WO2013047840A1 - 電力管理システム、電力管理装置及び電力管理方法 - Google Patents

電力管理システム、電力管理装置及び電力管理方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a power management system, a power management apparatus, and a power management method including a fuel cell unit and a load.
  • a fuel cell unit including a fuel cell such as SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) is conceivable.
  • SOFC Solid Oxide Fuel Cell
  • a power generation device that uses clean energy such as sunlight, wind power, and geothermal heat can be considered.
  • the power output from the fuel cell unit is generally controlled so as to follow the power consumption of the load provided to the consumer (for example, Patent Document 1).
  • the power consumption of the load provided to the consumer increases rapidly, there is a case where the power output from the fuel cell unit cannot follow the power consumption of the load.
  • the power management system includes a fuel cell unit and a load.
  • the power management system includes: an acquisition unit that acquires power consumption of the load; and a notification unit that notifies the fuel cell unit of pseudo power consumption obtained by adding a predetermined offset to the power consumption acquired by the acquisition unit. Prepare.
  • the fuel cell unit controls power output from the fuel cell unit so as to follow the pseudo power consumption.
  • the power management system further includes a control unit that predicts the power consumption of the load and calculates the predetermined offset based on the predicted power consumption.
  • the power management system predicts the power consumption of the load, and controls to reduce the power consumption of the load when the power output from the fuel cell unit cannot follow the predicted power consumption.
  • the unit is further provided.
  • the power management system includes a control unit that reduces power consumption of a load selected from the plurality of loads when power output from the fuel cell unit cannot follow power consumption of the plurality of loads.
  • the control unit selects a load whose power consumption should be reduced according to the characteristics of the plurality of loads.
  • the power management device is connected to the fuel cell unit and the load.
  • the power management apparatus includes: an acquisition unit that acquires power consumption of the load; and a notification unit that notifies the fuel cell unit of pseudo power consumption obtained by adding a predetermined offset to the power consumption acquired by the acquisition unit. Prepare.
  • the power management method is a method used in a power management system including a fuel cell unit and a load.
  • the power management method includes: step A for acquiring the power consumption of the load; step B for notifying the fuel cell unit of pseudo power consumption obtained by adding a predetermined offset to the power consumption acquired in step A; And C for controlling the power output from the fuel cell unit so as to follow the pseudo power consumption.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a power management system 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the HEMS 500 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a sequence diagram illustrating the power management method according to the first embodiment.
  • the power management system includes a power management device connected to a fuel cell unit and a load.
  • the power management system includes: an acquisition unit that acquires power consumption of the load; and a notification unit that notifies the fuel cell unit of pseudo power consumption obtained by adding a predetermined offset to the power consumption acquired by the acquisition unit. Prepare.
  • the fuel cell unit controls power output from the fuel cell unit so as to follow the pseudo power consumption.
  • the notification unit notifies the fuel cell unit of the pseudo power consumption obtained by adding a predetermined offset to the power consumption of the load.
  • the fuel cell unit controls the power output from the fuel cell unit so as to follow the pseudo power consumption. In other words, the fuel cell unit controls the power output from the fuel cell unit with a margin of a predetermined offset.
  • load followability is improved by a predetermined offset without providing a large capacity battery or capacitor. That is, it is possible to suppress a shortage of power supplied from the fuel cell unit to the load while suppressing an increase in cost of the entire system including the fuel cell unit.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a power management system 1 according to the first embodiment.
  • the power management system 1 includes an SOFC unit 100, a distribution board 300, a load 400, and a HEMS 500.
  • the SOFC unit 100 is a unit including a device (Solid Oxide Fuel Cell) that outputs electric power (for example, DC electric power) by a chemical reaction between hydrogen extracted from natural gas or the like and oxygen in the air.
  • the SOFC unit 100 is an example of a fuel cell unit.
  • the SOFC unit 100 includes an SOFC 110, an SOFC PCS 120, and an SOFC controller 130.
  • the SOFC 110 is a device (Solid Oxide Fuel Cell) that generates electric power (for example, DC electric power) by a chemical reaction between hydrogen extracted from gas or the like and oxygen in the air.
  • the SOFC 110 is an example of a fuel cell.
  • the power generation amount of the SOFC 110 changes according to the amount of gas and air supplied to the SOFC 110.
  • the amount of gas and air supplied to the SOFC 110 is controlled by the SOFC controller 130.
  • the SOFC PCS 120 converts the DC power output from the SOFC 110 into AC power.
  • the SOFC PCS 120 outputs AC power to the distribution board 300 via the power line 12.
  • the SOFC controller 130 performs control for performing load following operation. Specifically, the SOFC controller 130 controls the SOFC 110 so that the power output from the SOFC unit 100 (SOFC 110) follows the power consumption of the load 400.
  • the SOFC controller 130 determines the target output power value of the SOFC unit 100 (SOFC 110) so that the power supplied from the grid 10 becomes a predetermined value (for example, zero).
  • the SOFC controller 130 controls the SOFC 110 so that the output power of the SOFC unit 100 (SOFC 110) becomes the target output power value.
  • the power supplied from the grid 10 is measured by, for example, the measurement unit 310 described later.
  • the SOFC controller 130 refers to the pseudo power consumption notified from the HEMS 500, which will be described later, so that the value obtained by subtracting the pseudo power consumption from the power supplied from the grid 10 becomes a predetermined value (for example, zero). It should be noted that the target output power value of the unit 100 (SOFC 110) is determined.
  • the power supplied from the grid 10 changes according to the power consumption of the load 400. Therefore, it should be noted that the output power of the SOFC unit 100 (SOFC 110) follows the power consumption of the load 400 even when the target output power value is determined according to the power supplied from the grid 10. is there.
  • the SOFC controller 130 determines a target output power value equal to the power consumption of the load 400.
  • the SOFC controller 130 controls the SOFC 110 so that the output power of the SOFC unit 100 (SOFC 110) becomes the target output power value.
  • the power consumption of the load 400 is measured by, for example, the measurement unit 310 described later.
  • the SOFC controller 130 determines a target power value equal to the pseudo power consumption notified from the HEMS 500 described later.
  • the distribution board 300 is connected to the system 10 via the power line 11, is connected to the SOFC unit 100 via the power line 12, and is connected to the load 400 via the power line 13.
  • the distribution board 300 distributes the power supplied from the system 10 via the power line 11 and the power supplied from the SOFC unit 100 via the power line 12 to the load 400 via the power line 13.
  • the distribution board 300 includes a measurement unit 310.
  • the measurement unit 310 measures the power supplied from the system 10. That is, the measurement unit 310 measures the power consumption of the load 400 provided downstream (on the side away from the system 10) from the measurement unit 310.
  • a measurement unit that measures the power consumption of the load 400 may be provided.
  • a measurement unit that measures the total power consumption of the plurality of loads 400 may be provided, and a measurement unit that measures the power consumption of each load 400 individually is provided. May be.
  • the measurement unit 310 is connected to the SOFC unit 100 and the HEMS 500 via signal lines, and transmits measurement values to the SOFC unit 100 and the HEMS 500.
  • the load 400 is a device that consumes power supplied through the power line 13.
  • the load 400 includes devices such as a refrigerator, lighting, an air conditioner, and a television.
  • the load 400 may be a single device or may include a plurality of devices.
  • the HEMS 500 is a device (HEMS; Home Energy Management System) that manages power of consumers.
  • the HEMS 500 is connected to the SOFC unit 100, the distribution board 300 (measurement unit 310), and the load 400 via signal lines.
  • the HEMS 500 has a function of controlling the operation mode of the load 400.
  • the HEMS 500 is an example of a power management apparatus.
  • the HEMS 500 includes a reception unit 510, a transmission unit 520, and a control unit 530 as illustrated in FIG.
  • the receiving unit 510 receives various information from the distribution board 300 (measurement unit 310) and the load 400. First, the receiving unit 510 receives the power (measured value) supplied from the grid 10 from the measuring unit 310. Alternatively, the receiving unit 510 may receive the power consumption (measured value) of the load 400 from a measuring unit provided separately from the measuring unit 310.
  • the reception unit 510 indirectly acquires the power consumption of the load 400. That is, in the first embodiment, the reception unit 510 configures an acquisition unit that acquires the power consumption of the load 400.
  • the receiving unit 510 receives load state information indicating the state of the load 400 (power ON / OFF, operation mode) from the load 400.
  • the transmission unit 520 transmits various information to the SOFC unit 100 and the load 400. First, the transmission unit 520 transmits the pseudo power consumption obtained by adding a predetermined offset to the power consumption of the load 400 to the SOFC unit 100.
  • the transmission unit 520 configures a notification unit that notifies the SOFC unit 100 of pseudo power consumption.
  • the transmission unit 520 transmits load control information for instructing a reduction in power consumption of the load 400 to the load 400 in accordance with an instruction from the control unit 530.
  • the load control information may be information instructing to stop the operation of the load 400, for example.
  • the load control information may be information that instructs to change the operation mode of the load 400.
  • the control unit 530 controls the HEMS 500. First, the control unit 530 determines the pseudo power consumption obtained by adding a predetermined offset to the power consumption of the load 400 received by the reception unit 510 and instructs the transmission unit 520 to transmit the determined pseudo power consumption. To do.
  • control unit 530 may predict the power consumption of the load 400 based on the power consumption history of the load 400. In such a case, the control unit 530 calculates a predetermined offset based on the predicted power consumption. For example, the control unit 530 calculates a larger offset as the predetermined offset as the predicted power consumption is larger. However, the predetermined offset may be a predetermined value.
  • the control unit 530 instructs the transmission unit 520 to transmit load control information instructing a reduction in the power consumption of the load 400. To do. That is, the control unit 530 instructs to reduce the power consumption of the load 400 when the power output from the SOFC unit 100 is insufficient even with the predetermined offset as a margin.
  • control unit 530 may predict the power consumption of the load 400 based on the load state information.
  • control unit 530 may predict the power consumption of the load 400 based on the power consumption history of the load 400. In such a case, the control unit 530 instructs to reduce the power consumption of the load 400 when the power output from the SOFC unit 100 cannot follow the predicted power consumption.
  • the control unit 530 selects the load 400 whose power consumption should be reduced from the plurality of loads 400. Specifically, the control unit 530 selects the load 400 whose power consumption should be reduced according to the characteristics of each of the plurality of loads 400.
  • the control unit 530 selects the load 400 that is allowed to change to an operation mode with low power consumption. For example, when the load 400 is an air conditioner and the change from the rapid cooling mode to the normal cooling mode is allowed, the control unit 530 selects the air conditioner.
  • “reduction of power consumption” in the present invention includes stopping other than changing to the above-described low power consumption mode.
  • FIG. 3 is a sequence diagram illustrating the power management method according to the first embodiment.
  • step 10 the measurement unit 310 measures the power consumption of the load 400.
  • strain 10 is measured is illustrated.
  • step 20 the measurement unit 310 transmits power (measurement value) supplied from the grid 10 to the HEMS 500.
  • the HEMS 500 determines a predetermined offset.
  • the predetermined offset may even be determined based on the power consumption history of the load 400.
  • the predetermined offset may be a predetermined value.
  • step 40 the HEMS 500 transmits the pseudo power consumption obtained by adding a predetermined offset to the power consumption of the load 400 to the SOFC unit 100.
  • step 50 the SOFC unit 100 performs load following control based on the pseudo power consumption. That is, the SOFC unit 100 controls the power output from the SOFC unit 100 so as to follow the pseudo power consumption.
  • step 60 the user performs some operation on the load 400.
  • the operation may be switching of power ON / OFF of the load 400.
  • the operation may be switching of the operation mode of the load 400.
  • step 70 the load 400 transmits load state information indicating the state of the load 400 (power ON / OFF, operation mode) to the HEMS 500.
  • the HEMS 500 goes to acquire the state of the load 400.
  • step 80 the HEMS 500 predicts the power consumption of the load 400 based on the load state information.
  • step 90 the HEMS 500 determines whether or not the power output from the SOFC unit 100 can follow the predicted power consumption.
  • the determination result is “YES”
  • the HEMS 500 ends the series of processes.
  • the determination result is “NO”
  • the HEMS 500 proceeds to the process of Step 100.
  • step 100 the HEMS 500 selects the load 400 whose power consumption should be reduced from the plurality of loads 400.
  • step 110 the HEMS 500 transmits load control information instructing a reduction in power consumption of the load 400 to the load 400 selected in step 100.
  • step 120 the HEMS 500 determines a predetermined offset as in step 30.
  • step 130 the HEMS 500 transmits the pseudo power consumption obtained by adding a predetermined offset to the power consumption of the load 400 to the SOFC unit 100 as in step 40.
  • the power consumption of the load 400 is a value determined in consideration of steps 80 to 110.
  • the HEMS 500 notifies the SOFC unit 100 of the pseudo power consumption obtained by adding a predetermined offset to the power consumption of the load 400.
  • the SOFC unit 100 controls the power output from the SOFC unit 100 so as to follow the pseudo power consumption. In other words, the SOFC unit 100 controls the power output from the SOFC unit 100 with a margin of a predetermined offset.
  • load followability is improved by a predetermined offset without providing a large capacity battery or capacitor. That is, it is possible to suppress a shortage of power supplied from the SOFC unit 100 to the load while suppressing an increase in cost of the entire system including the SOFC unit 100.
  • control unit 530 may determine whether or not to reduce the power consumption of the load 400 based on the difference between the rated output of the SOFC unit 100 and the current output. For example, the control unit 530 determines to reduce the power consumption of the load 400 when the difference between the rated output of the SOFC unit 100 and the current output is equal to or less than a predetermined threshold.
  • control unit 530 may determine whether or not to reduce the power consumption of the load 400 based on whether or not a solar cell is provided. For example, the control unit 530 determines that the power consumption of the load 400 is reduced when no solar cell is provided.
  • control unit 530 determines whether or not to reduce the power consumption of the load 400 based on the output power amount of the solar cell in the case where the solar cell is provided. Good. For example, the control unit 530 determines to reduce the power consumption of the load 400 when the output power amount of the solar cell is equal to or less than a predetermined threshold.
  • the power consumption of the load 400 acquired by the receiving unit 510 may be a value in consideration of the power supplied from the solar cell.
  • the power consumption of the load 400 is a value obtained by subtracting the power supplied from the solar cell from the power consumption measured by the measurement unit provided separately from the measurement unit 310 (the actual power consumption of the load 400). Also good.
  • the power consumption of the load 400 predicted by the control unit 530 may be a value that takes into account the predicted value of the power supplied from the solar cell.
  • the predicted power consumption of the load 400 may be a value obtained by subtracting a predicted value of power supplied from the solar cell from a predicted value of power consumption of the load 400.
  • control unit 530 may determine whether or not to reduce the power consumption of the load 400 based on the remaining amount of electricity stored in the storage battery in a case where the storage battery is provided. For example, the control unit 530 determines that the power consumption of the load 400 is reduced when the remaining amount of power stored in the storage battery is equal to or less than a predetermined threshold.
  • the control unit 530 may discharge the storage battery without reducing the power consumption of the load 400 when the remaining storage amount of the storage battery is equal to or greater than a predetermined threshold.
  • the power consumption of the load 400 acquired by the receiving unit 510 may be a value that considers the charge / discharge amount of the storage battery.
  • the power consumption of the load 400 may be a value obtained by subtracting the discharge amount of the storage battery from the power consumption (actual power consumption of the load 400) measured by a measurement unit provided separately from the measurement unit 310.
  • the power consumption of the load 400 may be a value obtained by adding the amount of charge of the storage battery to the power consumption measured by a measurement unit provided separately from the measurement unit 310 (the actual power consumption of the load 400).
  • control unit 530 may manage a plurality of loads 400 for each category for which priority is determined.
  • the load 400 is classified into three categories (categories A to C).
  • the category A is, for example, a category (for example, a refrigerator) to which a load indispensable to life belongs.
  • Category B is a load (for example, lighting, air conditioner) directly related to life among loads not belonging to category A.
  • Category C is a load (for example, a television) that does not belong to either category A or category B.
  • category A has the highest priority
  • category C has the lowest priority.
  • control unit 530 selects the load 400 belonging to the category having a low priority as the load 400 whose power consumption should be reduced.
  • the HEMS 500 is exemplified as the power management apparatus.
  • the power management apparatus may be, for example, a BEMS (Building and Energy Management System) or a FEMS (Factor Energy Management System).
  • control unit 530 may be included in an apparatus other than the HEMS 500.
  • the SOFC controller 130 or the distribution board 300 may have the function of the control unit 530.
  • communication in a network constituted by the HEMS 500 and each device (SOFC unit 100, distribution board 300, and load 400) is a predetermined protocol (ECHONET Lite, ZigBEE SEP2.0, KNX, etc.) Is preferably carried out in accordance with
  • various commands are communicated between the HEMS 500 and each device (SOFC unit 100, distribution board 300, and load 400) in a format defined by a predetermined protocol.
  • pseudo power consumption notified from the HEMS 500 to the SOFC unit 100, power consumption notified from the load 400 to the HEMS 500, and load state information (power ON / OFF, operation mode) notified from the load 400 to the HEMS 500 are received from the HEMS 500.
  • the operation mode specification information notified to the load 400 (information specifying the operation mode of the load 400) is notified in a format defined by a predetermined protocol.
  • the present invention it is possible to provide a power management system, a power management apparatus, and a power management method capable of suppressing a shortage of power supplied from a fuel cell unit to a load while suppressing an increase in cost. .

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Abstract

　電力管理システム１は、ＳＯＦＣユニット１００及び負荷４００に接続されたＨＥＭＳ５００を備える。電力管理システムは、負荷の消費電力を取得する受信部５１０と、受信部５１０によって取得された消費電力に対して所定オフセットが加算された疑似消費電力をＳＯＦＣユニット１００に通知する送信部５２０とを備える。ＳＯＦＣユニット１００は、疑似消費電力に追従するように、ＳＯＦＣユニット１００から出力される電力を制御する。

Description

電力管理システム、電力管理装置及び電力管理方法
　本発明は、燃料電池ユニット及び負荷を備える電力管理システム、電力管理装置及び電力管理方法に関する。
　近年、需要家毎に設けられる電力管理装置（例えば、ＨＥＭＳ；Ｈｏｍｅ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）によって、需要家に設けられる負荷又は需要家に設けられる分散電源などを制御する技術が知られている。
　分散電源としては、ＳＯＦＣ（Ｓｏｌｉｄ　Ｏｘｉｄｅ　Ｆｕｅｌ　Ｃｅｌｌ）などの燃料電池を含む燃料電池ユニットが考えられる。或いは、分散電源としては、太陽光、風力、地熱などのクリーンなエネルギーを利用する発電装置が考えられる。
　ここで、燃料電池ユニットから出力される電力は、一般的に、需要家に設けられる負荷の消費電力に追従するように制御される（例えば、特許文献１）。しかしながら、需要家に設けられる負荷の消費電力が急激に増大する場合には、燃料電池ユニットから出力される電力が負荷の消費電力に追従することができないケースが存在する。
　このようなケースに対する対策として、大容量のバッテリ又はキャパシタを設けることによって、需要家に設けられる負荷の消費電力が急激に増大しても、負荷に供給される電力が不足する事態を回避することが提案されている。
　しかしながら、上述した技術では、大容量のバッテリ又はキャパシタを設ける必要があり、燃料電池ユニットを含むシステム全体のコストが上昇する。
特開２０１０－１５７８３号公報
　第１の特徴に係る電力管理システムは、燃料電池ユニット及び負荷を備える。電力管理システムは、前記負荷の消費電力を取得する取得部と、前記取得部によって取得された消費電力に対して所定オフセットが加算された疑似消費電力を前記燃料電池ユニットに通知する通知部とを備える。前記燃料電池ユニットは、前記疑似消費電力に追従するように、前記燃料電池ユニットから出力される電力を制御する。
　第１特徴において、電力管理システムは、前記負荷の消費電力を予測して、予測された消費電力に基づいて前記所定オフセットを算出する制御部をさらに備える。
　第１特徴において、電力管理システムは、前記負荷の消費電力を予測して、予測された消費電力に前記燃料電池ユニットから出力される電力が追従できない場合に、前記負荷の消費電力を減少する制御部をさらに備える。
　第１の特徴において、前記負荷として、複数の負荷が設けられる。電力管理システムは、前記複数の負荷の消費電力に前記燃料電池ユニットから出力される電力が追従できない場合に、前記複数の負荷の中から選択された負荷の消費電力を減少する制御部を備える。前記制御部は、前記複数の負荷のそれぞれの特性に応じて、消費電力を減少すべき負荷を選択する。
　第２の特徴に係る電力管理装置は、燃料電池ユニット及び負荷に接続される。電力管理装置は、前記負荷の消費電力を取得する取得部と、前記取得部によって取得された消費電力に対して所定オフセットが加算された疑似消費電力を前記燃料電池ユニットに通知する通知部とを備える。
　第３の特徴に係る電力管理方法は、燃料電池ユニット及び負荷を備える電力管理システムで用いる方法である。電力管理方法は、前記負荷の消費電力を取得するステップＡと、前記ステップＡで取得された消費電力に対して所定オフセットが加算された疑似消費電力を前記燃料電池ユニットに通知するステップＢと、前記疑似消費電力に追従するように、前記燃料電池ユニットから出力される電力を制御するステップＣとを備える。
図１は、第１実施形態に係る電力管理システム１を示す図である。 図２は、第１実施形態に係るＨＥＭＳ５００を示すブロック図である。 図３は、第１実施形態に係る電力管理方法を示すシーケンス図である。
　以下において、本発明の実施形態に係る電力管理システムについて、図面を参照しながら説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。
　ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係又は比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
　［実施形態の概要］
　実施形態に係る電力管理システムは、燃料電池ユニット及び負荷に接続された電力管理装置を備える。電力管理システムは、前記負荷の消費電力を取得する取得部と、前記取得部によって取得された消費電力に対して所定オフセットが加算された疑似消費電力を前記燃料電池ユニットに通知する通知部とを備える。前記燃料電池ユニットは、前記疑似消費電力に追従するように、前記燃料電池ユニットから出力される電力を制御する。
　実施形態によれば、通知部は、負荷の消費電力に対して所定オフセットが加算された疑似消費電力を燃料電池ユニットに通知する。燃料電池ユニットは、疑似消費電力に追従するように、燃料電池ユニットから出力される電力を制御する。言い換えると、燃料電池ユニットは、所定オフセットだけマージンを持って、燃料電池ユニットから出力される電力を制御する。
　従って、大容量のバッテリ又はキャパシタを設けずに、所定オフセットだけ負荷追従性が向上する。すなわち、燃料電池ユニットを含むシステム全体のコスト上昇を抑制しながら、燃料電池ユニットから負荷に供給される電力の不足を抑制することができる。
　［第１実施形態］
　（電力管理システム）
　以下において、第１実施形態に係る電力管理システムについて説明する。図１は、第１実施形態に係る電力管理システム１を示す図である。
　図１に示すように、電力管理システム１は、ＳＯＦＣユニット１００と、分電盤３００と、負荷４００と、ＨＥＭＳ５００とを有する。
　ＳＯＦＣユニット１００は、天然ガスなどから取り出した水素と空気中の酸素との化学反応によって、電力（例えば、ＤＣ電力）を出力する装置（Ｓｏｌｉｄ　Ｏｘｉｄｅ　Ｆｕｅｌ　Ｃｅｌｌ）を含むユニットである。ＳＯＦＣユニット１００は、燃料電池ユニットの一例である。
　詳細には、ＳＯＦＣユニット１００は、ＳＯＦＣ１１０と、ＳＯＦＣ　ＰＣＳ１２０と、ＳＯＦＣコントローラ１３０とを有する。
　ＳＯＦＣ１１０は、ガスなどから取り出した水素と空気中の酸素との化学反応によって、電力（例えば、ＤＣ電力）を発電する装置（Ｓｏｌｉｄ　Ｏｘｉｄｅ　Ｆｕｅｌ　Ｃｅｌｌ）である。ＳＯＦＣ１１０は、燃料電池の一例である。ＳＯＦＣ１１０の発電量は、ＳＯＦＣ１１０に供給されるガス及び空気の量に応じて変化する。ＳＯＦＣ１１０に供給されるガス及び空気の量は、ＳＯＦＣコントローラ１３０によって制御される。
　ＳＯＦＣ　ＰＣＳ１２０は、ＳＯＦＣ１１０から出力されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換する。ＳＯＦＣ　ＰＣＳ１２０は、電力ライン１２を介してＡＣ電力を分電盤３００に出力する。
　ＳＯＦＣコントローラ１３０は、負荷追従運転を行うための制御を行う。具体的には、ＳＯＦＣコントローラ１３０は、ＳＯＦＣユニット１００（ＳＯＦＣ１１０）から出力される電力が負荷４００の消費電力に追従するように、ＳＯＦＣ１１０を制御する。
　ＳＯＦＣコントローラ１３０は、系統１０から供給される電力が所定値（例えばゼロ）となるように、ＳＯＦＣユニット１００（ＳＯＦＣ１１０）の目標出力電力値を決定する。ＳＯＦＣコントローラ１３０は、ＳＯＦＣユニット１００（ＳＯＦＣ１１０）の出力電力が目標出力電力値となるように、ＳＯＦＣ１１０を制御する。
　第１実施形態では、系統１０から供給される電力は、例えば、後述する計測部３１０によって計測される。しかしながら、ＳＯＦＣコントローラ１３０は、後述するＨＥＭＳ５００から通知される疑似消費電力を参照して、系統１０から供給される電力から疑似消費電力を除いた値が所定値（例えばゼロ）となるように、ＳＯＦＣユニット１００（ＳＯＦＣ１１０）の目標出力電力値を決定することに留意すべきである。
　系統１０から供給される電力は、負荷４００の消費電力に応じて変化する。従って、系統１０から供給される電力に応じて目標出力電力値を決定するケースであっても、ＳＯＦＣユニット１００（ＳＯＦＣ１１０）の出力電力は、負荷４００の消費電力に追従することに留意すべきである。
　或いは、ＳＯＦＣコントローラ１３０は、負荷４００の消費電力と等しい目標出力電力値を決定する。ＳＯＦＣコントローラ１３０は、ＳＯＦＣユニット１００（ＳＯＦＣ１１０）の出力電力が目標出力電力値となるように、ＳＯＦＣ１１０を制御する。
　第１実施形態では、負荷４００の消費電力は、例えば、後述する計測部３１０によって計測される。しかしながら、ＳＯＦＣコントローラ１３０は、後述するＨＥＭＳ５００から通知される疑似消費電力と等しい目標電力値を決定することに留意すべきである。
　分電盤３００は、電力ライン１１を介して系統１０と接続されており、電力ライン１２を介してＳＯＦＣユニット１００と接続されており、電力ライン１３を介して負荷４００と接続される。分電盤３００は、電力ライン１１を介して系統１０から供給される電力及び電力ライン１２を介してＳＯＦＣユニット１００か供給される電力を、電力ライン１３を介して負荷４００に分配する。
　第１実施形態では、分電盤３００は、計測部３１０を有する。計測部３１０は、系統１０から供給される電力を計測する。すなわち、計測部３１０は、計測部３１０よりも下流（系統１０から離れた側）に設けられた負荷４００の消費電力を計測する。計測部３１０とは別に、負荷４００の消費電力を計測する計測部が設けられていてもよい。
　複数の負荷４００が設けられている場合には、複数の負荷４００の消費電力の合計を計測する計測部が設けられてもよく、各負荷４００の消費電力を個別に計測する計測部が設けられてもよい。
　ここで、計測部３１０は、ＳＯＦＣユニット１００及びＨＥＭＳ５００に信号線を介して接続されており、ＳＯＦＣユニット１００及びＨＥＭＳ５００に計測値を送信する。
　負荷４００は、電力ライン１３を介して供給される電力を消費する装置である。例えば、負荷４００は、冷蔵庫、照明、エアコン、テレビなどの装置を含む。負荷４００は、単数の装置であってもよく、複数の装置を含んでもよい。
　ＨＥＭＳ５００は、需要家の電力を管理する装置（ＨＥＭＳ；Ｈｏｍｅ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）である。ＨＥＭＳ５００は、ＳＯＦＣユニット１００、分電盤３００（計測部３１０）及び負荷４００に信号線を介して接続される。ＨＥＭＳ５００は、負荷４００の動作モードを制御する機能を有する。ＨＥＭＳ５００は、電力管理装置の一例である。
　詳細には、ＨＥＭＳ５００は、図２に示すように、受信部５１０と、送信部５２０と、制御部５３０とを有する。
　受信部５１０は、分電盤３００（計測部３１０）及び負荷４００から各種情報を受信する。第１に、受信部５１０は、系統１０から供給される電力（計測値）を計測部３１０から受信する。或いは、受信部５１０は、負荷４００の消費電力（計測値）を計測部３１０とは別に設けられた計測部から受信してもよい。
　系統１０から供給される電力は、負荷４００の消費電力に応じて変化する。従って、系統１０から供給される電力（計測値）を計測部３１０から受信するケースにおいて、受信部５１０は、負荷４００の消費電力を間接的に取得していることに留意すべきである。すなわち、第１実施形態において、受信部５１０は、負荷４００の消費電力を取得する取得部を構成する。
　第２に、受信部５１０は、負荷４００の状態（電源ＯＮ／ＯＦＦ、動作モード）を示す負荷状態情報を負荷４００から受信する。
　送信部５２０は、ＳＯＦＣユニット１００及び負荷４００に各種情報を送信する。第１に、送信部５２０は、負荷４００の消費電力に所定オフセットが加算された疑似消費電力をＳＯＦＣユニット１００に送信する。
　第１実施形態において、送信部５２０は、疑似消費電力をＳＯＦＣユニット１００に通知する通知部を構成する。
　第２に、送信部５２０は、制御部５３０の指示に応じて、負荷４００の消費電力の減少を指示する負荷制御情報を負荷４００に送信する。ここで、負荷制御情報は、例えば、負荷４００の動作停止を指示する情報であってもよい。或いは、負荷制御情報は、負荷４００の動作モードの変更を指示する情報であってもよい。
　制御部５３０は、ＨＥＭＳ５００を制御する。第１に、制御部５３０は、受信部５１０によって受信される負荷４００の消費電力に所定オフセットが加算された疑似消費電力を決定して、決定された疑似消費電力の送信を送信部５２０に指示する。
　ここで、制御部５３０は、負荷４００の消費電力の履歴に基づいて、負荷４００の消費電力を予測してもよい。このようなケースでは、制御部５３０は、予測された消費電力に基づいて所定オフセットを算出する。例えば、制御部５３０は、予測された消費電力が大きいほど、所定オフセットとして大きなオフセットを算出する。但し、所定オフセットは、予め定められた値であってもよい。
　第２に、制御部５３０は、負荷４００の消費電力にＳＯＦＣユニット１００から出力される電力が追従できない場合に、負荷４００の消費電力の減少を指示する負荷制御情報の送信を送信部５２０に指示する。すなわち、制御部５３０は、所定オフセットをマージンとして加味しても、ＳＯＦＣユニット１００から出力される電力が不足する場合に、負荷４００の消費電力の減少を指示する。
　ここで、制御部５３０は、負荷状態情報に基づいて、負荷４００の消費電力を予測してもよい。或いは、制御部５３０は、負荷４００の消費電力の履歴に基づいて、負荷４００の消費電力を予測してもよい。このようなケースでは、制御部５３０は、予測された消費電力にＳＯＦＣユニット１００から出力される電力が追従できない場合に、負荷４００の消費電力の減少を指示する。
　また、複数の負荷４００が設けられるケースでは、制御部５３０は、複数の負荷４００の中から、消費電力を減少すべき負荷４００を選択する。具体的には、制御部５３０は、複数の負荷４００のそれぞれの特性に応じて、消費電力を減少すべき負荷４００を選択する。
　例えば、制御部５３０は、負荷４００が複数の動作モードを有しているケースにおいて、消費電力が小さい動作モードへの変更が許容される負荷４００を選択する。例えば、負荷４００がエアコンであり、急速冷房モードから通常冷房モードへの変更が許容される場合に、制御部５３０は、エアコンを選択する。また、本発明における「消費電力の減少」には、上述した低消費電力モードに変更する以外に停止することも含まるものとする。
　（電力管理方法）
　以下において、第１実施形態に係る電力管理方法について説明する。図３は、第１実施形態に係る電力管理方法を示すシーケンス図である。
　図３に示すように、ステップ１０において、計測部３１０は、負荷４００の消費電力を計測する。ここでは、系統１０から供給される電力を計測するケースが例示されている。
　ステップ２０において、計測部３１０は、系統１０から供給される電力（計測値）をＨＥＭＳ５００に送信する。
　ステップ３０において、ＨＥＭＳ５００は、所定オフセットを決定する。所定オフセットは、負荷４００の消費電力の履歴に基づいて決定さえてもよい。或いは、所定オフセットは、予め定められた値であってもよい。
　ステップ４０において、ＨＥＭＳ５００は、負荷４００の消費電力に所定オフセットが加算された疑似消費電力をＳＯＦＣユニット１００に送信する。
　ステップ５０において、ＳＯＦＣユニット１００は、疑似消費電力に基づいて、負荷追従制御を行う。すなわち、ＳＯＦＣユニット１００は、疑似消費電力に追従するように、ＳＯＦＣユニット１００から出力される電力を制御する。
　ステップ６０において、ユーザは、負荷４００に対して何らかの操作を行う。操作は、負荷４００の電源ＯＮ／ＯＦＦの切り替えであってもよい。或いは、操作は、負荷４００の動作モードの切り替えであってもよい。
　ステップ７０において、負荷４００は、負荷４００の状態（電源ＯＮ／ＯＦＦ、動作モード）を示す負荷状態情報をＨＥＭＳ５００に送信する。或いは、ＨＥＭＳ５００が負荷４００の状態を取得しに行く。
　ステップ８０において、ＨＥＭＳ５００は、負荷状態情報に基づいて、負荷４００の消費電力を予測する。
　ステップ９０において、ＨＥＭＳ５００は、予測された消費電力にＳＯＦＣユニット１００から出力される電力が追従できるか否かを判定する。ＨＥＭＳ５００は、判定結果が“ＹＥＳ”である場合には、一連の処理を終了する。一方で、ＨＥＭＳ５００は、判定結果が“ＮＯ”である場合には、ステップ１００の処理に移る。
　ステップ１００において、ＨＥＭＳ５００は、複数の負荷４００の中から、消費電力を減少すべき負荷４００を選択する。
　ステップ１１０において、ＨＥＭＳ５００は、負荷４００の消費電力の減少を指示する負荷制御情報をステップ１００で選択された負荷４００に送信する。
　ステップ１２０において、ＨＥＭＳ５００は、ステップ３０と同様に所定オフセットを決定する。
　ステップ１３０において、ＨＥＭＳ５００は、ステップ４０と同様に負荷４００の消費電力に所定オフセットが加算された疑似消費電力をＳＯＦＣユニット１００に送信する。ここで、負荷４００の消費電力はステップ８０から１１０を考慮して決定される値である。
　（作用及び効果）
　第１実施形態によれば、ＨＥＭＳ５００は、負荷４００の消費電力に対して所定オフセットが加算された疑似消費電力をＳＯＦＣユニット１００に通知する。ＳＯＦＣユニット１００は、疑似消費電力に追従するように、ＳＯＦＣユニット１００から出力される電力を制御する。言い換えると、ＳＯＦＣユニット１００は、所定オフセットだけマージンを持って、ＳＯＦＣユニット１００から出力される電力を制御する。
　従って、大容量のバッテリ又はキャパシタを設けずに、所定オフセットだけ負荷追従性が向上する。すなわち、ＳＯＦＣユニット１００を含むシステム全体のコスト上昇を抑制しながら、ＳＯＦＣユニット１００から負荷に供給される電力の不足を抑制することができる。
　［その他の実施形態］
　本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
　実施形態では特に触れていないが、制御部５３０は、ＳＯＦＣユニット１００の定格出力と現在の出力との差異に基づいて、負荷４００の消費電力を減少するか否かを判定してもよい。例えば、制御部５３０は、ＳＯＦＣユニット１００の定格出力と現在の出力との差異が所定閾値以下である場合に、負荷４００の消費電力を減少すると判定する。
　実施形態では特に触れていないが、制御部５３０は、太陽電池が設けられているか否かに基づいて、負荷４００の消費電力を減少するか否かを判定してもよい。例えば、制御部５３０は、太陽電池が設けられていない場合に、負荷４００の消費電力を減少すると判定する。
　実施形態では特に触れていないが、制御部５３０は、太陽電池が設けられているケースにおいて、太陽電池の出力電力量に基づいて、負荷４００の消費電力を減少するか否かを判定してもよい。例えば、制御部５３０は、太陽電池の出力電力量が所定閾値以下である場合に、負荷４００の消費電力を減少すると判定する。
　実施形態では特に触れていないが、受信部５１０によって取得される負荷４００の消費電力は、太陽電池から供給される電力を考慮した値であってもよい。例えば、負荷４００の消費電力は、計測部３１０とは別に設けられた計測部によって計測された消費電力（実際の負荷４００の消費電力）から太陽電池から供給される電力を差し引いた値であってもよい。
　また、制御部５３０によって予測される負荷４００の消費電力は、太陽電池から供給される電力の予測値を考慮した値であってもよい。予測される負荷４００の消費電力は、負荷４００の消費電力の予測値から太陽電池から供給される電力の予測値を差し引いた値であってもよい。
　実施形態では特に触れていないが、制御部５３０は、蓄電池が設けられているケースにおいて、蓄電池の蓄電残量に基づいて、負荷４００の消費電力を減少するか否かを判定してもよい。例えば、制御部５３０は、蓄電池の蓄電残量が所定閾値以下である場合に、負荷４００の消費電力を減少すると判定する。ここで、制御部５３０は、蓄電池の蓄電残量が所定閾値以上である場合に、負荷４００の消費電力を減少せずに蓄電池を放電してもよい。
　実施形態では特に触れていないが、受信部５１０によって取得される負荷４００の消費電力は、蓄電池の充放電量を考慮した値であってもよい。例えば、負荷４００の消費電力は、計測部３１０とは別に設けられた計測部によって計測された消費電力（実際の負荷４００の消費電力）から蓄電池の放電量を差し引いた値であってもよい。或いは、負荷４００の消費電力は、計測部３１０とは別に設けられた計測部によって計測された消費電力（実際の負荷４００の消費電力）に蓄電池の充電量を足した値であってもよい。
　実施形態では特に触れていないが、制御部５３０は、優先順位が定められたカテゴリ毎に複数の負荷４００を管理していてもよい。
　例えば、負荷４００は、３つのカテゴリ（カテゴリＡ～Ｃ）に分類される。カテゴリＡは、例えば、生活に必要不可欠な負荷が属するカテゴリ（例えば、冷蔵庫）である。カテゴリＢは、カテゴリＡに属さない負荷のうち、生活に直結する負荷（例えば、照明、エアコン）である。カテゴリＣは、カテゴリＡ及びカテゴリＢのいずれにも属さない負荷（例えば、テレビ）などである。ここで、カテゴリＡの優先順位が最も高く、カテゴリＣの優先順位が最も低い。
　このようなケースにおいて、制御部５３０は、消費電力を減少すべき負荷４００として、優先順位が低いカテゴリに属する負荷４００を選択する。
　実施形態では、電力管理装置として、ＨＥＭＳ５００を例示した。しかしながら、電力管理装置は、例えば、ＢＥＭＳ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ａｎｄ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｎｅｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）であってもよく、ＦＥＭＳ（Ｆａｃｔｏｒｙ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｎｅｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）であってもよい。
　実施形態では特に触れていないが、制御部５３０の機能は、ＨＥＭＳ５００以外の装置が有していてもよい。例えば、ＳＯＦＣコントローラ１３０又は分電盤３００が制御部５３０の機能を有していてもよい。
　実施形態では特に触れていないが、ＨＥＭＳ５００及び各機器（ＳＯＦＣユニット１００、分電盤３００及び負荷４００）によって構成されるネットワークにおける通信は、所定のプロトコル（ＥＣＨＯＮＥＴ　Ｌｉｔｅ、ＺｉｇＢＥＥ　ＳＥＰ２．０、ＫＮＸなど）に準拠して行われることが好ましい。このようなケースにおいて、ＨＥＭＳ５００及び各機器（ＳＯＦＣユニット１００、分電盤３００及び負荷４００）の間では、所定のプロトコルで規定される形式で各種コマンドの通信が行われる。例えば、ＨＥＭＳ５００からＳＯＦＣユニット１００に通知される疑似消費電力、負荷４００からＨＥＭＳ５００に通知される消費電力、負荷４００からＨＥＭＳ５００に通知される負荷状態情報（電源ＯＮ／ＯＦＦ、動作モード）は、ＨＥＭＳ５００から負荷４００に通知される動作モード指定情報（負荷４００の動作モードを指定する情報）は、は、所定のプロトコルで規定される形式で通知される。
　なお、日本国特許出願第２０１１－２１３５６４号（２０１１年９月２８日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。
　本発明によれば、コスト上昇を抑制しながら、燃料電池ユニットから負荷に供給される電力の不足を抑制することを可能とする電力管理システム、電力管理装置及び電力管理方法を提供することができる。

Claims (6)

  1. 　燃料電池ユニット及び負荷を備える電力管理システムであって、
    　前記負荷の消費電力を取得する取得部と、
    　前記取得部によって取得された消費電力に対して所定オフセットが加算された疑似消費電力を前記燃料電池ユニットに通知する通知部とを備え、
    　前記燃料電池ユニットは、前記疑似消費電力に追従するように、前記燃料電池ユニットから出力される電力を制御することを特徴とする電力管理システム。
  2. 　前記負荷の消費電力を予測して、予測された消費電力に基づいて前記所定オフセットを算出する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
  3. 　前記負荷の消費電力を予測して、予測された消費電力に前記燃料電池ユニットから出力される電力が追従できない場合に、前記負荷の消費電力を減少する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
  4. 　前記負荷として、複数の負荷が設けられており、
    　前記複数の負荷の消費電力に前記燃料電池ユニットから出力される電力が追従できない場合に、前記複数の負荷の中から選択された負荷の消費電力を減少する制御部を備え、
    　前記制御部は、前記複数の負荷のそれぞれの特性に応じて、消費電力を減少すべき負荷を選択することを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
  5. 　燃料電池ユニット及び負荷に接続された電力管理装置であって、
    　前記負荷の消費電力を取得する取得部と、
    　前記取得部によって取得された消費電力に対して所定オフセットが加算された疑似消費電力を前記燃料電池ユニットに通知する通知部とを備えることを特徴とする電力管理装置。
  6. 　燃料電池ユニット及び負荷を備える電力管理システムで用いる電力管理方法あって、
    　前記負荷の消費電力を取得するステップＡと、
    　前記ステップＡで取得された消費電力に対して所定オフセットが加算された疑似消費電力を前記燃料電池ユニットに通知するステップＢと、
    　前記疑似消費電力に追従するように、前記燃料電池ユニットから出力される電力を制御するステップＣとを備えることを特徴とする電力管理方法。
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