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公開番号2025171545
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-20
出願番号2024077006
出願日2024-05-10
発明の名称給電システム
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人かいせい特許事務所
主分類H02J 3/46 20060101AFI20251113BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】設備投資を最小限にすることを考慮した給電システムを提供する。
【解決手段】太陽光が照射されることにより発電を行う太陽光発電装置13と、燃料が供給されることにより発電を行う燃料電池14と、充電及び放電が可能な二次電池15と、太陽光発電装置13、燃料電池14、二次電池15を制御する制御部16と、を含む。制御部16は、電力需要11から要求されるであろう電力の電力需要予測と、太陽光発電装置13で発電されるであろう電力の太陽光発電量予測と、を取得し、電力需要予測及び太陽光発電量予測に基づいて電力需要11に対して燃料電池14、太陽光発電装置13、二次電池15を運用するための運用計画を立案し、運用計画に基づいて電力需要11の電力需要負荷への燃料電池14の追従運転を制御する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
太陽光が照射されることにより発電を行う太陽光発電装置（１３）と、
燃料が供給されることにより発電を行う燃料電池（１４）と、
充電及び放電が可能な二次電池（１５）と、
前記太陽光発電装置、前記燃料電池、前記二次電池を制御する制御部（１６）と、
を含み、
前記制御部は、電力需要（１１）から要求されるであろう電力の電力需要予測と、前記太陽光発電装置で発電されるであろう電力の太陽光発電量予測と、を取得し、前記電力需要予測及び前記太陽光発電量予測に基づいて前記電力需要に対して前記燃料電池、前記太陽光発電装置、前記二次電池を運用するための運用計画を立案し、前記運用計画に基づいて前記電力需要の電力需要負荷への前記燃料電池の追従運転を制御する、給電システム。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記制御部は、
外部から気象データ（１７）を取得し、
前記気象データに基づく気象予測情報及び前記電力需要の過去の電力需要実績のいずれか一方または両方を用いた統計の結果、あるいは機械学習の結果に基づいて、前記電力需要予測を取得する、請求項１に記載の給電システム。
【請求項３】
前記制御部は、
時間と共に変化するであろう前記燃料電池の負荷率の変動を負荷率変動予測として取得し、
前記運用計画において、前記負荷率変動予測に基づいて前記二次電池の充放電を計画し、前記二次電池の充放電の計画に基づいて前記燃料電池の運用を計画する、請求項１に記載の給電システム。
【請求項４】
前記制御部は、
時間と共に変化するであろう前記燃料電池の負荷率の変動を負荷率変動予測として取得し、
前記燃料電池の発電目標を負荷追従平均として決定し、前記負荷追従平均を算出するための平均化時間を前記負荷率変動予測に基づいて決定し、
前記燃料電池の負荷率の変動の度合いを示す負荷率変動頻度が大きい場合は前記平均化時間を長く設定し、前記負荷率変動頻度が小さい場合は前記平均化時間を短く設定する、請求項１に記載の給電システム。
【請求項５】
前記制御部は、
前記太陽光発電装置によって余分に発電されるであろう電力の太陽光発電余剰予測を取得し、
前記運用計画において、前記太陽光発電余剰予測と前記二次電池のＳＯＣとに基づいて、前記電力需要に電力供給する前記燃料電池と前記二次電池の発電優先順序を決定し、
前記運用計画に応じて、前記燃料電池と前記二次電池の前記発電優先順序が逆転する、請求項１に記載の給電システム。
【請求項６】
前記制御部は、
時間と共に変化するであろう前記燃料電池の負荷率の変動を負荷率変動予測として取得し、
前記運用計画において、前記負荷率変動予測に基づいて前記二次電池の充放電を計画し、
前記燃料電池は、
前記電力需要負荷に対して負荷追従平均によって前記燃料電池の発電目標が決められる状態と、
前記二次電池の充放電の計画に基づき前記電力需要への前記二次電池の放電が優先されることで発電を抑制する、あるいは発電を待機する状態と、
前記二次電池を充電するために前記負荷追従平均に対して前記二次電池の充電量を加算した発電目標値で発電する状態と、
前記電力需要負荷が長期で下がる場合に発電を停止する状態と、
の各状態を有する、請求項１に記載の給電システム。
【請求項７】
前記二次電池は、
前記電力需要負荷に対して、前記太陽光発電装置による太陽光発電と前記燃料電池の発電の不足分を所定ピークカット目標に基づいて負荷追従放電する状態と、
前記燃料電池に燃料電池発電余剰がある場合に前記燃料電池から充電される状態と、
前記太陽光発電装置に太陽光発電余剰が見込まれると共に前記二次電池のＳＯＣが過剰の場合に、前記電力需要負荷に対して前記燃料電池よりも優先放電する状態と、
の各状態を有する、請求項１に記載の給電システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記電力需要予測と前記太陽光発電量予測との差から前記燃料電池の負荷率を予測時間毎に算出することで前記負荷率変動予測を取得し、前記燃料電池の負荷率の微分値の積算に基づいて負荷率変動頻度を取得する、請求項３に記載の給電システム。
【請求項９】
前記制御部は、
外部から気象データ（１７）を取得し、
前記気象データに含まれる気象予報の天気盛況変化、雲量変化、日射のいずれか１つ、または複数を用いて前記負荷率変動予測を取得する、請求項３に記載の給電システム。
【請求項１０】
前記制御部は、前記燃料電池の負荷率が正の値に変化する場合に、前記負荷率変動頻度を加算する、請求項８に記載の給電システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、給電システムに関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、負荷追従制御が適用される燃料電池と、燃料電池の負荷追従性を補うための二次電池と、を有する給電システムが、例えば特許文献１で提案されている。この給電システムでは、負荷の消費電力が増加する場合に、燃料電池の出力電力の不足分を補うように二次電池を放電する第１の放電制御が行われる。
【０００３】
また、給電システムでは、負荷の消費電力が増加して当該消費電力が燃料電池の定格出力電力を超過する場合に、第１の放電制御を行った上で、二次電池の蓄電量の少なくとも一部をさらに放電する第２の放電制御が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１３－０７４７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、燃料電池の出力電力の不足分を二次電池の蓄電量で補っているので、二次電池の蓄電量がすぐに無くなってしまう可能性がある。
【０００６】
そこで、二次電池の蓄電量を予め大きくしておくことが考えられる。すなわち、二次電池を予め大量に用意しておく。しかし、負荷に電力を供給する給電システムは設備投資コストが高い。また、計画的な運用計画が無いとなると、使用エネルギーとエネルギー費がさらに増大してしまう可能性がある。すなわち、二次電池の導入に多額の設備投資が掛かってしまい、給電システムのコストと運用が成立しない可能性がある。
【０００７】
本発明は上記点に鑑み、設備投資を最小限にすることを考慮した給電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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、給電システムは、太陽光が照射されることにより発電を行う太陽光発電装置（１３）と、燃料が供給されることにより発電を行う燃料電池（１４）と、充電及び放電が可能な二次電池（１５）と、太陽光発電装置、燃料電池、二次電池を制御する制御部（１６）と、を含む。
【０００９】
制御部は、電力需要（１１）から要求されるであろう電力の電力需要予測と、太陽光発電装置で発電されるであろう電力の太陽光発電量予測と、を取得し、電力需要予測及び太陽光発電量予測に基づいて電力需要に対して燃料電池、太陽光発電装置、二次電池を運用するための運用計画を立案し、運用計画に基づいて電力需要の電力需要負荷への燃料電池の追従運転を制御する。
【００１０】
これによると、燃料電池の負荷追従遅れを補う二次電池の放電量を、太陽光発電装置の太陽光発電余剰と、燃料電池の最小限の発電余剰と、を使って二次電池に充電することができる。このため、二次電池の過剰な設備が必要無くなり、二次電池の設備投資を抑制することができる。したがって、設備投資を最小限にすることを考慮した給電システムを提供することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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