特許ウォッチ

公開番号2025153148
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024055465
出願日2024-03-29
発明の名称電力供給システム
出願人東京瓦斯株式会社,三浦工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H02J 3/46 20060101AFI20251002BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】発電効率を低下させることなく、デマンド変化に対する電力供給の追従性を高めることができる電力供給システムを提供する。
【解決手段】電力供給システム1000は、商用電源系統500に対して並列状態で運転される複数台の発電ユニット100と、各発電ユニット100の制御状態を統括するシステムコントローラ18とを備える。発電ユニット100は、発電モジュール20と、パワーコンディショナ16と、ローカルコントローラ17とを有する。システムコントローラは、発電ユニット100を最大出力固定機の第1グループ、最小出力固定機の第2グループ、出力調整機の第3グループ、および出力待機機の第4グループのうちのいずれかに区分し、商用電源系統500からの購買電力情報に基づいて、グループの組合せを選択することにより、システムの合計出力電力を制御する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
商用電源系統に対して並列状態で運転される複数台の発電ユニットと、
前記複数台の発電ユニットの制御状態を統括するシステムコントローラと、を備え、
前記複数台の発電ユニットの各々は、
発電モジュールと、
前記発電モジュールの発電電力を前記商用電源系統の交流電力に相当する出力電力に変換するパワーコンディショナと、
前記発電モジュールの発電電力を制御することによって、前記出力電力を制御するローカルコントローラと、を有し、
前記複数台の発電ユニットにおいて、前記ローカルコントローラの各々は、他律的および／または自律的に前記出力電力を調整する出力調整制御を実行可能に構成され、
前記システムコントローラは、
前記発電ユニットの各々を、前記出力電力を上限値に固定する出力固定機の第１グループ、前記出力電力を下限値に固定する出力固定機の第２グループ、前記出力電力を前記上限値から前記下限値の範囲で調整する出力調整機の第３グループ、および前記出力電力をゼロに固定する出力待機機の第４グループのうちのいずれかに区分し、
前記商用電源系統からの購買電力情報に基づいて、前記グループの組合せを選択することにより、システムの合計出力電力を制御する
電力供給システム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記商用電源系統から電力需要設備に流れる順潮流電流を検出する電流センサを備え、
前記システムコントローラは、
前記第１グループ、前記第２グループおよび前記第３グループを組み合わせて前記システムの合計出力電力を制御するように構成され、
前記購買電力情報として、前記電流センサの検出情報から実際購買電力を算出し、
前記実際購買電力に応じて各グループに割り当てる発電ユニットの台数を調整することにより、前記システムの合計出力電力を増減させる
請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記商用電源系統から電力需要設備に流れる順潮流電流を検出する電流センサを備え、
前記システムコントローラは、
前記第１グループ、前記第２グループ、前記第３グループおよび前記第４グループを組み合わせて前記システムの合計出力電力を制御するように構成され、
前記購買電力情報として、前記電流センサの検出情報から実際購買電力を算出し、
前記実際購買電力に応じて各グループに割り当てる発電ユニットの台数を調整することにより、前記システムの合計出力電力を増減させる
請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記商用電源系統から電力需要設備に流れる順潮流電流を検出する電流センサを備え、
前記システムコントローラは、
前記第１グループ、前記第２グループおよび前記第４グループを組み合わせて前記システムの合計出力電力を制御するように構成され、
前記購買電力情報として、前記電流センサの検出情報から実際購買電力を算出し、
前記実際購買電力に応じて各グループに割り当てる発電ユニットの台数を調整することにより、前記システムの合計出力電力を増減させる
請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記商用電源系統から電力需要設備に流れる順潮流電流を検出する電流センサを備え、
前記システムコントローラは、
前記第１グループおよび前記第４グループを組み合わせて前記システムの合計出力電力を制御するように構成され、
前記購買電力情報として、前記電流センサの検出情報から実際購買電力を算出し、
前記実際購買電力に応じて各グループに割り当てる発電ユニットの台数を調整することにより、前記システムの合計出力電力を増減させる
請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項６】
前記複数台の発電ユニットにおいて、前記発電モジュールの各々は、固体酸化物形燃料電池セルを集積したセルスタックを含んで構成される
請求項１～５のいずれか１項に記載の電力供給システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池等を用いた電力供給システムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
需要家が電力事業者から購入している商用電力の一部を自家発電電力に切り替えることで、二酸化炭素の排出量削減につながることが期待される。例えば、石炭やＬＮＧを燃料とする火力発電の一次エネルギー効率は４０％程度であるのに対し、メタンを主成分とする都市ガスを燃料改質して発電する固体酸化物形燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell：ＳＯＦＣ）の一次エネルギー効率は５０％～６５％を見込める。そのため、自家発電電力の割合を増やすと、環境負荷の低減に貢献し得る。
【０００３】
また、自然災害による停電発生時に自立して電力供給を維持するシステムを実現することで、社会生活や経済活動への悪影響を軽減できることが期待される。例えば、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）は、都市ガスの供給が遮断されなければ、自立して発電を行い、外部へ電力供給が可能である。地震の場合、規模によってはガスインフラが破損することがあるが、台風の場合、ガスインフラへの影響はほぼないと言えるので、電力供給を継続し得る。
【０００４】
特許文献１および２には、商用電源系統に対して並列状態で運転され、電力需要設備に電力供給を行う電力供給システム（燃料電池システム）が開示されている。電力供給システムは、工場等の電力需要設備のように操業中のデマンドが多い場合には、複数台の発電ユニット（例えば、燃料電池ユニット）で構成される。
【０００５】
また、電力供給システムでは、発電ユニットの設置台数に関わらず商用電源系統側に逆潮流させることは認められていない。そのため、商用電源系統から常時電力を購入する対応が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１６－０１９４３０号公報
特開２０１６－０１９４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電力需要設備のデマンドは、工場等の操業状況により変動し、操業時間帯にはデマンドが増え、休業時間帯にはデマンドが減る。低デマンド期間に逆潮流を防止する観点から発電ユニットの一部を停止させると、デマンド変化に対する電力供給の追従性が悪化するうえ、自家発電による環境負荷の低減という利点が損なわれてしまう。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、環境負荷の低減に貢献しつつ、デマンド変化に対する電力供給の追従性を高めることができる電力供給システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電力供給システムは、商用電源系統に対して並列状態で運転される複数台の発電ユニットと、前記複数台の発電ユニットの制御状態を統括するシステムコントローラと、を備え、前記複数台の発電ユニットの各々は、発電モジュールと、前記発電モジュールの発電電力を前記商用電源系統の交流電力に相当する出力電力に変換するパワーコンディショナと、前記発電モジュールの発電電力を制御することによって、前記出力電力を制御するローカルコントローラと、を有し、前記複数台の発電ユニットにおいて、前記ローカルコントローラの各々は、他律的および／または自律的に前記出力電力を調整する出力調整制御を実行可能に構成され、前記システムコントローラは、前記発電ユニットの各々を、前記出力電力を上限値に固定する出力固定機の第１グループ、前記出力電力を下限値に固定する出力固定機の第２グループ、前記出力電力を前記上限値から前記下限値の範囲で調整する出力調整機の第３グループ、および前記出力電力をゼロに固定する出力待機機の第４グループのうちのいずれかに区分し、前記商用電源系統からの購買電力情報に基づいて、前記グループの組合せを選択することにより、システムの合計出力電力を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、環境負荷の低減に貢献しつつ、デマンド変化に対する電力供給の追従性を高めることができる電力供給システムを提供される。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許