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公開番号2024060214
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-02
出願番号2022167437
出願日2022-10-19
発明の名称電源管理システム
出願人大阪瓦斯株式会社
代理人弁理士法人R&C
主分類H01M 8/04858 20160101AFI20240424BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料電池装置の水自立を適切に行いながら、各施設の受電点電力の下げ及び上げが適切に行える電源管理システムを提供する。
【解決手段】電源管理システムの管理装置40は、出力増加指令を送信する場合に、複数の燃料電池装置10から取得した、出力抑制運転を行っていることを示す運転情報、及び、貯留水量の減少度合いの指標となる水量指標情報に基づいて、複数の燃料電池装置10のうち、出力抑制運転を行っておらず、且つ、貯留水量の減少度合いが低い燃料電池装置10に対して優先して出力増加指令を送信する出力増加処理、及び、出力低下指令を送信する場合に、運転情報、及び、水量指標情報に基づいて、複数の燃料電池装置10のうち、貯留水量の減少度合いが高い燃料電池装置10に対して優先して出力低下指令を送信する出力低下処理、の少なくとも一方を行う。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
複数の施設のそれぞれに設置されて電力を出力可能な燃料電池装置と、複数の前記燃料電池装置との間で前記施設の外部の遠隔地から通信を行うことができる管理装置とを備える電源管理システムであって、
前記施設に設置される電力負荷装置は、当該施設に設置され、電力系統に連系される前記燃料電池装置及び前記電力系統の少なくとも一方から電力供給を受けるように構成され、
前記管理装置は、複数の前記燃料電池装置に対して、前記燃料電池装置の出力電力を定める出力制御指令を送信する指令送信処理を行い、
前記燃料電池装置は、前記管理装置から前記出力制御指令を受け取った場合、前記出力制御指令の対象となる制御対象期間の間、前記出力制御指令に基づいて定まる出力電力の供給を目標として動作し、
前記燃料電池装置は、原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、前記燃料ガス及び酸素ガスを反応させて発電する燃料電池部と、発電反応に用いられた後に前記燃料電池部から排出されるガス中に存在する可燃性ガスを燃焼させて燃焼排ガスを生じさせる燃焼部と、前記燃焼部から排出される前記燃焼排ガスの熱を熱媒体で回収する熱交換器と、前記熱交換器による熱回収により前記燃焼排ガスから生じる凝縮水を回収して貯留する水タンクと、前記水タンクで貯留されている貯留水の量である貯留水量を測定する水量測定部と、前記貯留水を前記改質部に供給可能な水供給路と、燃料電池制御部とを備え、前記燃料電池制御部は、前記貯留水量が所定の基準水量未満である場合には前記燃料電池部の発電電力を定格発電電力未満の抑制時電力にさせる出力抑制運転を行い、前記出力抑制運転の停止条件が満たされた場合には前記出力抑制運転を停止させるように構成され、
前記管理装置は、
前記指令送信処理において出力増加指令を送信する場合に、複数の前記燃料電池装置から取得した、前記出力抑制運転を行っていることを示す運転情報、及び、前記貯留水量の減少度合いの指標となる水量指標情報に基づいて、複数の前記燃料電池装置のうち、前記出力抑制運転を行っておらず、且つ、前記貯留水量の減少度合いが低い前記燃料電池装置に対して優先して前記出力増加指令を送信する出力増加処理、及び、
前記指令送信処理において出力低下指令を送信する場合に、前記運転情報、及び、前記水量指標情報に基づいて、前記複数の前記燃料電池装置のうち、前記貯留水量の減少度合いが高い前記燃料電池装置に対して優先して前記出力低下指令を送信する出力低下処理、の少なくとも一方を行う電源管理システム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記水量指標情報は前記貯留水量の減少速度を含み、
前記管理装置は、前記貯留水量の減少速度が所定の基準減少速度よりも速い場合、前記貯留水量の減少度合いが高いと判定する請求項１に記載の電源管理システム。
【請求項３】
前記水量指標情報は前記貯留水量と前記基準水量との間の水量差を含み、
前記管理装置は、前記貯留水量が前記基準水量以上であるが前記水量差が所定範囲内にある場合、前記貯留水量の減少度合いが高いと判定する請求項１に記載の電源管理システム。
【請求項４】
前記燃料電池装置は、外気温度を測定する外気温度測定部を備え、
前記水量指標情報は前記外気温度測定部が測定する外気温度を含み、
前記管理装置は、外気温度が基準外気温度以上である場合、前記貯留水量の減少度合いが高いと判定する請求項１に記載の電源管理システム。
【請求項５】
前記燃料電池装置は、前記熱交換器に供給される前記熱媒体の温度を空気によって低下させる放熱器と、前記放熱器が取り込む空気の温度である吸気温度を測定する吸気温度測定部とを備え、
前記水量指標情報は前記吸気温度測定部が測定する前記吸気温度を含み、
前記管理装置は、前記吸気温度が基準吸気温度以上である場合、前記貯留水量の減少度合いが高いと判定する請求項１に記載の電源管理システム。
【請求項６】
前記燃料電池装置は、前記熱交換器に供給される前記熱媒体の温度を測定する熱媒体温度測定部を備え、
前記水量指標情報は前記熱媒体温度測定部が測定する前記熱媒体の温度を含み、
前記管理装置は、前記熱媒体温度測定部が測定する前記熱媒体の温度が基準熱媒体温度以上である場合、前記貯留水量の減少度合いが高いと判定する請求項１に記載の電源管理システム。
【請求項７】
前記燃料電池装置は、前記熱交換器に供給される前記熱媒体の温度を測定する熱媒体温度測定部と、前記熱交換器に供給される前の前記熱媒体から放熱させる放熱用ファンとを備え、前記熱媒体温度測定部が測定する前記熱媒体の温度が所定の基準熱媒体温度より高くなるにつれて前記放熱用ファンの回転速度を増大させて放熱能力を上昇させるように構成され、
前記水量指標情報は前記放熱用ファンの前記回転速度を含み、
前記管理装置は、前記放熱用ファンの前記回転速度が基準回転速度以上である場合、前記貯留水量の減少度合いが高いと判定する請求項１に記載の電源管理システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の施設のそれぞれに設置されて電力を出力可能な燃料電池装置と、複数の燃料電池装置との間で施設の外部の遠隔地から通信を行うことができる管理装置とを備える電源管理システムに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特開２０１８－１２５９０７号公報）に開示されているように、バーチャルパワープラント（VPP:Virtual Power Plant）という概念に基づいて、複数の電源装置（電力資源１０１）と管理装置（仮想発電中央装置１０３）とを有するシステムが提案されている。また、特許文献２（特開２０１９－１７１５４号公報）にも、同様のシステムが記載されている。特許文献１及び特許文献２には、燃料電池装置を電源装置として使用するシステムが記載されている。
【０００３】
例えば、電源管理システムにおいて、調整力の供出指令を管理装置が受信すると、管理装置は、供出の当日に各施設の電源装置の調整力を電力系統に供出する。このように、分散して配置された複数の電源装置を管理装置によってまとめることにより、複数の電源装置を、一つの発電所や消費市場として機能させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１８－１２５９０７号公報
特開２０１９－１７１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料電池装置において、炭化水素などの原燃料ガスを水蒸気改質することで、燃料電池装置のアノードに供給する水素を含む燃料ガスを生成している場合、その水蒸気改質を行うためには水が必要になる。燃料電池装置では、水タンクに貯留している貯留水を水蒸気改質のために供給すると共に、燃料電池装置のアノード及びカソードから排出されるガスを燃焼した後の燃焼排ガスに含まれる水分などを水タンクに回収することも行っている。そのため、水タンクに外部から水を補充しなくても、燃料電池装置の内部で必要な水は、燃料電池装置の内部で生成できるという水自立が成立することが期待される。
【０００６】
但し、燃焼排ガスの冷却を十分に行うことができない場合などには、水タンクに回収できる水量が減少し、水タンクでの貯留水量が低下する可能性もある。そのような場合、燃料電池装置では、水自立が成立するように、出力を抑制する運転を行って、水タンクの貯留水量を増加傾向にさせる場合がある。
【０００７】
従って、燃料電池装置を電源装置として用いる場合、各燃料電池装置では装置の状態が異なるため、管理装置が各燃料電池装置に対してどれだけの調整力を供出させるのが適当かを決定することは困難である。
【０００８】
従って、管理装置から電源装置に対して調整力の供出を指令するとしても、燃料電池装置が上述したような理由で出力を抑制する運転を行っている場合には、出力を上げる運転を指令することは適当ではない。
【０００９】
複数の燃料電池を制御して発電をする場合に、個々の燃料電池の出力抑制の状況を把握することで、目的の供出力を出すための発電量を決定し、個々の燃料電池の出力を制御する。出力抑制の起こっていない機体や今後起こりそうな機体を予測し、その度合いに応じて優先的に出力の増減を行う機体を決定する。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池装置の水自立を成立させながら、各施設の受電点電力の下げ及び上げが適切に行える電源管理システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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