WO2004066471A1 - 電力供給システム、集合住宅、及びプログラム - Google Patents

電力供給システム、集合住宅、及びプログラム Download PDF

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WO2004066471A1
WO2004066471A1 PCT/JP2004/000305 JP2004000305W WO2004066471A1 WO 2004066471 A1 WO2004066471 A1 WO 2004066471A1 JP 2004000305 W JP2004000305 W JP 2004000305W WO 2004066471 A1 WO2004066471 A1 WO 2004066471A1
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WO
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power
load
supplied
loads
fuel cell
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Application number
PCT/JP2004/000305
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hitoshi Ikuma
Makoto Inoue
Original Assignee
The Japan Research Institute, Limited
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by The Japan Research Institute, Limited filed Critical The Japan Research Institute, Limited
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/30—The power source being a fuel cell

Definitions

  • the present invention relates to a power supply system that supplies power to a plurality of loads, an apartment house including the power supply system, and a program that causes the power supply system to function.
  • This application is also related to the following Japanese patent application. For those designated countries that are permitted to be incorporated by reference to the literature, the contents described in the following application shall be incorporated into this application by reference, and shall be part of the description of this application.
  • each power supply supplies power only to the corresponding load.
  • each power supply supplies power only to the corresponding load, so if each power supply stops due to failure or maintenance, etc., power is supplied to the corresponding load. I could't do that.
  • a system such as a commercial power supply (hereinafter referred to as a system) in order to prevent such a power supply stop, the cost of facilities and the like will increase. In particular, when power is supplied to loads such as mountainous areas and remote islands, the cost of connecting to the grid is further increased.
  • an object of the present invention is to provide a power supply system, a housing complex, and a program that can solve the above problems. This object is achieved by a combination of features described in the independent claims.
  • the dependent claims define further advantageous embodiments of the present invention. Disclosure of the invention
  • a power supply system for supplying power to a plurality of loads.
  • a power supply system for supplying power to a plurality of loads.
  • a power supply system comprising: a control unit that generates power to be generated by another fuel cell as surplus power.
  • the control unit when the surplus power supplied from the power network to the load corresponding to the fuel cell that has stopped generating power has become larger than the second threshold that is larger than the first threshold, the fuel cell that has stopped generating power, The power to be supplied to the load may be generated, and the generation of surplus power may be stopped in other fuel cells.
  • control unit may cause the fuel cell corresponding to the already activated load to generate electric power necessary for starting each load as surplus electric power.
  • the control unit causes the corresponding fuel cell to generate power to be supplied to the load after a predetermined time has elapsed from the start of each load, and generates the surplus power in the other fuel cells. Is preferably stopped.
  • the control unit when the average value of the power consumed by each load within a predetermined time in the past is smaller than the first threshold, stops the power generation of the fuel cell corresponding to the load, and The power to be supplied to the load may be generated as surplus power by another fuel cell.
  • control unit reduces the power generation amount of the fuel cell when the power generation amount of the corresponding fuel cell is larger than the average value of the power consumption of each load within a predetermined time in the past by a predetermined value or more. May be.
  • control unit within a predetermined time in the past, When the average value of the power received by each load from the power network is larger than a predetermined value, the power generation amount of the fuel cell corresponding to the load may be increased.
  • the power supply system stores the power that is not supplied to the load among the surplus power supplied to the power network, and when the total demand power of multiple loads exceeds the total power generation that can be generated by multiple fuel cells.
  • a power storage device that supplies the stored power to a plurality of loads, wherein the control unit determines a power generation amount of the plurality of fuel cells when the power stored in the power storage device falls below a predetermined value. May be increased.
  • a program for causing a power supply system to supply power to a plurality of loads A plurality of fuel cells that generate and supply the power to be supplied, and are connected to the plurality of fuel cells, and receive the surplus power of the power generated by each fuel cell other than the power supplied to the corresponding load, and If the power network to supply the loads with insufficient power and the amount of power to be supplied to each load is smaller than a predetermined first threshold, the power generation of the fuel cell corresponding to the load is stopped and the power is supplied to the load.
  • a program is provided that causes a power to be generated to function as a control unit that causes another fuel cell to generate surplus power.
  • an apartment house having a plurality of living parts, provided for a plurality of living parts, and generating and supplying electric power to be supplied to each of the corresponding living parts.
  • a plurality of fuel cells connected to a plurality of fuel cells, receive the surplus power other than the power supplied to the corresponding living part of the power generated by each fuel cell, and supply it to the living part where the power is insufficient If the power network and the amount of power to be supplied to each living unit are smaller than a predetermined first threshold, the power generation of the fuel cell corresponding to the living unit is stopped, and the power to be supplied to the living unit is reduced. And a control unit for causing another fuel cell to generate power as surplus power.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of an apartment house 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the power generation efficiency of the fuel cells (30a to 30c).
  • Fig. 3 shows an example of the power consumption of the load (40a to 40c).
  • FIG. 3 (a) shows an example of power consumption and power generation, and
  • FIG. 3 (b) shows another example of power consumption and power generation.
  • FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the power supply system 10.
  • FIG. 5 shows an example of the configuration of a computer 200 for controlling the power supply system 10. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 shows an example of the configuration of an apartment house 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the collective housing 100 includes a plurality of living units (60a to 60c) and an electric power supply system 10.
  • the power supply system 10 supplies power to a plurality of loads (40a to 40c) provided in a plurality of living areas (60a to 60c).
  • the power supply system 10 includes a plurality of fuel cells (30a to 30c), a power network 20 and a control unit 50.
  • a plurality of fuel cells (30a to 30c) are provided corresponding to a plurality of loads (40a to 40c), respectively, and the corresponding loads (40a to 40c) are provided.
  • Power to be supplied to Each fuel cell (30a to 30c) may generate power corresponding to the power consumed by the corresponding load (40a to 40c), or may generate a predetermined power. You may.
  • the power network 20 is connected to a plurality of fuel cells (30a to 30c), and each of the fuel cells (30a to 30c) generates a corresponding load ( The surplus power other than the power supplied to 40 a to 40 c) is received.
  • the power network 20 supplies the received surplus power to loads (40a to 40c) for which power is insufficient. That is, the power network 20 receives the surplus power from the fuel cells (30a to 30b) that generate power larger than the power consumed by the corresponding loads (40a to 40c), and Power is supplied to loads (40a to 40c) that consume more power than the power generated by 30a to 30b).
  • the control unit 50 controls the power generation amount of each fuel cell (30a to 30c) so that the power generation efficiency of each fuel cell (30a to 30c) is increased. You. Details of the control unit 50 will be described later.
  • each load (40a to 40c) requires the maximum power (peak power) at the same time, so one load (40a to 40c) is used for peak power.
  • power may be supplemented to the load from the fuel cells (30a to 30c) corresponding to the other loads (40a to 40c). Therefore, even if each fuel cell (30a to 30c) does not have the ability to generate the peak value of the power consumption of the corresponding load (40a to 40c), the power can be stabilized.
  • the total power generation capacity of the plurality of fuel cells (30a to 30c) is reduced by interconnecting the plurality of fuel cells (30a to 30c). Can be.
  • the total power generation capacity of multiple fuel cells (30a to 30c) is CXN.
  • the failure probability of the fuel cell (30a to 30c) is R and the maximum value of the total power consumption of multiple loads (40a to 40c) is ⁇ (N)
  • the rate is the probability that ⁇ M (N)> CXNX (1 -R).
  • FIG. 2 shows an example of the power generation efficiency of the fuel cells (30a to 30c).
  • the horizontal axis indicates the amount of power generated by the fuel cell
  • the vertical axis indicates the power generation efficiency of the fuel cell.
  • power generation efficiency increases with the amount of power generated. For this reason, it is preferable that the control unit 50 controls each of the fuel cells (30a to 30c) so as to generate power larger than a predetermined power generation amount.
  • FIG. 3 shows an example of the power consumption of the load (40a to 40c).
  • the fuel cells (30a to 30c) generate electric power according to the power consumption of the corresponding loads (40a to 40c). As shown in FIG. In a to 30c), power generation efficiency is low in areas where the amount of power generation is low.
  • the control unit 50 controls the amount of power to be supplied to each load (40a to 40c), that is, the amount of power consumed by each load (40a to 40c). If the power is smaller than the predetermined first threshold, the power generation of the fuel cell 30a corresponding to the load 40a is stopped, and the power to be supplied to the load 40a is changed to another fuel cell ( Generate power as surplus power at 30b to 30c). In this case, the control unit 50 selects, from the other fuel cells (30b to 30b), the number of fuel cells capable of generating the electric power in order from the one with the largest power generation amount, and generates the power. ,.
  • the control unit 50 controls the surplus power supplied from the power network 20 to the load 40a corresponding to the fuel cell 30a in which the power generation has been stopped, that is, the power consumption. Is larger than the second threshold, which is larger than the first threshold, the fuel cell 30a whose power generation has been stopped is caused to generate power to be supplied to the load 40a, and the other fuel cells (30 In b to 30c), the generation of surplus power may be stopped.
  • the stop / start of fuel cell power generation is determined based on only the first threshold, the stop of fuel cell power generation is started. Is frequently repeated, and the power generation efficiency of the fuel cell decreases. According to the example described in FIG. 3, the repetition of stopping / starting the power generation of the fuel cells (30a to 30c) is reduced, and the power generation efficiency of the fuel cells (30a to 30c) is reduced. Can be improved.
  • the control unit 50 When the average value of the power consumed by the loads (40a to 40c) within a predetermined time in the past is smaller than the first threshold, the control unit 50 responds to the load. Power generation of the fuel cell (30a to 30c) to be stopped may be stopped, and the power to be supplied to the load may be generated as surplus power for another fuel cell (30a to 30c). . In addition, the control unit 50 calculates the average value of the surplus power supplied from the power network 20 to the load 40a corresponding to the fuel cell 30a whose power generation has been stopped within a predetermined time in the past.
  • the fuel cell 30a whose power generation has been stopped is caused to generate power to be supplied to the load 40a, and the other fuel cells (30b to 30c) are generated.
  • the generation of surplus power may be stopped. Also according to this, it is possible to reduce the number of times the fuel cells (30a to 30c) stop and stop the power generation, thereby improving the power generation efficiency.
  • fuel cells respond slowly to changes in power consumption.
  • the response to a change in power consumption when the load is started may be slow.
  • the control unit 50 supplies the electric power necessary for starting each load (40a to 40b) to the fuel cell (3) corresponding to the load (40a to 40b) already started. 0a to 30b) may be generated as surplus power.
  • the control unit 50 waits for a predetermined time from the activation of each load (40 a to 40 c), and The fuel cells (30a to 30c) may generate power to be supplied to the load, and the other fuel cells (30a to 30c) may stop generating surplus power. By such control, the response of power supply can be improved.
  • control unit 50 calculates the amount of power generation of the corresponding fuel cell (30a to 30c) from the power consumption of each load (40a to 40c) within a predetermined time in the past. When the value is larger than a predetermined value, the power generation amount of the fuel cell may be reduced. In addition, the control unit 50 determines that the average value of the power received from each load (40 a to 40 c) power S power network 20 within a predetermined time in the past is larger than a predetermined value. The power generation amount of the fuel cell (30a to 30c) corresponding to the load may be increased.
  • the fuel cells (30a to 30c) are controlled. c) The fluctuations in the amount of power generation can be suppressed and stable power generation can be performed.
  • the controller 50 selects the total number of fuel cells (30a to 30c) that can be generated by the total power consumption of the plurality of loads (40a to 40c), and selects the selected fuel cells (30a to 30c). In 30a to 30c), the total power consumption may be generated. That is, when the fuel cells (30a to 30c) generate power at the maximum efficiency, the number of fuel cells (30a to 30c) that can generate the total power consumption is selected. Even with such control, the power generation efficiency of the entire fuel cell (30a to 30c) can be improved.
  • FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the power supply system 10.
  • the power network 20 of the power supply system 10 is connected to an external power source. If the total power consumption of the multiple loads (40a to 40c) exceeds the total power generation capacity of the multiple fuel cells (30a to 30c), the power network 20 Receives insufficient power from the source and supplies it to the load (40a to 40c).
  • the external power source may be another power supply system 10 or a power storage device.
  • the external power source is another power supply system 10
  • the respective power networks 20 are connected to each other and transfer power. In this way, by connecting to another power supply system 10, the reliability of power supply can be further improved. Can be improved.
  • the power storage device supplies the load (40a to 40c) of the surplus power supplied from the fuel cells (30a to 30c) to the power network 20. Unstored power is stored, and when the total demand power of multiple loads (40a to 40c) exceeds the total power generation that multiple fuel cells (30a to 30c) can generate, the stored power To multiple loads (40a to 40c). With such a configuration, the reliability of power supply can be further improved.
  • the control unit 50 increases the power generation amount of the plurality of fuel cells (30a to 30c) and charges the power storage device when the power stored in the power storage device falls below a predetermined value. Is preferred.
  • the control unit 50 determines the total amount of power generation of the plurality of fuel cells (30 a to 30 c) and the total amount of power supplied to the plurality of loads (40 a to 40 c) within a predetermined time in the past. Based on this, the amount of power stored in the power storage device may be calculated.
  • FIG. 5 shows an example of a configuration of a computer 200 for controlling the power supply system 10.
  • the computer 200 stores a program that causes the power supply system 10 to function as described with reference to FIGS.
  • the computer 200 includes a CPU 700, a ROM 702, a RAM 704, a communication interface 706, a hard disk drive 710, an FD drive 712, and a CD-ROM drive 716.
  • the CPU 700 operates based on programs stored in the ROM 702, the RAM 704, the hard disk drive 710, the flexible disk 714, and / or the CD-ROM 718.
  • a program that causes the power supply system 10 to function includes the power supply system 10 that functions as the power network 20, the plurality of fuel cells (30a to 30c), and the control unit 50 described with reference to FIGS. Let it. Further, the computer 200 may function as the control unit 50 based on the program.
  • the communication interface 706 communicates with, for example, the power supply system 10.
  • a hard disk drive 710 as an example of a storage device stores setting information and a program for operating the CPU 700. ROM702, RAM704, and / or The hard disk drive 710 stores a program for causing the power supply system 10 to function as the power supply system 10 described with reference to FIGS. 1 to 4. Further, the program may be stored in a flexible disk 714, a CD-ROM 722, a hard disk drive 710, or the like.
  • the FD drive 712 reads the program from the flexible disk 714 and provides it to the CPU 700.
  • the CD-ROM drive 716 reads the program from the CD-ROM 718 and provides it to the CPU 700.
  • the program may be read directly from the recording medium into the RAM and executed, or may be read into the RAM after being installed in the hard disk drive and executed. Further, the program may be stored on a single recording medium or on a plurality of recording media. Further, the program stored in the recording medium may provide each function in cooperation with the operating system. For example, the program may request the operating system to perform some or all of the functions, and provide the functions based on a response from the operating system.
  • Recording media for storing programs include flexible disks, CD-ROMs, optical recording media such as DVDs and PDs, magneto-optical recording media such as MDs, tape media, magnetic recording media, IC cards and miniature media.
  • a semiconductor memory such as a card can be used.
  • a storage device such as a hard disk or a RAM provided in a server system connected to a dedicated communication network or the Internet may be used as a recording medium.

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Description

明 細 書 電力供給システム、 集合住宅、 及びプログラム 技術分野
本発明は、複数の負荷に電力を供給する電力供給システム、電力供給システム を備える集合住宅、及び電力供給システムを機能させるプログラムに関する。 ま た本出願は、下記の日本特許出願に関連する。文献の参照による組み込みが認め られる指定国については、下記の出願に記載された内容を参照により本出願に組 み込み、 本出願の記載の一部とする。
特願 2 0 0 3— 0 1 0 2 9 5 出願日 2 0 0 3年 1月 1 7日 背景技術
従来、 電力を供給するべき負荷に応じて電源を分散して配置する分散型電力供給 システムがある。 このような分散型電力供給システムにおいては、 それぞれの電源、 は対応する負荷にのみ電力を供給している。
し力 し、 従来の分散型電力供給システムにおいて、 それぞれの電源が対応する負 荷のみに電力を供給するため、 それぞれの電源が故障又はメンテナンス等によって 停止した場合、 対応する負荷に電力を供給することができなかった。 また、 このよ うな電力の供給停止を防ぐために、それぞれの負荷を商用電源等の電力系統 (以下、 系統と呼ぶ） に常時接続した場合、 設備等のコストが増大してしまう。 特に、 山間 部や離島等の負荷に電力を供給する場合、 系統に接続するコストが更に増大してし まう。
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる電力供給システム、集合 住宅、 及ぴプログラムを提供することを目的とする。 この目的は、請求の範囲に おける独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明 の更なる有利な具体例を規定する。 発明の開示
上記課題を解決するために、本発明の第 1の形態においては、複数の負荷に電 力を供給する電力供給システムであって、複数の負荷に対応して設けられ、それ ぞれ対応する負荷に供給するべき電力を発電して供給する複数の燃料電池と、複 数の燃料電池と接続され、それぞれの燃料電池が発電する電力のうち、対応する 負荷に供給する電力以外の余剰電力を受け取り、電力が不足する負荷に供給する 電力ネットワークと、それぞれの負荷に供給するべき電力量が予め定められた第 1閾値より小さい場合、負荷に対応する燃料電池の発電を停止させ、負荷に供給 するべき電力を、他の燃料電池に余剰電力として発電させる制御部とを備えるこ とを特徴とする電力供給システムを提供する。
制御部は、発電を停止させた燃料電池に対応する負荷に電力ネットワークから 供給される余剰電力が、 第 1閾値より大きい第 2閾値より大きくなつた場合に、 発電を停止させた燃料電池に、 当該負荷に供給するべき電力を発電させ、他の燃 料電池に余剰電力の発電を停止させてよい。
また、 制御部は、 それぞれの負荷の起動時に必要な電力を、 既に起動している 負荷に対応する燃料電池に余剰電力として発電させてよい。この場合、制御部は、 それぞれの負荷の起動から予め定められた時間が経過してから、対応する燃料電 池に当該負荷に供給するべき電力を発電させ、他の燃料電池における余剰電力の 発電を停止させることが好ましい。
また、 制御部は、過去の所定の時間内における、 それぞれの負荷が消費した消 費電力の平均値が、第 1閾値より小さい場合に、 当該負荷に対応する燃料電池の 発電を停止させ、 当該負荷に供給するべき電力を、他の燃料電池に余剰電力とし て発電させてもよい。
また、 制御部は、過去の所定の時間内における、 それぞれの負荷の消費電力の 平均値より、対応する燃料電池の発電量が所定の値以上大きい場合に、 当該燃料 電池の発電量を減少させてよい。また、制御部は、過去の所定の時間内における、 それぞれの負荷が電力ネットワークから受け取る電力の平均値が、所定の値より 大きい場合に、 当該負荷に対応する燃料電池の発電量を増加させてよい。
また、 電力供給システムは、 電力ネットワークに供給された余剰電力のうち、 負荷に供給されない電力を蓄電し、複数の負荷の総需要電力が複数の燃料電池が 発電できる総発電量を上回った場合に、蓄電した電力を複数の負荷に供給する蓄 電装置を更に備え、制御部は、蓄電装置が蓄電している電力が所定の値を下回つ た場合に、 複数の燃料電池の発電量を増加させてよい。
本発明の第 2の形態においては、電力供給システムから複数の負荷に電力を供 給させるためのプログラムであって、電力供給システムを、複数の負荷に対応し て設けられ、それぞれ対応する負荷に供給するべき電力を発電して供給する複数 の燃料電池と、複数の燃料電池と接続され、それぞれの燃料電池が発電する電力 のうち、対応する負荷に供給する電力以外の余剰電力を受け取り、電力が不足す る負荷に供給する電力ネットワークと、それぞれの負荷に供給するべき電力量が 予め定められた第 1閾値より小さい場合、当該負荷に対応する燃料電池の発電を 停止させ、 当該負荷に供給するべき電力を、他の燃料電池に余剰電力として発電 させる制御部として機能させることを特徴とするプログラムを提供する。
本発明の第 3の形態においては、複数の居住部を備える集合住宅であって、複 数の居住部に対応して設けられ、それぞれ対応する居住部に供給するべき電力を 発電して供給する複数の燃料電池と、複数の燃料電池と接続され、それぞれの燃 料電池が発電する電力のうち、対応する居住部に供給する電力以外の余剰電力を 受け取り、電力が不足する居住部に供給する電力ネットワークと、 それぞれの居 住部に供給するべき電力量が予め定められた第 1閾値より小さい場合、当該居住 部に対応する燃料電池の発電を停止させ、 当該居住部に供給するべき電力を、他 の燃料電池に余剰電力として発電させる制御部とを更に備えることを特徴とす る集合住宅を提供する。
尚、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、 これらの特徴群のサブコンビネーションも又、 発明となりうる。 図面の簡単な説明
図 1は、本発明の実施形態に係る集合住宅 1 0 0の構成の一例を示す図でう ある。
図 2は、 燃料電池 （3 0 a〜3 0 c) の発電効率の一例を示す図である。 図 3は、 負荷 （40 a〜4 0 c) の消費電力の一例を示す。 図 3 (a) は、 消費電力及び発電量の一例を示し、 図 3 (b) は、 消費電力及び発電量の他の例 を示す。
図 4は、 電力供給システム 1 0の他の形態を示す図である。 ' 図 5は、電力供給システム 1 0を制御するためのコンピュータ 2 0 0の構成 の一例を示す。 発明を実施するための最良の形態
以下、 発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、 以下の実施形態は特許請 求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、 又実施形態の中で説明されている 特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 図 1は、本発明の実施形態に係る集合住宅 1 0 0の構成の一例を示す。集合住 宅 1 0 0は、複数の居住部 （ 6 0 a〜 6 0 c ) 及び電力供給システム 1 0を備え る。 電力供給システム 1 0は、 複数の居住部 （6 0 a〜6 0 c) に設けられた複 数の負荷 （4 0 a〜40 c) に電力を供給する。
電力供給システム 1 0は、 複数の燃料電池 （ 3 0 a〜 3 0 c ) 、 電カネットヮ ーク 2 0、 及ぴ制御部 5 0を備える。 複数の燃料電池 （3 0 a〜 3 0 c) は、 を れぞれ複数の負荷 (4 0 a〜4 0 c) に対応して設けられ、 対応する負荷 (4 0 a〜4 0 c) に供給するべき電力を発電して供給する。 それぞれの燃料電池 （3 0 a〜3 0 c) は、 対応する負荷 （4 0 a〜40 c) が消費する消費電力に応じ た電力を発電してよく、 また予め定められた電力を発電してもよい。 電力ネットワーク 2 0は、 複数の燃料電池 （3 0 a〜3 0 c) と接続され、 そ れぞれの燃料電池 （3 0 a〜3 0 c) が発電する電力のうち、 対応する負荷 （4 0 a〜4 0 c) に供給する電力以外の余剰電力を受け取る。 また、 電力ネットヮ ーク 2 0は、 受け取った余剰電力を、 電力が不足する負荷 （4 0 a〜 40 c) に 供給する。 つまり、 電力ネットワーク 2 0は、 対応する負荷 （40 a〜40 c) が消費する電力より大きい電力を発電する燃料電池（3 0 a〜3 0 b)から余剰 電力を受け取り、対応する燃料電池 （3 0 a〜3 0 b) が発電する電力より大き い電力を消費する負荷 （4 0 a〜4 0 c) に電力を供給する。
また、 制御部 5 0は、 それぞれの燃料電池 （3 0 a〜3 0 c) における発電効 率が高くなるように、 それぞれの燃料電池 (3 0 a〜3 0 c) の発電量を制御す る。 制御部 5 0の詳細については後述する。
このような構成により、 それぞれの負荷 ( 4 0 a〜 4 0 c ) に対して複数の燃 料電池 （3 0 a〜3 0 b) に電力を供給することができ、 電力供給の信頼性を向 上させることができる。 例えば、 いずれかの燃料電池 （3 0 a〜30 b) が故障 又はメンテナンス等により発電できない場合であっても、当該燃料電池に対応す る負荷 （40 a〜40 c) に対して電力を供給することができる。
また、 それぞれの負荷 （4 0 a〜4 0 c) が同時に最大の電力 （ピーク電力） を必要とする事は極めてまれであるため、一つの負荷 （4 0 a〜40 c) がピー ク電力を消費する瞬間には、他の負荷（4 0 a〜4 0 c)に対応する燃料電池（3 0 a〜 3 0 c ) から当該負荷に電力を補えばよい。 このため、 それぞれの燃料電 池 （3 0 a〜 3 0 c) が、 対応する負荷 （4 0 a〜4 0 c) の消費電力のピーク 値を発電する能力を有さなくとも、電力を安定して供給することができる。 この ように本例によれば、複数の燃料電池 （ 3 0 a〜 3 0 c ) を相互に接続すること により、複数の燃料電池（3 0 a〜3 0 c)総発電能力を低減することができる。 このため、系統に接続せずとも電力供給の信頼性が高く、且つ安価な電力供給シ ステムを提供することができる。 このため、例えば離島等の地理的に系統に接続 することが困難、又は系統に接続するコストが高いような場所であっても、信頼 性が高く安価な電力供給システムを提供することができる。
また、 燃料電池 （3 0 a〜3 0 c) のそれぞれの発電能力を C、 設置台数を N とした場合、 複数の燃料電池 （3 0 a〜3 0 c) の総発電能力は、 CXNで与え られる。 燃料電池 （3 0 a〜3 0 c) の故障確率を Rとし、 複数の負荷 （4 0 a 〜40 c) の総消費電力の最大値を ΣΜ (N) とすると、 電力供給が不足する確 率は、 ∑M (N) >CXNX (1 -R) となる確率である。 本例においては、 電 力供給が不足する確率が、 系統が停電する確率より小さくなるような発電能力、 及ぴ設置台数の燃料電池 （3 0 a〜3 0 c) を設けることが好ましい。 これによ り、 系統と同等以上の電力供給の信頼性を有することができる。
図 2は、燃料電池（ 3 0 a〜 3 0 c )の発電効率の一例を示す。図 2において、 横軸は燃料電池の発電量を示し、縦軸は燃料電池の発電効率を示す。 図 2に示す ように、 発電効率は発電量に応じて上昇する。 このため、 制御部 5 0は、 それぞ れの燃料電池（3 0 a〜3 0 c) が所定の発電量より大きい電力を発電するよう に制御することが好ましい。
図 3は、 負荷 （40 a〜4 0 c ) の消費電力の一例を示す。 燃料電池 （3 0 a 〜3 0 c) は、 対応する負荷 （4 0 a〜4 0 c) の消費電力に応じた電力を発電 するが、 図 2に示したように、 燃料電池 （3 0 a〜3 0 c) は、 発電量が低い領 域では発電効率が低い。
図 3 (a) に示すように、 制御部 5 0は、 それぞれの負荷 (4 0 a〜40 c) に供給するべき電力量即ちそれぞれの負荷（4 0 a〜4 0 c) が消費する消費電 力が、予め定められた第 1閾値より小さい場合、 当該負荷 40 aに対応する燃料 電池 3 0 aの発電を停止させ、当該負荷 4 0 aに供給するべき電力を他の燃料電 池 （3 0 b〜 3 0 c) に余剰電力として発電させる。 この場合、 制御部 5 0は、 他の燃料電池 （3 0 b〜 3 0 b) のうち、 発電量が大きいものから順に当該電力 を発電できる数の燃料電池を選択し、発電させてよレ、。これにより、燃料電池（3 0 a〜 3 0 c ) が効率の低い領域で発電することを防ぎ、燃料電池 （ 3 0 a〜 3 0 c) 全体の発電効率を向上させることができる。 また、 図 3 (b) に示すように、 制御部 5 0は、 発電を停止させた燃料電池 3 0 aに対応する負荷 4 0 aに電力ネットワーク 2 0から供給される余剰電力即 ち消費電力が、第 1閾値より大きい第 2閾値より大きくなった場合に、発電を停 止させた燃料電池 3 0 aに、負荷 40 aに供給するべき電力を発電させ、他の燃 料電池 （3 0 b〜3 0 c) に余剰電力の発電を停止させてよい。 例えば、 第 1闘 値付近の消費電力で駆動する負荷に電力を供給する場合に、燃料電池の発電の停 止/開始の判定を第 1閾値のみで判定すると、燃料電池の発電の停止ノ開始が頻 繁に繰り返され、燃料電池の発電効率が低下する。 図 3において説明した例によ れば、燃料電池 （3 0 a〜3 0 c) の発電の停止/開始の繰り返しを低減し、 燃 料電池 （3 0 a〜3 0 c) の発電効率を向上させることができる。
また、 制御部 5 0は、 過去の所定の時間内における、 それぞれの負荷 （40 a 〜4 0 c) が消費した消費電力の平均値が、 第 1閾値より小さい場合に、 当該負 荷に対応する燃料電池 （3 0 a〜3 0 c) の発電を停止させ、 当該負荷に供給す るべき電力を、 他の燃料電池 （3 0 a〜3 0 c) に余剰電力として発電させても よい。 また、 制御部 5 0は、 過去の所定の時間内における、 発電を停止させた燃 料電池 3 0 aに対応する負荷 4 0 aに電力ネットワーク 2 0から供給される余 剰電力の平均値が、第 1閾値より大きくなつた場合に、発電を停止させた燃料電 池 3 0 aに、負荷 4 0 aに供給するべき電力を発電させ、他の燃料電池 （3 0 b 〜3 0 c)に余剰電力の発電を停止させてもよい。これによつても、燃料電池（3 0 a〜3 0 c) の発電の停止ノ開始の繰り返しを低減し、発電効率を向上させる ことができる。
また、 燃料電池は、 消費電力の変化に対するレスポンスが遅い。 特に、 負荷の 起動時における消費電力の変化に対するレスポンスが遅い場合がある。 そこで、 制御部 5 0は、 それぞれの負荷 （4 0 a〜4 0 b) の起動時に必要な電力を、 既 に起動している負荷 （4 0 a〜40 b) に対応する燃料電池 （3 0 a〜3 0 b) に余剰電力として発電させてもよい。 この場合、制御部 5 0は、 それぞれの負荷 (4 0 a〜40 c ) の起動から予め定められた時間が経過してから、対応する燃 料電池 （3 0 a〜3 0 c ) に当該負荷に供給するべき電力を発電させ、他の燃料 電池 （3 0 a〜3 0 c ) における余剰電力の発電を停止させてよい。 このような 制御により、 電力供給のレスポンスを向上させることができる。
また、 制御部 5 0は、 過去の所定の時間内において、 それぞれの負荷 （4 0 a 〜 4 0 c ) の消費電力より、 対応する燃料電池 （ 3 0 a〜 3 0 c ) の発電量が所 定の値以上大きい場合に、 当該燃料電池の発電量を減少させてよい。 また、 制御 部 5 0は、 過去の所定の時間内における、 それぞれの負荷 （4 0 a〜 4 0 c ) 力 S 電力ネットワーク 2 0から受け取る電力の平均値が、所定の値より大きい場合に、 当該負荷に対応する燃料電池 （3 0 a〜3 0 c ) の発電量を増加させてよい。 こ のように、 過去の所定の時間内における消費電力の平均値に基づいて燃料電池 ( 3 0 a〜 3 0 c ) の発電量の制御を行うことにより、 燃料電池 （ 3 0 a〜 3 0 c ) の発電量の変動を抑制し、 安定した発電を行うことができる。
また、 制御部 5 0は、 複数の負荷 （4 0 a〜4 0 c ) における総消費電力を、 発電できる数の燃料電池 （ 3 0 a〜 3 0 c ) を選択し、 選択した燃料電池 ( 3 0 a〜3 0 c ) に、 当該総消費電力を発電させてもよい。 つまり、 燃料電池 （3 0 a〜3 0 c ) が最大効率で発電した場合に、総消費電力を発電できる数の燃料電 池 （3 0 a〜3 0 c ) を選択する。 このような制御によっても、 燃料電池 （3 0 a〜 3 0 c ) 全体の発電効率を向上させることができる。
図 4は、 電力供給システム 1 0の他の形態を示す図である。 本例において、 電 力供給システム 1 0の電力ネットワーク 2 0は、外部の電力源と接続される。電 カネットワーク 2 0は、 複数の負荷 （4 0 a〜4 0 c ) の総消費電力が、 複数の 燃料電池 （3 0 a〜3 0 c ) の総発電能力を上回った場合、 外部の電力源から不 足する電力を受け取り、 負荷 （4 0 a〜4 0 c ) に供給する。
ここで、外部の電力源は、他の電力供給システム 1 0であってよく、 蓄電装置 であってもよい。外部の電力源が他の電力供給システム 1 0である場合、それぞ れの電力ネットワーク 2 0が互いに接続され、電力の受け渡しを行う。 このよう に、他の電力供給システム 1 0と接続することにより、更に電力供給の信頼性を 向上させることができる。
また、 外部の電力源が蓄電装置である場合、 当該蓄電装置は、 燃料電池 （30 a〜30 c) から電力ネットワーク 20に供給された余剰電力のうち、負荷 （4 0 a〜40 c) に供給されない電力を蓄電し、 複数の負荷 （40 a〜40 c) の 総需要電力が複数の燃料電池（ 30 a〜 30 c ) が発電できる総発電量を上回つ た場合に、 蓄電した電力を複数の負荷 （40 a〜40 c) に供給する。 このよう な構成によっても、更に電力供給の信頼性を向上させることができる。この場合、 制御部 50は、蓄電装置が蓄電している電力が所定の値を下回った場合に、複数 の燃料電池 （30 a〜30 c) の発電量を増加させ、 蓄電装置を充電させること が好ましい。 制御部 50は、 過去の所定の時間内における、 複数の燃料電池 （3 0 a〜30 c) の総発電量と、 複数の負荷 （40 a〜40 c) に供給された総電 力量とに基づいて、 蓄電装置の蓄電量を算出してもよい。
図 5は、電力供給システム 10を制御するためのコンピュータ 200の構成の 一例を示す。 本例において、 コンピュータ 200は、 電力供給システム 10を図 1から図 4において説明したように機能させるプログラムを格納する。コンビュ ータ 200は、 CPU 700と、 ROM 702と、 RAM 704と、 通信ィンタ 一フェース 706と、ハードディスクドライブ 7 1 0と、 FDドライブ 71 2と、 CD-ROMドライブ 71 6とを備える。 C PU 700は、 ROM 702、 R A M704、 ハードディスクドライブ 7 10、 フレキシブルディスク 714、及び /又は CD— ROM7 1 8に格納されたプログラムに基づいて動作する。
例えば、電力供給システム 1 0を機能させるプログラムは、電力供給システム 1 0を、 図 1から図 4において説明した電力ネットワーク 20、複数の燃料電池 (30 a〜30 c) 、 及び制御部 50として機能させる。 また、 コンピュータ 2 00は、 当該プログラムに基づいて、 制御部 50として機能してもよい。
通信ィンターフェース 706は、例えば電力供給システム 1 0と通信する。格 納装置の一例としてのハードディスクドライブ 71 0は、設定情報、 C P U 70 0を動作させるプログラムを格納する。 ROM702、 RAM 704、及び/又 はハードディスクドライブ 710は、電力供給システム 1 0を図 1から図 4に関 連して説明した電力供給システム 1 0として機能させるためのプログラムを格 鈉する。 また、 当該プログラムは、 フレキシブルディスク 7 14、 CD-ROM 722、 ハードディスクドライブ 71 0等に格納されていてもよい。
FDドライブ 712はフレキシブルディスク 714からプログラムを読み取り C PU700に提供する。 CD— ROMドライブ 716は CD— ROM718からプ ログラムを読み取り CPU 700に提供する。
また、プログラムは記録媒体から直接 RAMに読み出されて実行されても、― 且ハードディスクドライブにィンストールされた後に RAMに読み出されて実 行されても良い。更に、上記プログラムは単一の記録媒体に格納されても複数の 記録媒体に格納されても良い。 また記録媒体に格納されるプログラムは、ォペレ 一ティングシステムとの共同によつてそれぞれの機能を提供してもよい。例えば 、 プログラムは、機能の一部または全部を行うことをオペレーティングシステム に依頼し、オペレーティングシステムからの応答に基づレ、て機能を提供するもの であってもよレヽ。
プログラムを格納する記録媒体としては、 フレキシブルディスク、 CD-RO Mの他にも、 DVD、 PD等の光学記録媒体、 MD等の光磁気記録媒体、 テープ 媒体、磁気記録媒体、 I Cカードやミニチュア一カードなどの半導体メモリー等 を用いることができる。又、専用通信ネットワークやインターネットに接続され たサーバシステムに設けたハードディスクまたは RAM等の格納装置を記録媒 体として使用してもよい。 以上、 本発明を実施の形態を用いて説明したが、 本発明の技術的範囲は上記実施 の形態に記載の範囲には限定されない。 上記実施の形態に、 多様な変更又は改良を 加えることが可能であることが当業者に明らかである。 その様な変更又は改良を加 えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、 請求の範囲の記載から明らか である。 産業上の利用可能性
上記説明から明らかなように、本発明によれば、 系統に接続せずに、 電力供給 の信頼性が高く、 且つ安価な電力供給システムを提供することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 複数の負荷に電力を供給する電力供給システムであって、
前記複数の負荷に対応して設けられ、それぞれ対応する負荷に供給するべき電 力を発電して供給する複数の燃料電池と、
前記複数の燃料電池と接続され、それぞれの前記燃料電池が発電する電力のう ち、対応する前記負荷に供給する電力以外の余剰電力を受け取り、電力が不足す る前記負荷に供給する電力ネットワークと、
それぞれの前記負荷に供給するべき電力量が予め定められた第 1閾値より小 さい場合、当該負荷に対応する前記燃料電池の発電を停止させ、 当該負荷に供給 するべき電力を、 他の燃料電池に前記余剰電力として発電させる制御部と を備えることを特徴とする電力供給システム。
2 . 前記制御部は、前記発電を停止させた燃料電池に対応する負荷に前記電力 ネットワークから供給される余剰電力力 前記第 1閾値より大きい第 2閾値より 大きくなつた場合に、前記発電を停止させた燃料電池に、 当該負荷に供給するべ き電力を発電させ、前記他の燃料電池に前記余剰電力の発電を停止させることを
3 . 前記制御部は、 それぞれの前記負荷の起動時に必要な電力を、既に起動し ている前記負荷に対応する前記燃料電池に前記余剰電力として発電させること を特徴とする請求項 1に記載の電力供給システム。
4 . 前記制御部は、それぞれの前記負荷の起動から予め定められた時間が経過 してから、対応する前記燃料電池に当該負荷に供給するべき電力を発電させ、他 の前記燃料電池における前記余剰電力の発電を停止させることを特徴とする請 求項 3に記載の電力供給システム。
5 . 前記制御部は、 過去の所定の時間内における、 それぞれの前記負荷が消費 した消費電力の平均値が、前記第 1閾値より小さい場合に、 当該負荷に対応する 前記燃料電池の発電を停止させ、 当該負荷に供給するべき電力を、他の燃料電池 に前記余剰電力として発電させることを特徴とする請求項 1に記載の電力供給 システム。
6 . 前記制御部は、過去の所定の時間内における、 それぞれの前記負荷の消費 電力の平均値より、対応する前記燃料電池の発電量が所定の値以上大き 、場合に、 当該燃料電池の発電量を減少させることを特徴とする請求項 1に記載の電力供 給システム。
7 . 前記制御部は、過去の所定の時間内における、 それぞれの前記負荷が前記 電力ネットワークから受け取る電力の平均値が、所定の値より大きい場合に、 当 該負荷に対応する前記燃料電池の発電量を増加させることを特徴とする請求項 1に記載の電力供給システム。
8 . 前記電力ネットワークに供給された前記余剰電力のうち、前記負荷に供給 されない電力を蓄電し、前記複数の負荷の総需要電力が前記複数の燃料電池が発 電できる総発電量を上回った場合に、蓄電した電力を前記複数の負荷に供給する 蓄電装置を更に備え、
前記制御部は、前記蓄電装置が蓄電している電力が所定の値を下回った場合に、 前記複数の燃料電池の発電量を増加させることを特徴とする請求項 1に記載の 電力供給システム。
9 . 電力供給システムから複数の負荷に電力を供給させるためのプログラムで めってヽ
前記電力供給システムを、
前記複数の負荷に対応して設けられ、それぞれ対応する負荷に供給するべき電 力を発電して供給する複数の燃料電池と、
前記複数の燃料電池と接続され、それぞれの前記燃料電池が発電する電力のう ち、対応する前記負荷に供給する電力以外の余剰電力を受け取り、電力が不足す る前記負荷に供給する電力ネットワークと、
それぞれの前記負荷に供給するべき電力量が予め定められた第 1閾値より小 さい場合、 当該負荷に対応する前記燃料電池の発電を停止させ、 当該負荷に供給 するべき電力を、 他の燃料電池に前記余剰電力として発電させる制御部と して機能させることを特徴とするプログラム。
1 0 . 複数の居住部を備える集合住宅であって、
前記複数の居住部に対応して設けられ、それぞれ対応する居住部に供給するべ き電力を発電して供給する複数の燃料電池と、
前記複数の燃料電池と接続され、それぞれの前記燃料電池が発電する電力のう ち、対応する前記居住部に供給する電力以外の余剰電力を受け取り、電力が不足 する前記居住部に供給する電力ネットワークと、
それぞれの前記居住部に供給するべき電力量が予め定められた第 1閾値より 小さい場合、 当該居住部に対応する前記燃料電池の発電を停止させ、 当該居住部 に供給するべき電力を、他の燃料電池に前記余剰電力として発電させる制御部と を更に備えることを特徴とする集合住宅。
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