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公開番号2024177064
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-19
出願番号2024051595
出願日2024-03-27
発明の名称電力供給システム及び燃料電池装置
出願人大阪瓦斯株式会社
代理人弁理士法人R&C
主分類H02J 3/38 20060101AFI20241212BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】発電電力を出来るだけ自家消費し且つ買電の発生を出来るだけ抑制できる電力供給システムを提供する。
【解決手段】電力系統1に連系される電力線11に接続される太陽電池装置12及び発電装置13を備える電力供給システムであって、太陽電池装置12の発電電力について予測される予測下限発電電力の推移を導出する予測発電電力導出装置2を備え、発電装置13は、発電装置13の発電電力と、予測発電電力導出装置2が導出する予測下限発電電力との和が、電力線11に接続される電力負荷装置14の負荷電力に追従するように発電装置13の発電電力を調節する発電調節運転を行う。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電力系統に連系される電力線に接続される太陽電池装置及び発電装置を備える電力供給システムであって、
前記太陽電池装置の発電電力について予測される予測下限発電電力の推移を導出する予測発電電力導出装置を備え、
前記発電装置は、前記発電装置の発電電力と、前記予測発電電力導出装置が導出する前記予測下限発電電力との和が、前記電力線に接続される電力負荷装置の負荷電力に追従するように前記発電装置の発電電力を調節する発電調節運転を行う電力供給システム。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
前記予測発電電力導出装置は、前記太陽電池装置が設けられている場所の日射量の予測値に対して設定されている信頼区間の下限値である下限日射量の推移を参照して前記予測下限発電電力の推移を導出する請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記予測発電電力導出装置は、
前記太陽電池装置の定格発電電力に対して乗算することで、対象とする日時で当該太陽電池装置が発電できると予測される予測最大発電電力を導出するために用いることができる第１出力係数と、
前記下限日射量の関数で表され、前記予測最大発電電力に対して乗算することで、対象とする日時で当該太陽電池装置が発電できると予測される前記予測下限発電電力を導出するために用いることができる第２出力係数とに基づいて、
前記定格発電電力に対して、前記第１出力係数及び前記第２出力係数を乗算することで前記予測下限発電電力を導出する請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記予測発電電力導出装置は、
前記太陽電池装置の定格発電電力に対して乗算することで、対象とする日時で当該太陽電池装置が発電できると予測される予測最大発電電力を導出するために用いることができる第１出力係数と、
前記太陽電池装置が設けられている場所の快晴時の日射量の予測値である第１予測日射量に対する、前記太陽電池装置が設けられている場所の雲量を推定できる画像情報に基づいて予測される日射量である第２予測日射量の比である第３出力係数とに基づいて、
前記定格発電電力に対して、前記第１出力係数及び前記第３出力係数を乗算することで前記予測下限発電電力を導出する請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記予測発電電力導出装置は、
過去の複数の時刻のそれぞれでの大気圏外日射量と日射量の予測値と日射量の実測値とで構成される日射量データを収集し、
前記日射量データについて、各時刻毎に、前記大気圏外日射量に対する前記日射量の予測値の比率である第１比率と、前記大気圏外日射量に対する前記日射量の実測値の比率である第２比率とを導出し、
前記日射量データを、前記第１比率について設定される複数の数値範囲の内の何れか一つに属する形態で分類し、
複数の前記数値範囲のそれぞれで、当該数値範囲に属する前記日射量データのそれぞれの前記第１比率に対する前記第２比率の比率である第３比率を導出し、
前記数値範囲に属する前記日射量データのそれぞれの前記第３比率を小さい方から順に累積した場合の存在割合の累積値が小さい方から所定値にある前記第３比率を、前記数値範囲に対応した前記日射量の予測値からの変換比率として設定し、
対象とする日時での前記太陽電池装置が設けられている場所の前記日射量の予測値及び大気外日射量の予測値が得られた場合、前記大気外日射量の予測値に対する前記日射量の予測値の比率が、前記第１比率について設定される複数の前記数値範囲の何れに属するかを決定し、前記日射量の予測値と、決定された前記数値範囲に設定されている前記変換比率との積を、前記太陽電池装置が設けられている場所で少なくとも得られる日射量推定値として導出し、
前記日射量推定値の推移に基づいて前記予測下限発電電力の推移を導出する請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項６】
請求項１～５の何れか一項に記載の電力供給システムで用いられる前記発電装置の機能を備え、熱と電気とを併せて発生させる燃料電池装置。
【請求項７】
外部サーバ装置から前記発電調節運転を行う指令を受け付けた場合、発生した熱が利用される状況にあることを示す所定の熱利用条件が満たされるならば前記発電調節運転を行わず、前記熱利用条件が満たされないならば前記発電調節運転を行う請求項６に記載の燃料電池装置。
【請求項８】
外部サーバ装置から前記発電調節運転を行う指令を受け付けた場合、発生した熱が利用される状況にあることを示す所定の熱利用条件が所定期間以上連続しているならば前記発電調節運転を行わず、前記熱利用条件が前記所定期間以上連続していないならば前記発電調節運転を行う請求項６に記載の燃料電池装置。
【請求項９】
前記太陽電池装置の発電電力を前記電力系統へと売電する場合の単位エネルギー当たりの売電単価と、発生した熱が利用されると仮定した場合での熱及び電気を発生させるのに要する単位エネルギー当たりの第１コスト単価と、発生した熱が利用されないと仮定した場合での熱及び電気を発生させるのに要する単位エネルギー当たりの第２コスト単価との比較結果に基づいて、
前記第１コスト単価及び前記第２コスト単価が前記売電単価より大きい場合、外部サーバ装置から前記発電調節運転を行う指令を受け付けると前記発電調節運転を行い、
前記第１コスト単価が前記売電単価より小さく、且つ、前記第２コスト単価が前記売電単価より大きい場合、外部サーバ装置から前記発電調節運転を行う指令を受け付けると、発生した熱が利用される状況にあることを示す所定の熱利用条件が満たされないならば前記発電調節運転を行い、前記熱利用条件が満たされるならば前記発電調節運転を行わず、
前記第１コスト単価及び前記第２コスト単価が前記売電単価より小さい場合、外部サーバ装置から前記発電調節運転を行う指令を受け付けても前記発電調節運転を行わない請求項６に記載の燃料電池装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に連系される電力線に接続される太陽電池装置及び発電装置を備える電力供給システム及び燃料電池装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
住戸や事業所などの施設に、太陽電池装置と燃料電池などの発電装置とが併設された電力供給システムがある。このような電力供給システムにおいて太陽電池装置での発電と発電装置での発電とが同時に行われている場合、それらの発電電力の合計が、施設に設けられる電力負荷装置の負荷電力よりも大きくなることがある。つまり、発電電力の一部が施設内で利用されず、施設外の電力系統へと逆潮流することになる。尚、そのような場合であっても、燃料電池などの発電装置の発電電力を低く抑えるような発電制御を行えば、太陽電池装置の発電電力を施設で十分に自家消費できるようになる。
【０００３】
特許文献１（特開２０２１－１５８８０９号公報）には、太陽電池装置で発電された電力の自家消費の向上を図ることを目的とする電力供給システムが記載されている。具体的には、特許文献１に記載の発明では、前日の段階で、翌日の負荷電力及び太陽電池装置の発電電力を予測して翌日の余剰電力（＝太陽電池装置の発電電力－負荷電力）を予測し、その余剰電力＞βとなる時間帯が存在するかを判定する。そして、余剰電力＞βとなる時間帯が存在する場合、余剰電力が発生せず且つ購入電力が多いと予測される時間帯に燃料電池への発電要請指示を行う。その結果、燃料電池は、翌日の発電要請指示を受けた時間帯で発電を行い、発電要請指示を受けていない時間帯で発電を停止する。例えば、特許文献１に記載の図５に示される「２日目の８～１８時頃」では、燃料電池は発電を停止しており、太陽電池装置の発電電力で電力需要が賄われている。尚、燃料電池が発電を行う場合、特許文献１の図５に示されているように、燃料電池の発電電力が電力需要に等しくなるような負荷追従運転が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－１５８８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の電力供給システムでは、前日の予測段階で、太陽電池装置の発電電力が大きくなると予測される時間帯を、燃料電池が発電を停止する時間帯として予め定めている。つまり、特許文献１に記載の電力供給システムでは、日中に太陽電池装置が発電を行っている時間帯では燃料電池が十分に活用されないという問題がある。
【０００６】
更に、太陽電池装置の発電電力が大きくなると予測されていたとしても、当日の段階で雲により日が陰った場合には太陽電池装置の実際の発電電力が大幅に低下する。そのため、特許文献１に記載のように燃料電池が発電を停止していれば、施設の内部の発電電力で負荷電力を賄うことができず、電力系統からの購入電力が非常に多くなるという問題がある。
【０００７】
また更に特許文献１に記載の電力供給システムでは、燃料電池が発電を行う場合、特許文献１の図５に示されているように、燃料電池の発電電力が電力需要に等しくなるような負荷追従運転が行われる。そのため、太陽電池装置が発電を行っている時間帯と燃料電池が発電を行っている時間帯とが重なれば、それらの発電電力の合計が電力需要を大幅に上回り、その上回った分の発電電力を自家消費できないという問題がある。
【０００８】
尚、電力系統への逆潮流電力及び電力系統からの購入電力を少なくするために、太陽電池装置の発電電力又は施設の受電点電力を測定して、その測定結果に応じて燃料電池の発電電力を増減させるような発電制御を行うことも可能である。しかし、太陽電池装置の発電電力又は施設の受電点電力を測定する機器を設けるためのコストが大きくなるという問題がある。
【０００９】
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、発電電力を出来るだけ自家消費し且つ電力系統からの購入電力の発生を出来るだけ抑制できる電力供給システム及び燃料電池装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る電力供給システムの特徴構成は、電力系統に連系される電力線に接続される太陽電池装置及び発電装置を備える電力供給システムであって、
前記太陽電池装置の発電電力について予測される予測下限発電電力の推移を導出する予測発電電力導出装置を備え、
前記発電装置は、前記発電装置の発電電力と、前記予測発電電力導出装置が導出する前記予測下限発電電力との和が、前記電力線に接続される電力負荷装置の負荷電力に追従するように前記発電装置の発電電力を調節する発電調節運転を行う点にある。
（【００１１】以降は省略されています）

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