以下では、図1を用いて、本発明の一実施形態に係る電力供給システム1について説明する。
電力供給システム1は、住宅に設けられ、当該住宅の負荷(以下では「住宅負荷50」と書する)へ電力を供給するためのものである。電力供給システム1は、配電線10、蓄電システム20、燃料電池30及び制御部40を具備する。
配電線10は、系統電源Sと住宅負荷50とを接続する電線である。なお以下では、配電線10における系統電源S側を「上流側」と、住宅負荷50側を「下流側」と称する場合がある。
蓄電システム20は、太陽光を利用して発電可能であると共に、電力を充放電可能なものである。蓄電システム20は、太陽光発電部21、蓄電池22及びパワコン23を具備する。
太陽光発電部21は、太陽光を利用して発電する装置である。太陽光発電部21は、太陽電池パネル等により構成される。太陽光発電部21は、住宅の屋根の上等の日当たりの良い場所に設置される。
蓄電池22は、電力を充放電可能なものである。蓄電池22は、例えばリチウムイオン電池等により構成される。蓄電池22は、運転モードとして、複数のモードを有している。複数のモードには、蓄電池22が充放電しない待機モードや、蓄電池22を強制的に充電させる充電モード、蓄電池22を住宅負荷50に応じて放電させる放電モード、蓄電池22を住宅負荷50に応じて充放電させる充放電モード等が含まれる。本実施形態において、蓄電池22は、複数のモードのうち、主に充放電モードを実行する。なお、充放電モードについての詳細な説明は後述する。蓄電池22は、充電モードや充放電モードを実行する場合には、負荷追従機能により、後述するパワコン23を介して取得した第一センサ24の計測結果(すなわち、住宅負荷50の電力需要)に応じて動作することができる。また、本実施形態において、蓄電池22の最大放電電力は、2000[W]であるとする。また、蓄電池22の最大充電電力は、2000[W]であるとする。
蓄電池22には、停電等の非常時における電力を確保するための充電残量として所定の残量(以下では「最低蓄電量」と称する)が設定される。すなわち、蓄電池22の最低蓄電量とは、通常時において常に確保される最低限の充電残量を示すものである。
パワコン23は、電力を適宜変換可能なハイブリッドパワーコンディショナである。パワコン23は、太陽光発電部21と蓄電池22とに、それぞれ所定の電線を介して接続される。また、パワコン23は、所定の電線を介して配電線10の中途部(以下では「接続点20a」と称する)に接続される。このように、パワコン23は、太陽光発電部21と蓄電池22と配電線10との間に設けられる。
こうして、太陽光発電部21の発電電力は、パワコン23を介して配電線10に出力することができる。また、太陽光発電部21の発電電力は、パワコン23を介して蓄電池22に充電することができる。また、蓄電池22の放電電力は、パワコン23を介して配電線10に出力することができる。また、配電線10を流れる電力(系統電源Sからの電力)は、パワコン23を介して蓄電池22に充電することができる。
また、パワコン23は、蓄電池22と電気的に接続される。これにより、パワコン23は、蓄電池22の動作及び充電電力に関する情報を取得することができる。また、パワコン23は、蓄電池22の動作(例えば、運転モードの実行)を制御することができる。
また、パワコン23には、第一センサ24が設けられる。第一センサ24は、設置箇所における電力(大きさや向き)を計測するものである。第一センサ24は、配電線10において接続点20aの直ぐ上流側に設置される。第一センサ24と接続点20aとの間には、他の電線や電気機器が接続されていない。第一センサ24は、パワコン23と電気的に接続され、計測結果を送信可能に構成される。これにより、パワコン23は、第一センサ24の設置箇所における電力の情報を取得することができる。
燃料電池30は、水素等の燃料を用いて発電するものである。燃料電池30は、固体酸化物形燃料電池(SOFC : Solid Oxide Fuel Cell)や制御部等により構成される。燃料電池30は、配電線10の中途部(以下では「接続点30a」と称する)に接続される。接続点30aは、配電線10において接続点20aよりも下流側に配置される。すなわち、燃料電池30は、配電線10において蓄電システム20よりも下流側に配置される。また、燃料電池30は、発電を行う以外に、待機状態となることができる。なお、本実施形態において、燃料電池30の最大発電電力は、700[W]であるとする。燃料電池30には、第二センサ31及び貯湯タンク32が設けられる。
第二センサ31は、設置箇所における電力(大きさや向き)を計測するものである。第二センサ31は、配電線10において接続点30aの直ぐ上流側に設置される。第二センサ31と接続点30aとの間には、他の電線や電気機器が接続されていない。第二センサ31は、燃料電池30と電気的に接続され、計測結果を送信可能に構成される。これにより、燃料電池30は、第二センサ31の設置箇所における電力の情報を取得することができる。燃料電池30は、負荷追従機能により第二センサ31の計測結果(すなわち、住宅負荷50の電力需要)に応じた発電を行うことができる。
貯湯タンク32は、燃料電池30の発電時に発生する熱を用いて湯を沸かすと共に、沸かした湯を溜めておくものである。貯湯タンク32に溜められた湯は、住宅の給湯需要に応じて給湯することができる。なお以下では、貯湯タンク32に溜められた湯の量を、単に「タンク湯量」と称する場合がある。
また、燃料電池30は、住宅負荷50の消費電力や給湯需要に関する情報を学習する機能(以下では「学習機能」と称する)を有する。燃料電池30は、学習機能により学習した情報に基づいて、例えば1日の間(0時から24時までの間)で最大のタンク湯量とすべき時刻や、その最大の湯量(ピーク時の湯量)を推定することができる。
なお以下では、1日の間で最大のタンク湯量とすべき時刻を「指定値到達期限時刻」と称する。また、その最大の湯量(ピーク時の湯量)を「指定値」と称する。なお、指定値は、満タン時のタンク湯量に対して溜められた湯量の割合を示す値であり、本実施形態においては80%に設定されている。また、指定値到達期限時刻は、18時に設定されている。なお、指定値到達期限時刻及び指定値は、学習機能により学習した情報に基づいて推定されるのではなく、例えば住宅の居住者により任意に決定されてもよい。また、指定値は、本実施形態のように80%に限定するものではない。また、指定値到達期限時刻は18時に限定するものではない。
燃料電池30は、上述の如く推定した結果に基づいて、住宅の居住者のライフスタイルを考慮した発電計画を作成する。燃料電池30は、作成した発電計画に沿って発電を行うことにより、指定値到達期限時刻までにタンク湯量を80%(指定値)とすることができる。なお、発電計画は、学習機能により学習した情報に基づいて、適宜更新される。
また、燃料電池30は、発電を行う場合、常に負荷追従機能により住宅負荷50に応じた発電を行うのではなく、制御部40から指示された任意の値の電力を発電することができる。具体的には、例えば住宅負荷50が1000[W]である場合、負荷追従機能により最大発電電力の700[W]を発電するのではなく、制御部40からの指示により例えば500[W]の電力(700[W]よりも小さな電力)を発電することができる。なお以下では、上述の如く住宅負荷50に応じた電力よりも小さな電力を発電することを「発電抑制」(又は単に「抑制強化」)と称する場合がある。
本実施形態において、燃料電池30は、タンク湯量が満タン(100%)の場合でも、発電を行うことができる。このように、タンク湯量が満タン時に発電を行った場合、発電時に発生した熱は、湯を沸かすために用いられず捨てられることとなる。そのため、タンク湯量が満タン時(すなわち、発生した熱が湯を沸かすために用いられない場合)に発電を行った場合の燃料電池30の発電コストは、タンク湯量が非満タン時(すなわち、発生した熱が湯を沸かすために用いられる場合)に発電を行った場合よりも高くなる。
制御部40は、電力供給システム1の動作を管理するエネルギーマネジメントシステム(Energy Management System)である。制御部40は、RAMやROM等の記憶部や、CPU等の演算処理部、I/O等の入出力部等を具備する。制御部40は、所定の演算処理や記憶処理等を行うことができる。制御部40には、電力供給システム1の動作を制御する際に用いられる種々の情報やプログラム等が予め記憶される。
また、制御部40は、系統電源Sの電力プランに関する情報を有してる。制御部40は、前記電力プランに関する情報に基づいて、例えば現在時刻における系統電源Sからの電力購入コストを算出することができる。なお、購入とは、必ずしも系統電源Sへの金銭の支払いを示すものではない。例えば購入とは、例えば系統電源Sと住宅との間に介在する電力小売事業者等の第三者への金銭の支払いを示すものであってもよい。この場合、電力購入コストには、前記第三者への手数料等が含まれていてもよい。このように、本願発明において、電力の受け渡し対象(系統電源S)と金銭の受け渡し対象とは、必ずしも一致するものではない。
また、制御部40は、燃料電池30の発電コストに関する情報を有している。具体的には、制御部40は、タンク湯量が満タン時に発電を行った場合の燃料電池30の発電コストと、タンク湯量が非満タン時に発電を行った場合の燃料電池30の発電コストと、を有している。制御部40は、発電コストに関する情報を任意の手法(例えば、自身による所定の数式を用いた算出や、住宅の居住者からの直接的な数値の入力)で取得することができる。本実施形態において、タンク湯量が満タン時に発電を行った場合の燃料電池30の発電コストは例えば20円/kWとなり、一方、タンク湯量が非満タン時に発電を行った場合の燃料電池30の発電コストは例えば10円/kWとなる。
また、制御部40は、パワコン23と電気的に接続される。これにより、制御部40は、蓄電システム20に関する情報を取得することできる。例えば、制御部40は、パワコン23を介して第一センサ24の測定結果を取得し、系統電源Sへの売却電力(第一センサ24を下流側に流れる電力)に関する情報を取得することができる。また、制御部40は、パワコン23を介して、太陽光発電部21及び蓄電池22の動作の状態に関する情報を取得することができる。また、制御部40は、蓄電システム20の動作を制御することができる。具体的には、制御部40は、パワコン23を介して蓄電池22の動作を制御することができる。
また、制御部40は、燃料電池30と電気的に接続される。これにより、制御部40は、燃料電池30に関する情報(例えば、発電電力の大きさや、タンク湯量等)を取得することができる。また、制御部40は、燃料電池30の動作を制御することができる。具体的には、例えば制御部40は、燃料電池30に待機指示を行って、当該燃料電池30を待機状態とすることができる。また、制御部40は、待機状態の燃料電池30に再起動指示を行って、当該燃料電池30の発電を再開させることができる。また、制御部40は、燃料電池30に発電抑制の指示を行って、当該燃料電池30の発電電力を抑制することができる。
以下では、蓄電システム20の蓄電池22が実行する充放電モードについて説明する。
充放電モードは、上述の如く、負荷追従機能により蓄電池22を充放電させるモードである。充放電モードを実行した場合、蓄電池22は、第一センサ24の測定結果に応じて充放電可能な状態となる。具体的には、蓄電池22は、第一センサ24が下流側へ流れる電力を測定した場合に、当該測定した電力に対応する電力を放電する。蓄電池22の放電電力は、パワコン23を介して配電線10に出力される。また、蓄電池22は、第一センサ24が上流側へ流れる電力を測定した場合に、当該測定した電力に対応する電力を充電する。
こうして、蓄電システム20においては、第一センサ24が下流側へ流れる電力を測定した場合、まず太陽光発電部21の発電電力が配電線10に出力され、それでも不足する場合(それでも第一センサ24が下流側へ流れる電力を測定した場合)に次に蓄電池22の放電電力が配電線10に出力される。また、第一センサ24が上流側へ流れる電力を測定した場合、まず太陽光発電部21の発電電力が蓄電池22に充電される。そして、蓄電池22の充電に対して太陽光発電部21の発電電力が余剰する場合、当該余剰した電力が配電線10に出力される。
なお、充放電モードが実行された場合において、蓄電池22が最低蓄電(充電)残量を有していない場合、蓄電池22は、上述の如く放電すべき状況になっても放電を行うことができない。また、蓄電池22が満充電である場合、蓄電池22は、上述の如く充電すべき状況になっても充電を行うことができない。
以下では、電力供給システム1の電力の供給態様について簡単に説明する。
電力供給システム1においては、3つの電力供給元(すなわち、系統電源S、燃料電池30及び蓄電システム20)から住宅負荷50へ電力が供給可能に構成される。3つの電力供給元のうち、燃料電池30においては、負荷追従機能により発電を行う場合、第二センサ31の測定結果に応じた電力が配電線10に出力される。また同様に、蓄電システム20においても、充放電モードを実行する蓄電池22が負荷追従機能により充放電を行うため、第一センサ24の測定結果に応じた電力が配電線10に出力される。さらに、燃料電池30と蓄電システム20との配置を比較すると、燃料電池30の方が蓄電システム20よりも下流側(住宅負荷50側)に接続されている。
このような構成によれば、住宅負荷50で消費電力(電力需要)がある場合、系統電源S、蓄電システム20及び燃料電池30のうち、まず優先的に燃料電池30の発電電力が住宅負荷50に供給される。そして、住宅負荷50に対して燃料電池30の発電電力だけでは不足する場合に、次に蓄電システム20からの電力が住宅負荷50に供給される。この場合、蓄電システム20においては、まず優先的に太陽光発電部21の発電電力が住宅負荷50に供給され、太陽光発電部21の発電電力では不足する場合に、次に蓄電池22の放電電力が住宅負荷50に供給される。そして、住宅負荷50に対して燃料電池30の発電電力及び蓄電システム20からの電力(太陽光発電部21の発電電力及び蓄電池22の放電電力)だけでは不足する場合に、系統電源Sからの電力(購入電力)が住宅負荷50に供給される。なお、購入電力とは、系統電源Sから配電線10に受け入れられた電力を示すものである。
また、住宅負荷50が燃料電池30の放電電力だけで賄えた場合には、蓄電システム20の太陽光発電部21の発電電力は、蓄電池22に充電されるか、又は、蓄電池22の充電に対して余剰した分が系統電源Sに逆潮流(売却)される。また同様に、住宅負荷50が燃料電池30の発電電力及び太陽光発電部21の一部の発電電力だけで賄えた場合には、太陽光発電部21の残りの発電電力は、蓄電池22に充電されるか、又は、蓄電池22の充電に対して余剰した分が系統電源Sに逆潮流(売却)される。
このように、電力供給システム1においては、3つの電力供給元(すなわち、系統電源S、燃料電池30及び蓄電システム20)のうち、適宜の電力供給元から住宅負荷50へ電力が供給可能に構成される。また、蓄電システム20のうち、太陽光発電部21の発電電力は、余剰した分が系統電源Sに売却可能とされる。
ここで、上述の如き電力の供給態様において、燃料電池30は、太陽光発電部21や蓄電池22の状態を考慮せずに発電を行っている。すなわち、近年、太陽光発電部21の発電電力の自己消費が望まれているが、燃料電池30が太陽光発電部21の発電電力等にかかわらず発電を行うため、太陽光発電部21の発電電力の自己消費率を向上させることが難しい。
また、燃料電池30は、系統電源S及び蓄電システム20に優先して住宅負荷50に電力を供給するものであるため、例えばタンク湯量が満タンである場合に発電を行った場合は、上述の如く発電コストの高い燃料電池30の発電電力が住宅負荷50に供給されてしまう。
また、住宅負荷50に電力を供給する電力供給元として、蓄電池22は他の機器(燃料電池30及び太陽光発電部21)と比較して優先順位が低いため、出力(放電)する電力が比較的小さくなり易い。すなわち、蓄電池22の放電は低出力となり易く、ひいては当該蓄電池22の放電効率が悪くなり易い。
そこで、電力供給システム1においては、(1)太陽光発電部21の発電電力の自己消費率の向上(太陽光発電部21の発電電力の余剰抑制)、(2)燃料電池30の発電コストが高い場合の燃料電池30の発電抑制、(3)蓄電池22の放電効率の向上、という3つの問題の解決を図るための処理(以下では「特定処理」と称する)を実行することができる。
以下では、図2から図5のフローチャート、及び、図6から図13のブロック図を用いて、特定処理について説明する。
なお、図6から図13は、特定処理を実行した場における具体的な電力の供給態様の一例(パターン1からパターン8)を示している。図6から図13において、蓄電池22の内部に記載されたメモリ(4つの矩形状の枠)は、蓄電池22の充電残量をイメージ化したものである。具体的には、4つの矩形状の枠のうち黒塗りの枠の数が、最大容量に対する充電残量の大まかな割合を示している。また同様に、貯湯タンク32の内部に記載された枠中の色付き部分は、溜められた湯の量(タンク湯量)をイメージ化したものである。具体的には、枠の高さに対する色付き部分の高さが、最大貯湯量に対するタンク湯量の大まかな割合を示している。
特定処理は、制御部40により所定のタイミング(例えば、1分間隔)で繰り返し実行される。こうして、制御部40は、繰り返し種々の判断を行うと共に、得られた判断結果に基づいてリアルタイムで所定の制御を実行する。
なお以下では、説明の便宜上、図2に示すステップS101からステップS104までの処理についての説明は後述し、まず図3に示すステップS105からの処理について説明を行う。
ステップS105において、制御部40は、売却電力が0よりも大きいか、すなわち系統電源Sへの売却電力が有るか否かを判断する。制御部40は、売却電力が無いと判断した場合(ステップS105で「NO」)、ステップS121に移行する。一方、制御部40は、売却電力が有ると判断した場合(ステップS105で「YES」)、ステップS106に移行する。
ここで、売却電力が有る場合とは、太陽光発電部21の発電電力に余剰が発生し、その余剰電力が系統電源Sに逆潮流していると想定される。このような場合、太陽光発電部21の発電電力の自己消費率の向上を図る観点から、燃料電池30の発電を待機させることが望ましい場合がある。そこで、ステップS106以降の処理においては、燃料電池30を待機状態とすることが望ましいか否か確認し、その確認結果に応じて燃料電池30を待機状態とする(後述するステップS113参照)。なお、燃料電池30の待機状態とは、発電電力を完全に0とした状態と、発電電力の外部出力が抑制された状態とを示す。
なお、待機状態である燃料電池30の発電を再開させる(再起動させる)場合、発電が再開するまで比較的長い時間が必要となる。また、燃料電池30の再起動を頻繁に繰り返すとスタックに過度な負担がかかるため、当該燃料電池30の耐久性の観点から望ましくない。そこで、本実施形態においては、燃料電池30の再起動は、1日1回が限度となるように設定されている。
ステップS106において、制御部40は、売却電力が燃料電池30の発電電力よりも大きいか否かを判断する。制御部40は、売却電力が燃料電池30の発電電力よりも大きいと判断した場合(ステップS106で「YES」)、ステップS107に移行する。一方、制御部40は、売却電力が燃料電池30の発電電力以下であると判断した場合(ステップS106で「NO」)、特定処理を一旦終了する。
ここで、売却電力が燃料電池30の発電電力以下である場合とは、例えば燃料電池30を待機状態にすると(すなわち、燃料電池30の発電電力を0とすると)、住宅負荷50に対して蓄電システム20からの電力(太陽光発電部21及び蓄電池22からの電力)では不足する可能性があることを示している。このような場合、燃料電池30を待機状態にすると、系統電源Sから電力が購入される可能性がある。このように、燃料電池30を待機状態としたことにより系統電源Sから電力が購入されるのは、光熱費の観点から望ましくない。したがって、売却電力が燃料電池30の発電電力以下であると判断した場合(ステップS106で「NO」)には、燃料電池30を待機状態とせず、特定処理を一旦終了する。
ステップS107において、制御部40は、当日(現在時刻を基準とした本日)、待機指示未使用である(燃料電池30に1回も待機指示を行っていない)か否かを判断する。制御部40は、当日、待機指示未使用であると判断した場合(ステップS107で「YES」)、ステップS108に移行する。一方、制御部40は、当日、待機指示未使用ではないと判断した場合(ステップS107で「NO」)、特定処理を一旦終了する。
すなわち、上述の如く、本実施形態においては、燃料電池30の再起動は、1日1回が限度となるように設定されている。そのため、当日、燃料電池30に待機指示未使用ではない(すなわち、燃料電池30は1回待機状態となっていた)と判断した場合(ステップS107で「NO」)には、燃料電池30を2回目の待機状態とせず、特定処理を一旦終了する。
ステップS108において、制御部40は、燃料電池30の発電電力が0よりも大きいか否かを判断する。制御部40は、燃料電池30の発電電力が0よりも大きい(すなわち燃料電池30が発電を行っている)と判断した場合(ステップS108で「YES」)、ステップS109に移行する。一方、制御部40は、燃料電池30の発電電力が0以下である(すなわち、燃料電池30が発電を行っていない)と判断した場合(ステップS108で「NO」)、特定処理を一旦終了する。
なお、売却電力が有る場合(ステップS105で「YES」)にもかかわらず、燃料電池30が発電を行っていない場合とは、燃料電池30が現時点で待機状態であると想定される。ここで、上述の如くステップS106以降の処理とは、所定の場合に燃料電池30を待機状態とする処理である。したがって、燃料電池30が発電を行っていないと判断した場合(ステップS108で「NO」)、燃料電池30を待機状態とする処理を実行する必要がないため、特定処理を一旦終了する。
ステップS109において、制御部40は、燃料電池30の発電がn(本実施形態においては、3)分間継続しているか否かを判断する。制御部40は、燃料電池30の発電が3分間継続していると判断した場合(ステップS109で「YES」)には、ステップS110に移行する。一方、制御部40は、燃料電池30の発電が3分間継続していないと判断した場合(ステップS109で「NO」)には、特定処理を一旦終了する。
ここで、上述の如く、燃料電池30は、負荷追従機能により住宅負荷50に応じた発電を行っている。したがって、燃料電池30が3分間継続して発電を行っていない場合、比較的短期間における住宅負荷50の消費電力の変動が大きいことが想定される。このような場合、例えば燃料電池30を待機状態としてもすぐに再起動させる必要が生じるおそれがあるため、当該燃料電池30を待機状態とするのは望ましくない。そこで、燃料電池30の発電が3分間継続していないと判断した場合(ステップS109で「NO」)には、特定処理を一旦終了する。
なお、本実施形態においては、nの数値として3を採用したが、3に限定するものではない。すなわち、燃料電池30が安定して発電を行っているか判断できれば、必要に応じて任意の数値を採用することができる。
ステップS110において、制御部40は、燃料電池30のタンク湯量が指定値以上になるまでの必要時間を算出する。なお、指定値は、上述の如く、本実施形態において80%に設定されている。すなわち、この処理において、制御部40は、例えば現時点でタンク湯量が50%であれば、タンク湯量を50%から80%以上に増加させるために燃料電池30の発電が何時間必要があるかを算出する。制御部40は、ステップS110の処理を行った後、ステップS111に移行する。
ステップS111において、制御部40は、現在時刻に必要時間を加算した時刻が指定値到達期限時刻(当日、タンク湯量を最大(すなわち、指定値)とすべき時刻)よりも早いか否かを判断する。制御部40は、現在時刻に必要時間を加算した時刻が指定値到達期限時刻よりも早いと判断した場合(ステップS111で「YES」)、ステップS112に移行する。一方、制御部40は、現在時刻に必要時間を加算した時刻が指定値到達期限時刻以降となると判断した場合(ステップS111で「NO」)、特定処理を一旦終了する。
ここで、現在時刻に必要時間を加算した時刻が指定値到達期限時刻以降となる場合とは、現在時刻から発電を行った場合であっても、指定値到達期限時刻までに必要な湯量(指定値)に到達しないことを示している。このように、指定値到達期限時刻において必要な湯量(指定値)に不足した状態は、給湯需要に対して湯切れが生じるおそれがあるため望ましくない。すなわち、このような場合、燃料電池30を待機状態とする処理(すなわち、タンク湯量の増加が停止する処理)を実行するのは望ましくない。そこで、現在時刻に必要時間を加算した時刻が指定値到達期限時刻以降であると判断した場合(ステップS111で「NO」)には、特定処理を一旦終了する。
ステップS112において、制御部40は、燃料電池30の再稼動時刻を算出する。ここで、燃料電池30の再稼動時刻とは、例えば燃料電池30が待機状態である場合において、指定値到達期限時刻(18時)までにタンク湯量を指定値(80%)まで増加させることが可能な、当該燃料電池30の発電を再開させる時刻である。燃料電池30の再稼動時刻は、指定値到達期限時刻から必要時間を減算することにより算出される。制御部40は、ステップS112の処理を行った後、ステップS113に移行する。
ステップS113において、制御部40は、燃料電池30に待機指示を行う。こうして、燃料電池30は、発電状態から待機状態となる。すなわち、燃料電池30の発電を一旦停止させることにより、太陽光発電部21の発電電力のうち系統電源Sに逆潮流している余剰電力を、住宅負荷50に供給することができる。こうして、太陽光発電部21の発電電力の、自己消費率の向上を図ることができる。制御部40は、ステップS113の処理を行った後、特定処理を一旦終了する。
ここで、図6を用いて、ステップS113の処理を実行した場合における電力の供給態様の一例(パターン1)について説明する。
図6(a)においては、ステップS113の処理を実行する直前の電力の供給態様の一例を示している。具体的には、住宅負荷50が1000[W]とされ、太陽光発電部21の発電電力が1200[W]とされ、燃料電池30の発電電力が700[W]とされる。また、タンク湯量が80%以上とされる。
すなわち、図6(a)とは、売却電力が900[W]であり(ステップS105で「YES」)、かつ、売却電力(900[W])が燃料電池30の発電電力(700[W])よりも大きく(ステップS106で「YES」)、かつ、当日は待機指示未使用であり(ステップS107で「YES」)、かつ、燃料電池30の発電電力が0よりも大きく(ステップS108で「YES」)、かつ、3分間継続状態であり(ステップS109で「YES」)、かつ、現在時刻に必要時間を加算した時刻が指定値到達期限時刻よりも早い(ステップS111で「YES」)状態を示している。
このように、図6(a)に示す状態では、燃料電池30の発電電力が住宅負荷50に供給されることにより、太陽光発電部21の発電電力は系統電源Sに売却されている(押し上げられている)。また、売却電力(900[W])が燃料電池30の発電電力(700[W])よりも多いため、仮に燃料電池30の発電を停止させた場合でも、系統電源Sから電力を購入することはない。また、現在時刻に必要時間を加算した時刻が指定値到達期限時刻よりも早いため、仮に燃料電池30の発電を停止させた場合でも、タンク湯量に湯切れが発生することもない。
このような場合、ステップS113の処理により、図6(b)に示すように、燃料電池30は、発電状態から待機状態となる。こうして、燃料電池30の発電が一旦停止された結果、燃料電池30の発電電力の代わりに、太陽光発電部21の発電電力が住宅負荷50に供給される。すなわち、系統電源Sへ売却されていた電力の一部が住宅負荷50へ供給されるため、太陽光発電部21の売却電力が900[W]から200[W]に減少する。こうして、太陽光発電部21の発電電力の、自己消費率の向上を図ることができる。
次に、上述した図2に示すステップS101からステップS104までの処理について説明する。
なお、ステップS101からステップS104までの処理とは、上述の如くステップS113の処理にて待機状態となった燃料電池30の再稼動に関する処理である。
ステップS101において、制御部40は、燃料電池30が待機指示を実行中である(待機状態である)か否かを判断する。制御部40は、燃料電池30が待機指示を実行中であると判断した場合(ステップS101で「YES」)、ステップS102に移行する。一方、制御部40は、燃料電池30が待機指示を実行中ではないと判断した場合(ステップS101で「NO」)、ステップS105に移行する。
すなわち、上述の如く、ステップS101からステップS104までの処理とは、待機状態となった燃料電池30の再稼動に関する処理であるため、燃料電池30が待機状態でなければ、ステップS101からステップS104までの処理とは異なる処理(ステップS105)へ移行する。
ステップS102において、制御部40は、現在時刻が燃料電池30の再稼動時刻の前であるか否かを判断する。なお、燃料電池30の再稼動時刻とは、上述の如く、ステップS112の処理で算出したものである。制御部40は、現在の時刻が燃料電池30の再稼動時刻の前であると判断した場合(ステップS102で「YES」)、ステップS103に移行する。一方、制御部40は、現在の時刻が燃料電池30の再稼動時刻以降であると判断した場合(ステップS102で「NO」)、ステップS104に移行する。
ステップS104において、制御部40は、燃料電池30に発電上限値=発電能力となる発電指示を行う。なお、発電能力とは、燃料電池30が発電できる最大値を意味し、本実施形態においては700[W]に設定されている。また、発電上限値とは、燃料電池30が発電できる上限値(抑制時の値)を意味している。すなわち、ステップS104の処理が実行されると、燃料電池30は、発電抑制することなく、住宅負荷50に応じた電力の発電を行う。
こうして、待機状態であった燃料電池30は、発電を再開し、発電能力(700[W])の範囲内で住宅負荷50に応じた発電を行う。ここで、現在の時刻が燃料電池30の再稼動時刻以降であると判断した場合(ステップS102で「NO」)には、指定値到達期限時刻以降に、給湯需要に対して湯切れが生じるおそれがある。しかし、燃料電池30が発電を再開したことにより、指定値到達期限時刻以降であっても、湯切れが生じるのを抑制することができる。制御部40は、ステップS104の処理を行った後、特定処理を一旦終了する。
ステップS103において、制御部40は、系統電源Sからの購入電力が最低購入電力以下であるか否かを判断する。なお、最低購入電力とは、蓄電池22や燃料電池30が出力をする際に担保される購入電力である。すなわち、最低購入電力とは、蓄電池22や燃料電池30が出力している場合において、天候に応じて出力が上下し易い太陽光発電部21の発電電力が系統電源Sに売却されるのを抑制するため、系統電源Sから購入される電力である。本実施形態においては、最低購入電力として100[W]が設定されている。なお、最低購入電力は100[W]に限定するものではないが、光熱費の観点から小さい電力であることが望ましい。
制御部40は、購入電力が最低購入電力以下であると判断した場合(ステップS103で「YES」)、ステップS105に移行する。一方、制御部40は、購入電力が最低購入電力以下よりも大きいと判断した場合(ステップS103で「NO」)、上述の如きステップS104に移行する。ここで、購入電力が最低購入電力(100[W])よりも大きい場合とは、燃料電池30が発電していないため、系統電源Sから電力を比較的大きな電力を購入している状態を示している。このような状態において、燃料電池30を待機状態のまま維持することは望ましくない。
上述の如く、ステップS104においては、制御部40は、燃料電池30に発電上限値=発電能力となる発電指示を行う。これにより、待機状態であった燃料電池30は、発電を再開し、発電能力(700[W])の範囲内で住宅負荷50に応じた発電を行う。これにより、系統電源Sからの購入電力を減少させることができ、光熱費の削減を図ることができる。
次に、上述の如く図3に示すステップS105の処理において売却電力が無いと判断した場合(ステップS105で「NO」)に移行する、図4に示すステップS121以降の処理について説明する。
ステップS121において、制御部40は、購入電力が最低購入電力よりも大きいか否かを判断する。制御部40は、購入電力が最低購入電力よりも大きいと判断した場合(ステップS121で「YES」)、ステップS122に移行する。一方、制御部40は、購入電力が最低購入電力以下であると判断した場合(ステップS121で「NO」)、ステップS131に移行する。
ここで、購入電力が最低購入電力よりも大きい場合(ステップS121で「YES」)とは、燃料電池30は発電状態であって、かつ、蓄電システム20が待機状態又は住宅負荷50に対して蓄電システム20からの電力が不足した状態(すなわち、太陽光発電部21が発電していない場合又は発電していても発電電力が不足している場合において、蓄電池22の放電時間外である場合や、蓄電池22の充電残量が不足した場合、待機状態である場合等)であると想定される。
ステップS122において、制御部40は、タンク湯量が満タンであるか否かを判断する。制御部40は、タンク湯量が満タンであると判断した場合(ステップS122で「YES」)、ステップS124に移行する。一方、制御部40は、タンク湯量が満タンではないと判断した場合(ステップS122で「NO」)、ステップS123に移行する。
なお、上述の如く、タンク湯量が満タンであるか否かは、燃料電池30の発電コストに影響を与える。具体的には、タンク湯量が満タン時に発電を行った場合の燃料電池30の発電コストは、タンク湯量が満タンではない場合(非満タン時)に発電を行った場合の燃料電池30の発電コストよりも高くなる。
ステップS123において、制御部40は、燃料電池30の発電上限値を更新する。具体的には、燃料電池30の発電上限値は、発電能力(本実施形態においては、700[W])に更新される。これにより、制御部40は、仮に燃料電池30が発電抑制している場合、当該発電抑制を一旦解除することができる。こうして、タンク湯量が満タンでない場合には、発電電力を増加させると共にタンク湯量を増加させることができる。制御部40は、ステップS123の処理を行った後、特定処理を一旦終了する。
このように、タンク湯量が満タンではないと判断した場合(ステップS122で「NO」)、すなわち燃料電池30の発電コストが低いと判断した場合は、系統電源Sから電力を購入するのではなく、燃料電池30の発電を促すことができる(ステップS123)。
ステップS124において、制御部40は、燃料電池30の発電コストが、系統電源Sから電力を購入した場合の電力購入コストよりも低いか否かを判断する。制御部40は、燃料電池30の発電コストが電力購入コストよりも低いと判断した場合(ステップS124で「YES」)、ステップS126に移行する。一方、制御部40は、燃料電池30の発電コストが電力購入コスト以上であると判断した場合(ステップS124で「NO」)、ステップS125に移行する。
ステップS125において、制御部40は、燃料電池30の発電上限値を更新する。具体的には、燃料電池30の発電上限値は、燃料電池30の発電下限値に更新される。本実施形態において、発電下限値は50[W]に設定されている。これにより、燃料電池30の発電電力は、発電上限値が発電下限値となるように抑制されることとなる。なお、発電下限値とは、燃料電池30において、抑制時に担保すべき発電電力の値を意味している。すなわち、燃料電池30は、発電電力が発電下限値を下回るような発電を行わない。換言すれば、燃料電池30の発電電力は、発電下限値に概ね維持される。なお、燃料電池30の発電上限値を小さい値へ更新させる制御部40の指示を、抑制指示と称する。
こうして、燃料電池30の発電コストが電力購入コスト以上であると判断した場合(ステップS124で「NO」)には、燃料電池30の発電上限値は、燃料電池30の発電下限値に更新される(ステップS125)。これにより、コストの高い燃料電池30の発電電力の代わりに、コストの低い系統電源Sからの購入電力を住宅負荷50に供給することができる。制御部40は、ステップS125の処理を行った後、特定処理を一旦終了する。
なお、ステップS125の処理を実行した場合における電力の供給態様の一例(パターン4)については後述する。
これに対して、ステップS124において燃料電池30の発電コストが電力購入コストよりも低いと判断した場合(ステップS124で「YES」)に移行するステップS126において、制御部40は、燃料電池30の追加要求電力を算出する。なお、追加要求電力とは、燃料電池30に要求する追加の出力値である。追加要求電力は、購入電力から最低購入電力(100[W])を減算することにより算出される。制御部40は、ステップS126の処理を行った後、ステップS127に移行する。
ステップS127において、制御部40は、(現在の)燃料電池30の発電上限値に追加要求電力を加算した値が、燃料電池30の発電能力よりも小さいか否かを判断する。制御部40は、燃料電池30の発電上限値に追加要求電力を加算した値が、燃料電池30の発電能力よりも小さいと判断した場合(ステップS127で「YES」)、ステップS128に移行する。一方、制御部40は、燃料電池30の発電上限値に追加要求電力を加算した値が、燃料電池30の発電能力以上であると判断した場合(ステップS127で「NO」)、上述の如きステップS123に移行する。
なお、ステップS127から移行したステップS123の処理を実行した場合における電力の供給態様の一例(パターン2)については後述する。
ステップS128において、制御部40は、燃料電池30の発電上限値を更新する。具体的には、燃料電池30の発電上限値は、現在の発電上限値に追加要求電力を加算した値に更新される。これにより、制御部40は、仮に燃料電池30が発電抑制している場合に、当該発電抑制を一部解除し、更新前と比較して大きな電力を発電することができる。
なお、ステップS128の処理を実行した場合における電力の供給態様の一例(パターン3)については後述する。
このように、購入電力が最低購入電力よりも大きい場合であって、かつ、タンク湯量が満タンであると判断した場合には、燃料電池30の発電コストと電力購入コストとを比較し、その結果に基づいた制御を行う(ステップS121で「YES」、ステップS122で「YES」、ステップS124)。
具体的には、燃料電池30の発電コストが電力購入コスト以上であると判断した場合(ステップS124で「NO」)には、上述の如く、燃料電池30の発電上限値は、燃料電池30の発電下限値に更新される(ステップS125)。
これに対して、燃料電池30の発電コストが電力購入コストよりも小さいと判断した場合(ステップS124で「YES」)には、タンク湯量が満タンであっても、住宅負荷50に対して燃料電池30の発電電力を優先して供給し、購入電力を抑制することが望ましい。そこで、まず燃料電池30の追加要求電力(すなわち、現状の購入電力を最低購入電力(100[W])に低下させる場合に、燃料電池30が現状の発電電力から増加するべき電力の大きさ)を算出する(ステップS126)。
次に、(現在の)燃料電池30の発電上限値に追加要求電力を加算した値が燃料電池30の発電能力よりも小さいか否か、すなわち(発電能力が700[W]である)燃料電池30が、発電能力を超えることなく、発電電力に追加要求電力を加えた電力を発電可能であるか否かを判断する(ステップS127)。
そして、燃料電池30が、発電能力を超えることなく発電電力に追加要求電力を加えた電力を発電可能である場合(ステップS127で「YES」)には、燃料電池30の発電上限値は、現在の発電上限値に追加要求電力を加算した値に更新される(ステップS128)。すなわち、燃料電池30の発電を増加させ、系統電源Sからの購入電力を最低購入電力となるように減少させることができる。こうして、住宅負荷50に対して、コストが高い購入電力よりも優先して、燃料電池30の発電電力を供給することができる。
また、燃料電池30が、発電能力を超えることなく発電電力に追加要求電力を加えた電力を発電可能ではない場合(ステップS127で「NO」)には、燃料電池30の発電上限値は、発電能力(本実施形態においては、700[W])に更新される(ステップS123)。すなわち、燃料電池30の発電を増加させ、系統電源Sからの購入電力を最低購入電力となるように減少させることができないものの、可能な範囲で系統電源Sからの購入電力を減少させることができる。こうして、住宅負荷50に対して、コストが高い購入電力よりも優先して、燃料電池30の発電電力を供給することができる。
ここで、図7を用いて、ステップS127から移行したステップS123の処理を実行した場合における電力の供給態様の一例(パターン2)について説明する。
図7(a)においては、ステップS127の処理の後、ステップS123の処理を実行する直前の電力の供給態様の一例を示している。具体的には、住宅負荷50が3000[W]とされ、太陽光発電部21の発電電力が0[W]とされ、燃料電池30の発電電力が400[W](発電抑制中)とされ、蓄電池22の放電電力が2000[W]とされる。また、タンク湯量が100%とされる。
すなわち、図7(a)とは、売却電力が0[W]であり(ステップS105で「NO」)、かつ、購入電力(600[W])が最低購入電力(100[W])よりも大きく(ステップS121で「YES」)、かつ、タンク湯量が満タンであり(ステップS122で「YES」)、かつ、燃料電池30の発電コストが電力購入コストよりも小さく(ステップS124で「YES」)、かつ、燃料電池30の発電上限値に追加要求電力を加算した値が燃料電池30の発電能力以上である(ステップS127で「NO」)状態を示している。
このような場合、図7(b)に示すように、ステップS123の処理により、燃料電池30の発電上限値が発電能力(700[W])に更新される。すなわち、燃料電池30の発電抑制は一旦解除される。こうして、燃料電池30の発電抑制が解除された結果、燃料電池30の発電電力が増加した分(300[W])だけ、系統電源Sからの購入電力が減少する。具体的には、系統電源Sからの購入電力が600[W]から300[W]に減少する。こうして、当初の系統電源Sからの購入電力(600[W])を最低購入電力(100[W])まで減少させることはできないものの、可能な範囲で系統電源Sからの購入電力を減少させることができ、ひいては光熱費削減を図ることができる。
次に、図8を用いて、ステップS128の処理を実行した場合における電力の供給態様の一例(パターン3)について説明する。
図8(a)においては、ステップS128の処理を実行する直前の電力の供給態様の一例を示している。具体的には、住宅負荷50が2700[W]とされ、太陽光発電部21の発電電力が0[W]とされ、燃料電池30の発電電力が400[W](発電抑制中)とされ、蓄電池22の放電電力が2000[W]とされる。また、タンク湯量が100%とされる。
すなわち、図8(a)とは、売却電力が0[W]であり(ステップS105で「NO」)、かつ、購入電力(600[W])が最低購入電力(100[W])よりも大きく(ステップS121で「YES」)、かつ、タンク湯量が満タンであり(ステップS122で「YES」)、かつ、燃料電池30の発電コストが電力購入コストよりも小さく(ステップS124で「YES」)、かつ、燃料電池30の発電上限値に追加要求電力を加算した値が燃料電池30の発電能力よりも小さい(ステップS127で「YES」)状態を示している。
なお、図7に示すパターン2との大きな違いは、パターン2が燃料電池30の発電上限値に追加要求電力を加算した値が燃料電池30の発電能力以上であるのに対して(ステップS127で「NO」)、パターン3が燃料電池30の発電上限値に追加要求電力を加算した値が燃料電池30の発電能力よりも小さい(ステップS127で「YES」)点である。
このような場合、図8(b)に示すように、ステップS128の処理により、燃料電池30の発電上限値は、現在の発電上限値に追加要求電力を加算した値に更新される。すなわち、燃料電池30の発電抑制は全て解除されるのではなく、一部が解除される。こうして、燃料電池30の発電抑制が(一部)解除された結果、燃料電池30の発電電力が増加した分(200[W])だけ、系統電源Sからの購入電力が減少する。具体的には、系統電源Sからの購入電力が300[W]から100[W]に減少する。こうして、当初の系統電源Sからの購入電力(300[W])を最低購入電力(100[W])まで減少させることができる。すなわち、系統電源Sからの購入電力を最大限減少させることができ、ひいては光熱費削減を図ることができる。
次に、図9を用いて、ステップS125の処理を実行した場合における電力の供給態様の一例(パターン4)について説明する。
図9(a)においては、ステップS125の処理を実行する直前の電力の供給態様の一例を示している。具体的には、住宅負荷50が3000[W]とされ、太陽光発電部21の発電電力が0[W]とされ、燃料電池30の発電電力が400[W](発電抑制中)とされ、蓄電池22の放電電力が2000[W]とされる。また、タンク湯量が100%とされる。
すなわち、図9(a)とは、売却電力が0[W]であり(ステップS105で「NO」)、かつ、購入電力(600[W])が最低購入電力(100[W])よりも大きく(ステップS121で「YES」)、かつ、タンク湯量が満タンであり(ステップS122で「YES」)、かつ、燃料電池30の発電コストが電力購入コスト以上である(ステップS124で「NO」)状態を示している。
このような場合、図9(b)に示すように、ステップS125の処理により、燃料電池30の発電上限値が発電下限値(50[W])に更新される。すなわち、燃料電池30の発電コストが電力購入コスト以上であるため、燃料電池30の発電抑制が強化される。こうして、燃料電池30の発電抑制が強化された結果、燃料電池30の発電電力が減少した分(350[W])だけ、系統電源Sからの購入電力が増加する。具体的には、系統電源Sからの購入電力が600[W]から950[W]に増加する。こうして、コストの高い燃料電池30の発電電力の代わりに、コストの低い系統電源Sからの購入電力を住宅負荷50に供給することができるため、光熱費削減を図ることができる。
次に、上述の如く図4に示すステップS121の処理において購入電力が最低購入電力以下であると判断した場合(ステップS121で「NO」)に移行する、図5に示すステップS131以降の処理について説明する。
ここで、購入電力が最低購入電力以下である場合(ステップS121で「NO」)とは、購入電力と最低購入電力とが同じである場合と、購入電力が最低購入電力よりも小さい場合と、が含まれる。
そして、前記購入電力と最低購入電力とが同じである場合とは、少なくとも蓄電池22又は燃料電池30のいずれか一方が出力状態である場合か、又は偶然の一致である場合が想定される。また、前記購入電力が最低購入電力よりも小さい場合とは、(燃料電池30の発電状態は問わず)太陽光発電部21の発電電力で不足する分を購入している状態であって、かつ、当該不足する分は放電するほどの大きさの電力でないため蓄電池22が待機状態であることが想定される。
ステップS131において、制御部40は、燃料電池30の発電電力が0よりも大きいか否かを判断する。制御部40は、燃料電池30の発電電力が0よりも大きい、すなわち燃料電池30が発電を行っていると判断した場合(ステップS131で「YES」)、ステップS133に移行する。一方、制御部40は、燃料電池30の発電電力が0以下である、すなわち燃料電池30が発電を行っていないと判断した場合(ステップS131で「NO」)、ステップS132に移行する。
ステップS132において、制御部40は、燃料電池30の発電上限値を更新する。具体的には、燃料電池30の発電上限値は、発電能力に更新される。これにより、制御部40は、仮に燃料電池30が発電抑制している場合、当該発電抑制を一旦解除することができる。こうして、タンク湯量が満タンでない場合には、発電電力を増加させると共にタンク湯量を増加させることができる。制御部40は、ステップS132の処理を行った後、特定処理を一旦終了する。
ステップS133において、制御部40は、蓄電池22が放電状態であるか否かを判断する。制御部40は、蓄電池22が放電状態であると判断した場合(ステップS133で「YES」)、ステップS141に移行する。一方、制御部40は、蓄電池22が放電状態ではないと判断した場合(ステップS133で「NO」)、ステップS134に移行する。
ここで、ステップS133において蓄電池22が放電状態である場合(ステップS133で「YES」)とは、住宅負荷50に対して不足する分を蓄電池22の放電電力で賄えていることが想定される。一方、ステップS133において蓄電池22が放電状態ではない場合(ステップS133で「NO」)とは、燃料電池30の発電電力だけ、又は、燃料電池30及び太陽光発電部21の発電電力で住宅負荷50を賄えているか、若しくは、蓄電池22の残量不足であることが想定される。
ステップS134において、制御部40は、タンク湯量が満タンであるか否かを判断する。制御部40は、タンク湯量が満タンであると判断した場合(ステップS134で「YES」)、ステップS135に移行する。一方、制御部40は、タンク湯量が満タンではないと判断した場合(ステップS134で「NO」)、上述の如きステップS132に移行する。
ステップS134から移行したステップS132において、制御部40は、燃料電池30の発電上限値を更新する。具体的には、燃料電池30の発電上限値は、発電能力に更新される。すなわち、タンク湯量が満タンではないと判断した場合(ステップS134で「NO」)、すなわち発電コストが低いと判断した場合には、例えば系統電源Sから電力を購入するよりも、燃料電池30の発電を促すことが望ましい。そこで、制御部40は、仮に燃料電池30が発電抑制している場合には当該発電抑制を解除する。
ステップS135において、制御部40は、燃料電池30の発電コストが、系統電源Sから電力を購入した場合の電力購入コストよりも低いか否かを判断する。制御部40は、燃料電池30の発電コストが電力購入コストよりも低いと判断した場合(ステップS135で「YES」)、ステップS136に移行する。一方、制御部40は、燃料電池30の発電コストが電力購入コスト以上であると判断した場合(ステップS135で「NO」)、ステップS137に移行する。
ステップS136において、制御部40は、蓄電池22の残量(蓄電残量)が最低蓄電量よりも大きいか否かを判断する。制御部40は、蓄電池22の残量が最低蓄電量よりも大きいと判断した場合(ステップS136で「YES」)、ステップS137に移行する。一方、制御部40は、蓄電池22の残量が最低蓄電量以下であると判断した場合(ステップS136で「NO」)、特定処理を一旦終了する。
ステップS137において、制御部40は、燃料電池30の発電上限値を更新する。具体的には、燃料電池30の発電上限値は、燃料電池30の発電下限値(50[W])に更新される。これにより、燃料電池30の発電電力は、発電上限値が発電下限値となるように抑制される。こうして、燃料電池30は発電上限値が発電下限値となるように発電抑制されると、燃料電池30の発電電力は発電下限値に概ね維持される。制御部40は、ステップS137の処理を行った後、特定処理を一旦終了する。
なお、ステップS136から移行したステップS137の処理を実行した場合における電力の供給態様の一例(パターン7)については後述する。また、ステップS135から移行したステップS137の処理を実行した場合における電力の供給態様の一例(パターン8)については後述する。
このように、蓄電池22が放電状態ではない場合であって、かつ、タンク湯量が満タンであると判断した場合には、燃料電池30の発電コストと電力購入コストとを比較し、その結果に基づいた制御を行う(ステップS133で「NO」、ステップS134で「YES」、ステップS135)。
具体的には、燃料電池30の発電コストが電力購入コスト以上であると判断した場合(ステップS135で「NO」)には、燃料電池30の発電上限値は、燃料電池30の発電下限値(50[W])に更新される(ステップS137)。これにより、コストの高い燃料電池30の発電電力の代わりに、コストの低い系統電源Sからの購入電力を住宅負荷50に供給することができる。
これに対して、燃料電池30の発電コストが電力購入コストよりも低いと判断した場合(ステップS135で「YES」)には、蓄電池22の残量が最低蓄電量よりも大きいか否かを判断する(ステップS136)。すなわち、ステップS136において、放電状態ではない蓄電池22が放電可能な残量を有しているのかを確認し、放電可能な残量を有している場合(ステップS136で「YES」)には、燃料電池30の発電上限値が燃料電池30の発電下限値に更新される(ステップS137)。こうして、タンク湯量が満タンである場合(ステップS134で「YES」)には、燃料電池30の発電コストが電力購入コストよりも低い場合であっても、当該燃料電池30の発電を抑制し(無理して発電を行わず)、蓄電池22の放電電力を優先して住宅負荷50に供給する。
これに対して、ステップS136において、放電状態ではない蓄電池22が放電可能な残量を有しているのかを確認し、放電可能な残量を有していない場合(ステップS136で「NO」)には、蓄電池22は放電することができないため、燃料電池30の発電上限値を更新することなく(すなわち、燃料電池30の発電を抑制することなく)、特定処理を一旦終了する。
次に、ステップS133において蓄電池22が放電状態である場合(ステップS133で「YES」)に移行するステップS141において、制御部40は、タンク湯量が満タンであるか否かを判断する。制御部40は、タンク湯量が満タンであると判断した場合(ステップS141で「YES」)、ステップS143に移行する。一方、制御部40は、タンク湯量が満タンではないと判断した場合(ステップS141で「NO」)、ステップS142に移行する。
ステップS142において、制御部40は、燃料電池30の発電上限値を更新する。具体的には、燃料電池30の発電上限値は、発電能力に更新される。これにより、制御部40は、仮に燃料電池30が発電抑制している場合、当該発電抑制を一旦解除することができる。こうして、タンク湯量が満タンでない場合には、発電電力を増加させると共にタンク湯量を増加させることができる。すなわち、タンク湯量が満タンではないと判断した場合(ステップS141で「NO」)、すなわち発電コストが低いと判断した場合は、系統電源Sから電力を購入するのではなく、燃料電池30の発電を促すことができる。
ステップS143において、制御部40は、燃料電池30の発電コストが、系統電源Sから電力を購入した場合の電力購入コストよりも低いか否かを判断する。制御部40は、燃料電池30の発電コストが電力購入コストよりも低いと判断した場合(ステップS143で「YES」)、ステップS144に移行する。一方、制御部40は、燃料電池30の発電コストが電力購入コスト以上であると判断した場合(ステップS143で「NO」)、上述の如きステップS137に移行する。
こうして、燃料電池30の発電コストが電力購入コスト以上であると判断した場合(ステップS143で「NO」)には、燃料電池30の発電上限値は、燃料電池30の発電下限値(50[W])に更新される(ステップS137)。これにより、蓄電池22に充電残量がある場合には、蓄電池22の放電電力を住宅負荷50に供給することができる。また、蓄電池22に充電残量がない場合には、コストの高い燃料電池30の発電電力の代わりに、コストの低い系統電源Sからの購入電力を住宅負荷50に供給することができる。
ステップS144において、制御部40は、蓄電池22の残量(充電残量)が放電下限値よりも小さいか否かを判断する。なお、放電下限値とは、蓄電池22が効率よく放電できる下限値である。すなわち、蓄電池22は、放電電力が放電下限値未満となると、放電効率が悪くなる。本実施形態において、放電下限値は、1000[W]に設定されている。制御部40は、蓄電池22の残量が放電下限値よりも小さいと判断した場合(ステップS144で「YES」)、ステップS145に移行する。一方、制御部40は、蓄電池22の残量が放電下限値以上である判断した場合(ステップS144で「NO」)、特定処理を一旦終了する。
ステップS145において、制御部40は、燃料電池30の抑制要求電力を算出する。なお、抑制要求電力とは、燃料電池30に要求する電力の抑制値である。燃料電池30の抑制要求電力は、蓄電池22の放電下限値(1000[W])から蓄電池22の放電電力を減算することにより算出される。制御部40は、ステップS145の処理を行った後、ステップS146に移行する。
ステップS146において、制御部40は、燃料電池30の発電上限値から抑制要求電力を減算した値が燃料電池30の発電下限値以上であるか否かを判断する。制御部40は、燃料電池30の発電上限値から抑制要求電力を減算した値が燃料電池30の発電下限値以上であると判断した場合(ステップS146で「YES」)、ステップS147に移行する。一方、制御部40は、燃料電池30の発電上限値から抑制要求電力を減算した値が燃料電池30の発電下限値よりも小さいと判断した場合(ステップS146で「NO」)、上述の如きステップS137に移行する。
なお、ステップS146から移行したステップS137の処理を実行した場合における電力の供給態様の一例(パターン6)については後述する。
ステップS147において、制御部40は、燃料電池30の発電上限値を更新する。具体的には、燃料電池30の(更新後の)発電上限値は、現在の発電上限値から抑制要求電力を減算した値に更新される。これにより、燃料電池30の発電電力は、更新後の発電上限値に抑制されることとなる。制御部40は、ステップS147の処理を行った後、特定処理を一旦終了する。
なお、ステップS147の処理を実行した場合における電力の供給態様の一例(パターン5)については後述する。
このように、蓄電池22が放電状態である場合であって、かつ、タンク湯量が満タンであると判断した場合には、燃料電池30の発電コストと電力購入コストとを比較し、その結果に基づいた制御を行う(ステップS133で「YES」、ステップS141で「YES」、ステップS143)。
具体的には、燃料電池30の発電コストが電力購入コスト以上であると判断した場合(ステップS143で「NO」)には、燃料電池30の発電上限値は、燃料電池30の発電下限値に更新される(ステップS137)。これにより、コストの高い燃料電池30の発電電力の代わりに、コストの低い系統電源Sからの購入電力を住宅負荷50に供給することができる。
ここで、燃料電池30の発電コストが電力購入コストよりも低い場合(ステップS143で「YES」)には、タンク湯量が満タンである場合(ステップS141で「YES」)であっても、燃料電池30の発電電力を購入電力に優先して住宅負荷50に供給することが望ましい。その一方、仮に放電効率が悪い状態で蓄電池22が放電しているのであれば、タンク湯量が満タンである場合の燃料電池30の発電電力を抑制し、当該蓄電池22の放電効率の向上を図ることが望ましい。そこで、本実施形態においては、放電状態である蓄電池22の放電効率を確認し、仮に放電効率が悪い状態で蓄電池22が放電しているのであれば、燃料電池30の発電電力を抑制することにより当該蓄電池22の放電効率の向上を図っている。
具体的には、まず放電効率が悪い状態で蓄電池22が放電している場合(ステップS144で「YES」)、燃料電池30の抑制要求電力(すなわち、現状の燃料電池30の発電電力を基準として放電下限値(1000[W])に不足する電力)を算出する(ステップS145)。そして、燃料電池30の発電上限値から抑制要求電力を減算した値が燃料電池30の発電下限値以上である場合、すなわち蓄電池22を効率よくできる程度(すなわち、放電電力を1000[W]以上とすることが可能な程度)に燃料電池30の発電を抑制可能である場合(ステップS146で「YES」)には、燃料電池30の(更新後の)発電上限値を現在の発電上限値から抑制要求電力を減算した値とする(ステップS147)。これにより、タンク湯量が満タンである場合の燃料電池30の発電電力を抑制し、当該蓄電池22の放電効率の向上を図ることができる。
また、燃料電池30の発電上限値から抑制要求電力を減算した値が燃料電池30の発電下限値よりも小さい場合、すなわち蓄電池22の放電電力を1000[W]以上とすることができない場合(ステップS146で「NO」)には、燃料電池30の発電上限値は燃料電池30の発電下限値に更新される。こうして、燃料電池30の発電電力は発電下限値となるように抑制される。これにより、タンク湯量が満タンである場合の燃料電池30の発電電力を可能な範囲で抑制し、当該蓄電池22の(可能な範囲での)放電効率の向上を図ることができる。
ここで、図10を用いて、ステップS147の処理を実行した場合における電力の供給態様の一例(パターン5)について説明する。
図10(a)においては、ステップS147の処理を実行する直前の電力の供給態様の一例を示している。具体的には、住宅負荷50が1600[W]とされ、太陽光発電部21の発電電力が0[W]とされ、燃料電池30の発電電力が700[W]とされ、蓄電池22の放電電力が800[W]とされる。また、タンク湯量が100%とされる。
すなわち、図10(a)とは、売却電力が0[W]であり(ステップS105で「NO」)、かつ、購入電力が最低購入電力(100[W])以下であり(ステップS121で「NO」)、かつ、燃料電池30の発電電力が0よりも大きく(ステップS131で「YES」)、かつ、蓄電池22が放電状態であり(ステップS133で「YES」)、かつ、タンク湯量が満タンであり(ステップS141で「YES」)、かつ、燃料電池30の発電コストが電力購入コストよりも小さく(ステップS143で「YES」)、かつ、蓄電池22の放電電力(800[W])が放電下限値(1000[W])よりも小さく(ステップS144で「YES」)、かつ、燃料電池30の発電上限値から抑制要求電力を減算した値が燃料電池30の発電下限値以上である(ステップS146で「YES」)状態を示している。このように、図10(a)に示す状態では、蓄電池22の放電効率が悪い。
このような場合、図10(b)に示すように、ステップS147の処理により、燃料電池30の(更新後の)発電上限値が(更新前の)発電上限値から抑制要求電力を減算した値とされる。すなわち、蓄電池22の放電効率が悪いため、燃料電池30の発電抑制が強化される。なお、燃料電池30の発電抑制は最大限強化されるのではなく(発電下限値まで抑制されるのではなく)、放電効率を向上させるために必要な分だけ発電抑制が強化される。こうして、燃料電池30の発電抑制が必要な分だけ強化された結果、燃料電池30の発電電力が減少した分(200[W])だけ、蓄電池22の放電電力が増加する。具体的には、蓄電池22の放電電力が800[W]から、放電下限値となる1000[W]に増加する。これにより、タンク湯量が満タンである場合の燃料電池30の発電電力を抑制すると共に、蓄電池22の放電効率の向上を図ることができる。
次に、図11を用いて、ステップS146から移行したステップS137の処理を実行した場合における電力の供給態様の一例(パターン6)について説明する。
図11(a)においては、ステップS146の処理の後、ステップS137の処理を実行する直前の電力の供給態様の一例を示している。具体的には、住宅負荷50が1100[W]とされ、太陽光発電部21の発電電力が0[W]とされ、燃料電池30の発電電力が700[W]とされ、蓄電池22の放電電力が300[W]とされる。また、タンク湯量が100%とされる。
すなわち、図11(a)とは、売却電力が0[W]であり(ステップS105で「NO」)、かつ、購入電力が最低購入電力(100[W])以下であり(ステップS121で「NO」)、かつ、燃料電池30の発電電力が0よりも大きく(ステップS131で「YES」)、かつ、蓄電池22が放電状態であり(ステップS133で「YES」)、かつ、タンク湯量が満タンであり(ステップS141で「YES」)、かつ、燃料電池30の発電コストが電力購入コストよりも小さく(ステップS143で「YES」)、かつ、蓄電池22の放電電力(300[W])が放電下限値(1000[W])よりも小さく(ステップS144で「YES」)、かつ、燃料電池30の発電上限値から抑制要求電力を減算した値が燃料電池30の発電下限値よりも小さい(ステップS146で「NO」)状態を示している。
なお、図10に示すパターン5との大きな違いは、パターン5が燃料電池30の発電上限値から抑制要求電力を減算した値が燃料電池30の発電下限値以上であるのに対して(ステップS146で「YES」)、パターン6が燃料電池30の発電上限値に追加要求電力を加算した値が燃料電池30の発電能力よりも小さい(ステップS146で「NO」)点である。
このような場合、図11(b)に示すように、ステップS137の処理により、燃料電池30の発電上限値が発電下限値(50[W])に更新される。すなわち、蓄電池22の放電効率が悪いため、燃料電池30の発電抑制が強化される。なお、燃料電池30は、蓄電池22の放電効率を完全に向上させるために必要な分の電力を完全に抑制することはできないため(すなわち、700[W]の発電抑制はできないため)、発電上限値が発電下限値となるように発電抑制される。こうして、燃料電池30の発電抑制が強化された結果、燃料電池30の発電電力が減少した分(650[W])だけ、蓄電池22の放電電力が増加する。具体的には、蓄電池22の放電電力が300[W]から950[W]に増加する。このように、最低放電電となる1000[W]には不足するものの、可能な範囲で蓄電池22の放電電力を増加させることができ、蓄電池22の放電効率の向上を図ることができる。
次に、図12を用いて、ステップS136から移行したステップS137の処理を実行した場合における電力の供給態様の一例(パターン7)については説明する。
図12(a)においては、ステップS136の処理の後、ステップS137の処理を実行する直前の電力の供給態様の一例を示している。具体的には、住宅負荷50が800[W]とされ、太陽光発電部21の発電電力が0[W]とされ、燃料電池30の発電電力が700[W]とされ、蓄電池22の放電電力が0[W]とされる。また、タンク湯量が100%とされる。
すなわち、図12(a)とは、売却電力が0[W]であり(ステップS105で「NO」)、かつ、購入電力が最低購入電力(100[W])以下であり(ステップS121で「NO」)、かつ、燃料電池30の発電電力が0よりも大きく(ステップS131で「YES」)、かつ、蓄電池22が放電状態ではなく(ステップS133で「NO」)、かつ、タンク湯量が満タンであり(ステップS134で「YES」)、かつ、燃料電池30の発電コストが電力購入コストよりも小さく(ステップS135で「YES」)、かつ、蓄電池22の充電残量が最低蓄電量よりも大きい(ステップS136で「YES」)状態を示している。
なお、図11に示すパターン6との大きな違いは、パターン6では蓄電池22が放電状態であるのに対して(ステップS133で「YES」)、パターン7では蓄電池22が放電状態ではない(ステップS133で「NO」)点である。
このような場合、図12(b)に示すように、ステップS137の処理により、燃料電池30の発電上限値が発電下限値(50[W])に更新される。すなわち、燃料電池30の発電コストが電力購入コストよりも大きいため、燃料電池30の発電抑制が強化される。こうして、燃料電池30の発電抑制が強化された結果、蓄電池22の放電が開始され、蓄電池22の放電電力が650[W]となると共に、燃料電池30の発電電力が発電下限値(50[W])となる。このように、タンク湯量が満タンである場合であって、蓄電池22が放電していない場合には、蓄電池22の放電を開始する。すなわち、住宅負荷50を(無理して発電を行った)燃料電池30の発電電力ではなく、蓄電池22の放電電力で賄うことができる。これによれば、蓄電池22の稼働率の向上を図ることもできる。
次に、図13を用いて、ステップS135から移行したステップS137の処理を実行した場合における電力の供給態様の一例(パターン8)について説明する。
図13(a)においては、ステップS135の処理の後、ステップS137の処理を実行する直前の電力の供給態様の一例を示している。具体的には、住宅負荷50が800[W]とされ、太陽光発電部21の発電電力が0[W]とされ、燃料電池30の発電電力が700[W]とされ、蓄電池22の放電電力が0[W]とされる。また、蓄電池22の充電残量は放電不能となる程度に不足している。また、タンク湯量が100%とされる。
すなわち、図13(a)とは、売却電力が0[W]であり(ステップS105で「NO」)、かつ、購入電力が最低購入電力(100[W])以下であり(ステップS121で「NO」)、かつ、燃料電池30の発電電力が0よりも大きく(ステップS131で「YES」)、かつ、蓄電池22が放電状態ではなく(ステップS133で「NO」)、かつ、タンク湯量が満タンであり(ステップS134で「YES」)、かつ、燃料電池30の発電コストが電力購入コスト以上である(ステップS135で「NO」)状態を示している。
なお、図12に示すパターン7との大きな違いは、パターン7では燃料電池30の発電コストが電力購入コストよりも小さいのに対して(ステップS135で「YES」)、パターン8では燃料電池30の発電コストが電力購入コスト以上である(ステップS135で「NO」)点である。
このような場合、図13(b)に示すように、ステップS137の処理により、燃料電池30の発電上限値が発電下限値(50[W])とされる。すなわち、燃料電池30の発電コストが高いため、燃料電池30の発電抑制が強化される。こうして、燃料電池30の発電抑制が強化された結果、この例において上述の如く充電残量が不足している蓄電池22の放電は開始されないため、系統電源Sから電力が購入される。具体的には、燃料電池30の発電電力が減少した分(650[W])だけ、系統電源Sから電力が購入される。こうして、タンク湯量が満タンである場合であって、燃料電池30の発電コストが電力購入コスト以上である場合には、コストの高い燃料電池30の発電電力の代わりに、コストの低い系統電源Sからの購入電力を住宅負荷50に供給することができ、光熱費削減を図ることができる。なお、図13に示す一例においては、蓄電池22の充電残量が不足している場合を示したが、蓄電池22の充電残量が不足していない場合には、燃料電池30の発電抑制が強化されると、まず(系統電源Sから電力が購入される前に)蓄電池22の放電電力を住宅負荷50に供給することができる。
このように、電力供給システム1においては、制御部40が特定処理を実行することにより、例えばステップS113の処理により、太陽光発電部21の発電電力の自己消費率の向上(太陽光発電部21の発電電力の余剰抑制)を図ることができる。また、例えばステップS143から移行したステップS137の処理により、燃料電池30の発電コストが高い場合の燃料電池30の発電抑制を行うことができる。また、例えばステップS147の処理により、蓄電池22の放電効率の向上、という3つの問題の解決を図ることができる。
以上のように、本発明の一実施形態に係る電力供給システム1においては、
燃料を用いて発電可能であり、系統電源Sと接続された住宅負荷50に発電電力を供給可能な燃料電池30と、
前記燃料電池30の動作を制御する制御部40と、
を具備し、
前記燃料電池30は、
発電可能な上限値である発電上限値を設定可能であり、
前記住宅負荷50の電力需要に応じて前記発電上限値までの範囲で発電可能である場合、
前記制御部40は、
系統電源Sから所定量(最低購入電力)よりも大きな電力を購入している場合(ステップS121で「YES」)、
前記燃料電池30の発電コストと系統電源Sからの電力購入コストとの比較に基づいて前記燃料電池30の前記発電上限値を更新可能であるものである(例えばステップS124で「YES」・ステップS126・ステップS127で「YES」・ステップS128、または、ステップS124で「YES」・ステップS126・ステップS127で「NO」・ステップS123、または、ステップS124で「NO」・ステップS125)。
このような構成により、燃料電池30を適切に制御することができる。
具体的には、系統電源Sから最低購入電力よりも大きな電力を購入している場合に、燃料電池30の発電コストと系統電源Sからの電力供給コストとの比較に基づいて発電上限値を、発電能力(700[W])としたり(ステップS123)、発電下限値(50[W])としたり(ステップS125)、現在の発電上限値に追加要求電力を加算した値としたりすることができる。
また、電力供給システム1において、
前記制御部40は、
前記燃料電池30の発電コストが系統電源Sの電力購入コストよりも低い場合(ステップS124で「YES」)、
前記燃料電池30が発電できる最大値である発電能力までの範囲で、前記発電上限値を上げるように更新するものである(ステップS123又はステップS128)。
このような構成により、燃料電池30をより適切に制御することができる。
具体的には、燃料電池30の発電コストが系統電源Sの電力購入コストよりも低い場合に、住宅負荷50に対して、コストが高い購入電力よりも優先して、燃料電池30の発電電力を供給することができる。
また、電力供給システム1において、
前記制御部40は、
前記燃料電池30の発電コストが系統電源Sの電力購入コスト以上である場合(ステップS124で「NO」)、
前記燃料電池30が発電時に(少なくとも担保すべき値である)発電下限値まで、前記発電上限値を下げるように更新するものである(ステップS125)。
このような構成により、燃料電池30をより適切に制御することができる。
具体的には、燃料電池30の発電コストが系統電源Sの電力購入コスト以上である場合に、コストの高い燃料電池30の発電電力の代わりに、コストの低い系統電源Sからの購入電力を住宅負荷50に供給することができる。
また、電力供給システム1において、
前記燃料電池30の発電電力が供給された後の前記住宅負荷50の電力需要に応じて充放電可能な蓄電池22を有する蓄電システム20を具備し、
前記制御部40は、
系統電源Sから前記所定量(最低購入電力)以下の電力が前記住宅負荷50に供給され(ステップS121で「NO」)、
かつ、前記蓄電池22が放電状態であり(ステップS133で「YES」)、
かつ、前記燃料電池30の発電コストが系統電源Sの電力購入コストよりも低く(ステップS143で「YES」)、
かつ、前記蓄電池22の放電電力が効率よく放電できる下限値である放電下限値よりも小さい場合(ステップS144で「YES」)、
前記発電下限値までの範囲で、前記発電上限値を下げるように更新するものである(ステップS137又はステップS147)。
このような構成により、燃料電池30を蓄電池22と共により適切に制御することができる。
具体的には、燃料電池30の発電電力のコストが低い場合であっても、所定の場合には、蓄電池22の放電電力を優先して使用することができる。
また、電力供給システム1において、
前記燃料電池30の発電電力が供給された後の前記住宅負荷50の電力需要に応じて充放電可能な蓄電池22を有する蓄電システム20を具備し、
前記制御部40は、
系統電源Sから前記所定量以下の電力を購入し(ステップS121で「NO」)、
かつ、前記蓄電池22が放電状態ではなく(ステップS133で「NO」)、
かつ、前記蓄電池22が放電可能な程度に充電残量(最低蓄電量)を有する場合(ステップS136で「YES」)、
前記発電上限値を前記発電下限値となるように更新するものである。
このような構成により、燃料電池30を蓄電池22と共により適切に制御することができる。
具体的には、所定の場合には、蓄電池22の放電電力を、燃料電池30の発電電力に優先して使用することができる。
また、電力供給システム1において、
前記蓄電システム20は、
自然エネルギーを利用して発電可能であると共に発電電力を前記蓄電池22に充電可能な太陽光発電部21(発電部)を有し、
前記燃料電池30は、
貯湯タンク41を有し、発電時に発生する熱を用いて製造した湯を前記貯湯タンク41に貯湯するものであり、
前記制御部40は、
系統電源Sに売却される前記太陽光発電部21(発電部)の発電電力があり(ステップS105で「YES」)、
かつ、前記系統電源Sに売却される前記太陽光発電部21(発電部)の発電電力が前記燃料電池30の発電電力よりも大きい場合(ステップS106で「YES」)、
かつ、前記燃料電池30の発電により所定時刻までに所定量の湯を蓄えられることが可能である場合、(具体的には、仮に前記燃料電池30の発電を行った場合に指定値(所定量)まで湯を蓄えるのに必要な時間(必要時間)を算出し(ステップS110)、現在時刻に前記必要な時間(必要時間)を加算した時刻が、前記指定値(所定量)まで熱を蓄えることが所望される時刻(指定値到達期限時刻)よりも前である場合(ステップS111で「YES」))、
前記燃料電池30を発電可能な状態から待機状態とするものである(ステップS113)。
このような構成により、燃料電池30を太陽光発電部21と共に適切に制御することができる。
具体的には、上述の如く、系統電源Sに売却される太陽光発電部21の発電電力があり、かつ、系統電源Sに売却される太陽光発電部21の発電電力が燃料電池30の発電電力よりも大きい場合であって、現在時刻に必要な時間を加算した時刻が指定値到達期限時刻よりも前である場合には、燃料電池30を待機状態とすることにより、燃料電池30の発電電力の代わりに、太陽光発電部21の発電電力を住宅負荷50に供給することができる。これにより、太陽光発電部21の発電電力の自己消費率の向上を図ることができる。
また、電力供給システム1において、
前記制御部40は、
前記燃料電池30の発電により前記所定時刻までに前記所定量の湯を蓄えられないと判断した場合(具体的には、前記燃料電池30が待機状態となる場合(ステップS113)に、前記指定値(所定量)まで湯を蓄えることが所望される時刻(指定値到達期限時刻)から前記必要な時間(必要時間)を減算した時刻である前記燃料電池30の再稼動時刻を算出し(ステップS112)、現在時刻が前記再稼動時刻以降である場合(ステップS102で「NO」))、
前記燃料電池30を待機状態から発電可能な状態とするものである(ステップS104)。
このような構成により、燃料電池30を太陽光発電部21と共により適切に制御することができる。
具体的には、現在時刻が再稼動時刻以降である場合は、例えば太陽光発電部21の発電電力で住宅負荷50の消費電力が賄える場合であっても、燃料電池30は、発電抑制することなく、住宅負荷50に応じた電力の発電を行う。これにより、指定値到達期限時刻までに、指定値(80%)に近づくようにタンク湯量を効果的に増加させることできる。すなわち、給湯需要に対して湯切れが生じるのを抑制することができる。
また、本発明の一実施形態に係る電力供給システム1においては、
燃料を用いて発電可能であり、系統電源Sと接続された住宅負荷50に発電電力を供給可能な燃料電池30と、
前記燃料電池30の発電電力が供給された後の前記住宅負荷50の電力需要に応じて充放電可能な蓄電池22と、自然エネルギーを利用して発電可能であると共に発電電力を前記蓄電池22に充電可能な太陽光発電部21(発電部)と、を有する蓄電システム20と、
前記燃料電池30の動作を制御する制御部40と、
を具備し、
前記制御部40は、
電力売買に応じて(ステップS105)設定される所定の条件を満たす場合に、前記燃料電池30の発電電力を抑制可能であるものである(ステップS113、ステップS137等)。
このような構成により、燃料電池30を適切に制御することができる。すなわち、所定の条件を満たした場合には、(本来であれば積極的に住宅負荷50に供給すべき)発電電力が住宅負荷50に供給されるのを抑制することができる。こうして、例えば太陽光発電部21の発電電力の自己消費率の向上を図ることができる。また、コストの低い系統電源Sからの購入電力を燃料電池30の発電電力に優先して住宅負荷50に供給することができる。
また、電力供給システム1においては、
前記燃料電池30は、
発電可能な上限値である発電上限値を設定可能であり、
前記制御部40は、
系統電源Sから前記所定量以下の電力を購入した場合(ステップS121で「NO」)、
前記所定の条件として、
前記蓄電池22が放電状態ではなく(ステップS133で「NO」)、
かつ、前記燃料電池30の発電コストが系統電源Sの電力購入コストよりも低く(ステップS135で「YES」)、
かつ、前記蓄電池22が放電可能な程度に充電残量を有する場合(ステップS136で「YES」)、
前記発電上限値を前記発電下限値となるように更新するものである(ステップS137)。
このような構成により、燃料電池30を蓄電池22と共により適切に制御することができる。
具体的には、所定の場合には、燃料電池30の発電電力のコストが低い場合であっても、蓄電池22の放電電力を優先して使用することができる。
また、電力供給システム1において、
前記制御部40は、
系統電源Sから所定量以下の電力を購入した場合、
前記所定の条件として、
前記蓄電池22が放電状態ではなく(ステップS133で「NO」)、
かつ、前記燃料電池30の発電コストが系統電源Sの電力購入コストよりも高い場合(ステップS135で「NO」)、
前記発電上限値を前記発電下限値となるように更新するものである(ステップS137)。
このような構成により、燃料電池30を蓄電池22と共により適切に制御することができる。
具体的には、所定の場合には、コストの高い燃料電池30の発電電力の代わりに、コストの低い系統電源Sからの購入電力を住宅負荷50に供給することができる。
また、電力供給システム1において、
前記制御部40は、
系統電源Sから所定量以下の電力を購入した場合、
前記所定の条件として、
前記蓄電池22が放電状態であり(ステップS133で「YES」)、
かつ、前記燃料電池30の発電コストが系統電源Sの電力購入コストよりも低く(ステップS143で「YES」)、
かつ、前記蓄電池22の放電電力が効率よく放電できる下限値である放電下限値よりも小さい場合(ステップS144で「YES」)、
前記発電下限値までの範囲で、前記発電上限値を下げるように更新するものである(ステップS137又はステップS147)。
このような構成により、燃料電池30を蓄電池22と共により適切に制御することができる。
具体的には、所定の場合には、燃料電池30の発電電力のコストが低い場合であっても、蓄電池22の放電電力を優先して使用することができる。
また、電力供給システム1において、
前記制御部40は、
系統電源Sから所定量以下の電力を購入した場合、
前記所定の条件として、
前記蓄電池22が放電状態であり(ステップS133で「YES」)、
かつ、前記燃料電池30の発電コストが系統電源Sの電力購入コストよりも高い場合(ステップS143で「NO」)、
前記発電上限値を発電下限値となるように更新するものである(ステップS137)。
このような構成により、燃料電池30を蓄電池22と共により適切に制御することができる。
具体的には、所定の場合には、コストの高い燃料電池30の発電電力の代わりに、コストの低い系統電源Sからの購入電力を住宅負荷50に供給することができる。
また、電力供給システム1において、
前記燃料電池30は、
貯湯タンク41を有し、発電時に発生する熱を用いて製造した湯を前記貯湯タンク41に貯湯するものであり、
前記制御部40は、
系統電源Sから所定量以下の電力を購入した場合、
前記所定の条件として、
前記蓄電池が放電状態であるか否かにかかわらず、
前記貯湯タンク41が満タンである場合、
前記発電上限値を前記燃料電池が発電できる最大値に更新するものである(ステップS121で「NO」、ステップS133で「YES」、ステップS141で「NO」、ステップS142、又は、ステップS121で「NO」、ステップS133で「NO」、ステップS134で「NO」、ステップS132)。
このような構成により、燃料電池30を蓄電池22と共により適切に制御することができる。
具体的には、燃料電池30と蓄電池22との制御に、貯湯タンク41の貯湯量を考慮することができる。
また、電力供給システム1において、
前記燃料電池30は、
貯湯タンク41を有し、発電時に発生する熱を用いて製造した湯を前記貯湯タンク41に貯湯するものであり、
前記制御部40は、
系統電源Sに売却される前記太陽光発電部21(発電部)の発電電力がある場合(ステップS105で「YES」)、
前記所定の条件として、
前記系統電源Sに売却される前記太陽光発電部21(発電部)の発電電力が前記燃料電池30の発電電力よりも大きい場合(ステップS106で「YES」)、
かつ、前記燃料電池30の発電により所定時刻までに所定量の湯を蓄えられることが可能である場合、(具体的には、仮に前記燃料電池30の発電を行った場合に指定値(所定量)まで湯を蓄えるのに必要な時間(必要時間)を算出し(ステップS110)、現在時刻に前記必要な時間(必要時間)を加算した時刻が、前記指定値(所定量)まで熱を蓄えることが所望される時刻(指定値到達期限時刻)よりも前である場合(ステップS111で「YES」))、
前記燃料電池30を発電可能な状態から待機状態とするものである(ステップS113)。
このような構成により、燃料電池30を太陽光発電部21と共に適切に制御することができる。
具体的には、上述の如く、系統電源Sに売却される太陽光発電部21の発電電力があり、かつ、系統電源Sに売却される太陽光発電部21の発電電力が燃料電池30の発電電力よりも大きい場合であって、現在時刻に必要な時間を加算した時刻が指定値到達期限時刻よりも前である場合には、燃料電池30を待機状態とすることにより、燃料電池30の発電電力の代わりに、太陽光発電部21の発電電力を住宅負荷50に供給することができる。これにより、太陽光発電部21の発電電力の自己消費率の向上を図ることができる。
また、電力供給システム1において、
前記制御部40は、
前記所定の条件として、
前記燃料電池30の発電により前記所定時刻までに前記所定量の湯を蓄えられないと判断した場合(具体的には、前記燃料電池30が待機状態となる場合(ステップS113)に、前記指定値(所定量)まで湯を蓄えることが所望される時刻(指定値到達期限時刻)から前記必要な時間(必要時間)を減算した時刻である前記燃料電池30の再稼動時刻を算出し(ステップS112)、現在時刻が前記再稼動時刻以降である場合(ステップS102で「NO」))、
前記燃料電池30を待機状態から発電可能な状態とするものである(ステップS104)。
このような構成により、燃料電池30を太陽光発電部21と共により適切に制御することができる。
具体的には、現在時刻が再稼動時刻以降である場合は、例えば太陽光発電部21の発電電力で住宅負荷50の消費電力が賄える場合であっても、燃料電池30は、発電抑制することなく、住宅負荷50に応じた電力の発電を行う。これにより、指定値到達期限時刻までに、指定値(80%)に近づくようにタンク湯量を効果的に増加させることできる。すなわち、給湯需要に対して湯切れが生じるのを抑制することができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。
例えば、本実施形態において、電力供給システム1は、住宅に設けられるものとしたが、これに限定するものではなく、工場やマンション、病院等の任意の場所や建物に設けられてもよい。
また、燃料電池30は、配電線10の中途部に設けられるものとしたが、これに限定するものではない。例えば、配電線10とは異なる配電線により住宅負荷50と接続されるものでもよい。但し、その場合も、第二センサ31は、配電線10における蓄電システム20の下流側に設けられる必要がある。