の比率を電気代に基づき制御する第1の制御、及び前記蓄電装置及び前記燃料電池システムのそれぞれから前記負荷に供給する電力の比率を電気代に基づき制御する第2の制御の少なくともいずれか一方を実行する、電力供給システム。 - 前記制御装置は、前記第1の制御において、前記電気代が低下するよう、前記自然エネルギー発電装置から前記水素生成装置及び前記蓄電装置のそれぞれに供給する電力の比率を制御する、請求項1記載の電力供給システム。
- 前記制御装置は、前記第2の制御において、前記電気代が低下するよう、前記蓄電装置及び前記燃料電池システムのそれぞれから前記負荷に供給する電力の比率を制御する、請求項1記載の電力供給システム。
- 前記制御装置は、前記自然エネルギー発電装置の余剰電力が、前記蓄電装置が充電可能な電力及び前記水素生成装置が受電可能な電力の総和よりも小さい時間帯において、前記第1の制御を実行する、請求項1又は2に記載の電力供給システム。
- 前記制御装置は、前記自然エネルギー発電装置の余剰電力のピーク時間帯前において前記第1の制御を実行し、前記余剰電力のピーク時間帯以降における前記蓄電装置に充電可能な空き容量が残存するよう前記電力の比率を制御する、請求項1乃至4のいずれかに記載の電力供給システム。
- 前記制御装置は、前記負荷の需要電力が、前記蓄電装置が放電可能な電力及び前記燃料電池システムが発電可能な電力の総和よりも小さい時間帯において、前記第2の制御を実行する、請求項1又は3に記載の電力供給システム。
- 前記制御装置は、前記自然エネルギー発電装置の余剰電力の負側へのピーク時間帯前において前記第2の制御を実行し、前記負荷の需要電力のピーク時間帯以降に前記蓄電装置が放電可能な容量が残存するよう前記電力の比率を制御する、請求項1乃至5のいずれかに記載の電力供給システム。
- 電力系統、自然エネルギー発電装置及び負荷のそれぞれに接続された電力供給システムの制御方法であって、
前記自然エネルギー発電装置の余剰電力を用いて水素生成装置で水素を生成するステップと、
生成された水素を水素貯蔵装置に貯蔵するステップと、
前記水素貯蔵装置で貯蔵された水素を用いて燃料電池システムで発電を行うステップと、
前記自然エネルギー発電装置の余剰電力を用いて蓄電装置に充電するステップと、
前記蓄電装置が放電するステップと、
前記自然エネルギー発電装置から前記水素生成装置及び前記蓄電装置のそれぞれに供給する電力の比率を電気代に基づき制御する第1の制御、及び前記蓄電装置及び前記燃料電池システムのそれぞれから前記負荷に供給する電力の比率を電気代に基づき制御する第2の制御の少なくともいずれか一方を実行するステップと、を備える、電力供給システムの制御方法。
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