JP5940263B2 - Power control apparatus and power control method - Google Patents
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Description
本発明は、需要家に設けられる負荷への電力供給を制御する電力制御装置及び電力制御方法に関する。 The present invention relates to a power control apparatus and a power control method for controlling power supply to a load provided in a consumer.
近年、電力の需要家(住宅など)において、電力系統(以下、「系統」)の補助電源としての燃料電池や太陽電池の普及が進んでいる。 2. Description of the Related Art In recent years, fuel cells and solar cells as auxiliary power sources for electric power systems (hereinafter referred to as “systems”) have become popular in electric power consumers (such as houses).
燃料電池は、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り発電する発電装置である。発電の際に発生する熱を熱交換でお湯にして貯湯槽に貯えておき、貯湯槽内の貯湯を給湯に供するコジェネレーションシステムも知られている。燃料電池は発電量を制御可能であることから、負荷の負荷電力量に追従するように燃料電池の発電量を制御する「負荷追従制御」が適用されることがある。 A fuel cell is a power generation device that generates electricity by a chemical reaction between hydrogen extracted from natural gas or the like and oxygen in the air. There is also known a cogeneration system in which heat generated during power generation is converted into hot water by heat exchange and stored in a hot water storage tank, and the hot water stored in the hot water storage tank is used for hot water supply. Since the fuel cell can control the power generation amount, “load following control” that controls the power generation amount of the fuel cell so as to follow the load power amount of the load may be applied.
太陽電池は、太陽光を受けて発電する発電装置である。太陽電池の発電量は成り行き任せ(自然任せ)である。このため、太陽電池を効率的に運用するために、予測される日射量や、太陽電池の発電特性、設置条件などに基づいて、太陽電池の将来の発電量を予測する「発電量予測技術」が適用されることがある(例えば、特許文献1参照)。 A solar cell is a power generator that receives sunlight to generate power. The amount of power generated by a solar cell is left to nature. For this reason, in order to operate solar cells efficiently, “power generation amount prediction technology” that predicts the future power generation amount of solar cells based on the predicted amount of solar radiation, power generation characteristics of solar cells, installation conditions, etc. May be applied (see, for example, Patent Document 1).
ところで、近年の大規模停電や電気料金などの電力事情、あるいは環境意識の高まりなどを考慮すると、系統からの電力に依存せずに、太陽電池と燃料電池とを併用して需要家内の負荷の消費電力を全て賄いたいというニーズがある。 By the way, considering the recent power situation such as large-scale power outages and electricity charges, or increasing environmental awareness, the use of solar cells and fuel cells in combination with solar cells and fuel cells is not dependent on the power from the grid. There is a need to cover all power consumption.
しかしながら、燃料電池は負荷追従が可能であるものの、燃料電池の発電原理に起因して燃料電池の発電量は急激に増加できない。このため、負荷の消費電力が急激に増加した場合で、太陽電池の発電量が少ない場合には、負荷の消費電力を賄うことができない問題がある。 However, although the fuel cell can follow the load, the power generation amount of the fuel cell cannot be increased rapidly due to the power generation principle of the fuel cell. For this reason, there is a problem that the power consumption of the load cannot be covered when the power consumption of the load increases rapidly and the amount of power generated by the solar cell is small.
また、負荷の負荷電力量が一定であっても、太陽電池の発電量が急激に減少した場合には、負荷の消費電力を賄うことができない問題がある。 Moreover, even if the load power amount of the load is constant, there is a problem that the power consumption of the load cannot be covered when the power generation amount of the solar cell is rapidly reduced.
そこで、本発明は、太陽電池と燃料電池とを併用して負荷の消費電力を賄うことができる電力制御装置及び電力制御方法を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the power control apparatus and power control method which can cover the power consumption of load using a solar cell and a fuel cell together.
上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。 In order to solve the above-described problems, the present invention has the following features.
本発明に係る電力制御装置の特徴は、燃料電池ユニット(例えばSOFCユニット100)及び太陽電池ユニット(例えばPVユニット200)を併用して負荷(例えば負荷400)に電力を供給するための電力制御装置(例えばSOFCコントローラ140又はHEMSコントローラ510)であって、前記太陽電池ユニットの将来における出力電力量の予測値である太陽電池予測電力量を取得する取得部(例えば取得部141又は取得部511)と、前記太陽電池予測電力量に基づいて、前記燃料電池ユニットの出力電力量を制御する制御部(例えば制御部142又は制御部512)と、を有することを要旨とする。
The power control device according to the present invention is characterized in that a power control device for supplying power to a load (for example, load 400) using a fuel cell unit (for example, SOFC unit 100) and a solar cell unit (for example, PV unit 200) in combination. (E.g., SOFC
本発明に係る電力制御装置の他の特徴は、上述した特徴において、前記取得部は、さらに、前記太陽電池ユニットの現時点での出力電力量の計測値である太陽電池現在電力量を取得し、前記制御部は、前記太陽電池現在電力量に対する前記太陽電池予測電力量の変動状態に基づいて、前記燃料電池ユニットの出力電力量を制御する、ことを要旨とする。 Another feature of the power control device according to the present invention is the above-described feature, wherein the acquisition unit further acquires a solar cell current power amount that is a measured value of the current output power amount of the solar cell unit, The gist of the invention is that the control unit controls the output power amount of the fuel cell unit based on a variation state of the solar cell predicted power amount with respect to the solar cell current power amount.
本発明に係る電力制御装置の他の特徴は、上述した特徴において、前記取得部は、さらに、前記負荷が消費する電力量の計測値である負荷電力量を取得し、前記制御部は、前記負荷電力量から前記太陽電池現在電力量を減じた電力量を、前記燃料電池ユニットの出力電力量の目標値である燃料電池目標電力量として設定する目標電力量設定部(例えば設定部142a又は設定部512a)を含み、前記目標電力量設定部は、前記太陽電池現在電力量に対して前記太陽電池予測電力量が所定値以上減少する場合には、前記負荷電力量から前記太陽電池現在電力量を減じた電力量よりも多い電力量を、前記燃料電池目標電力量として設定する、ことを要旨とする。
In another aspect of the power control apparatus according to the present invention, in the above-described feature, the acquisition unit further acquires a load power amount that is a measurement value of the power amount consumed by the load. A target power amount setting unit (for example, the
本発明に係る電力制御装置の他の特徴は、上述した特徴において、前記取得部は、さらに、前記負荷が消費する電力量の計測値である負荷電力量を取得し、前記制御部は、前記負荷電力量に等しい電力量を、前記燃料電池ユニットの出力電力量の目標値である燃料電池目標電力量として設定する目標電力量設定部(例えば設定部142a又は設定部512a)を含み、前記目標電力量設定部は、前記太陽電池現在電力量に対して前記太陽電池予測電力量が所定値以上減少する場合には、前記負荷電力量よりも多い電力量を、前記燃料電池目標電力量として設定する、ことを要旨とする。
In another aspect of the power control apparatus according to the present invention, in the above-described feature, the acquisition unit further acquires a load power amount that is a measurement value of the power amount consumed by the load. A target power amount setting unit (for example, setting
本発明に係る電力制御装置の他の特徴は、上述した特徴において、前記取得部は、さらに、前記太陽電池の過去の発電量の計測値である太陽電池過去発電量を取得し、前記制御部は、前記太陽電池過去発電量に対する前記太陽電池現在電力量の変動分を補うように、前記燃料電池ユニットの出力電力量の目標値である燃料電池目標電力量を設定する目標電力量設定部(例えば設定部142a又は設定部512a)を含み、前記目標電力量設定部は、前記太陽電池過去発電量に対して前記太陽電池現在電力量が減少した場合であっても、前記太陽電池現在電力量に対して前記太陽電池予測電力量が増加する場合には、前記燃料電池目標電力量を増加させずに維持する、ことを要旨とする。
Another feature of the power control device according to the present invention is that, in the above-described feature, the acquisition unit further acquires a solar cell past power generation amount that is a measurement value of the past power generation amount of the solar cell, and the control unit Is a target power amount setting unit that sets a fuel cell target power amount that is a target value of the output power amount of the fuel cell unit so as to compensate for the fluctuation of the solar cell current power amount with respect to the solar cell past power generation amount ( For example, the target power amount setting unit includes the
本発明に係る電力制御装置の他の特徴は、上述した特徴において、前記取得部は、前記太陽電池予測電力量を時間帯別に取得し、前記制御部は、前記太陽電池予測電力量の多い前記時間帯における前記燃料電池ユニットの出力電力量を制限するように、前記燃料電池ユニットの出力電力量の上限値である燃料電池上限電力量を前記時間帯別に設定する上限発電量設定部(例えば設定部142a又は設定部512a)を含む、ことを要旨とする。
Another feature of the power control device according to the present invention is that in the above-described feature, the acquisition unit acquires the predicted solar cell power amount by time period, and the control unit has a large amount of predicted solar cell power. An upper limit power generation amount setting unit (for example, setting) that sets a fuel cell upper limit electric energy that is an upper limit value of the output electric energy of the fuel cell unit for each time period so as to limit an output electric energy of the fuel cell unit in a time zone Including the
本発明に係る電力制御方法の特徴は、燃料電池ユニット及び太陽電池ユニットを併用して負荷に電力を供給するための電力制御方法であって、前記太陽電池ユニットの将来における出力電力量の予測値である太陽電池予測電力量を取得するステップと、前記太陽電池予測電力量に基づいて、前記燃料電池ユニットの出力電力量を制御するステップと、を有することを要旨とする。 A feature of the power control method according to the present invention is a power control method for supplying power to a load in combination with a fuel cell unit and a solar cell unit, the predicted value of the future output power amount of the solar cell unit And a step of controlling the output power amount of the fuel cell unit based on the predicted solar cell power amount.
本発明によれば、太陽電池と燃料電池とを併用して負荷の消費電力を賄うことができる電力制御装置及び電力制御方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power control apparatus and power control method which can cover the power consumption of load using a solar cell and a fuel cell together can be provided.
図面を参照して、本発明の第1実施形態〜第4実施形態、及びその他の実施形態を説明する。以下の各実施形態に係る図面において、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。 The first to fourth embodiments of the present invention and other embodiments will be described with reference to the drawings. In the drawings according to the following embodiments, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.
[第1実施形態]
図1は、本実施形態に係る電力制御システムのブロック図である。以下の各実施形態に係るブロック図において、太線は電力ラインを示し、破線は通信ラインを示す。なお、通信ラインは無線としてもよい。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram of a power control system according to the present embodiment. In the block diagrams according to the following embodiments, thick lines indicate power lines, and broken lines indicate communication lines. The communication line may be wireless.
図1に示すように、本実施形態に係る電力制御システムは、固体酸化物形燃料電池(SOFC)ユニット100、太陽電池(PV)ユニット200、分電盤300、1又は複数の負荷400、及び住宅エネルギー管理システム(HEMS)500を有する。本実施形態に係る電力制御システムは、SOFCユニット100及びPVユニット200を併用して負荷400に電力を供給する。SOFCユニット100、PVユニット200、分電盤300、負荷400、及びHEMS500は、電力会社の系統10から交流(AC)電力の供給を受ける需要家に設けられる。
As shown in FIG. 1, the power control system according to the present embodiment includes a solid oxide fuel cell (SOFC)
本実施形態では、基本的には、SOFCユニット100及びPVユニット200のそれぞれの出力電力量の和が負荷400の消費電力量に等しくなるように、SOFCユニット100の出力電力量を制御する。すなわち、需要家と系統10との間で電力の入出力を行わないようにする。系統10から需要家に電力が入力される場合とは、電力会社からの買電を意味し、需要家から系統10に電力が出力(逆潮流)される場合とは、電力会社への売電を意味する。需要家と系統10との間で電力の入出力を行わないようにする制御は、売電料金が買電料金以下である場合や、逆潮流が禁止される場合、あるいは系統10の停電時などにおいて有効である。
In the present embodiment, basically, the output power amount of the
SOFCユニット100は、SOFC110、SOFCパワーコンディショナ(PCS)120、及びSOFCコントローラ140を含む。
The SOFC
SOFC110は、燃料電池の一種であり、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り発電を行い、発電した直流(DC)電力を出力する。SOFC110の発電量は、SOFC110に入力されるガス及び空気の量に応じて変化する。ガス及び空気の量は、SOFCコントローラ140によって制御される。
The SOFC 110 is a type of fuel cell, and generates power by a chemical reaction between hydrogen extracted from natural gas or the like and oxygen in the air, and outputs generated direct current (DC) power. The power generation amount of the SOFC 110 changes according to the amounts of gas and air input to the SOFC 110. The amount of gas and air is controlled by the SOFC
SOFC PCS120は、SOFC110が出力するDC電力が入力され、当該入力されたDC電力をAC電力に変換し、SOFC電力ライン12を介して当該AC電力を分電盤300に出力する。
The SOFC PCS 120 receives DC power output from the SOFC 110, converts the input DC power into AC power, and outputs the AC power to the
SOFCコントローラ140は、SOFCユニット100の各種機能を制御する。本実施形態では、SOFCコントローラ140は、取得部141及び制御部142を含む。
The SOFC
取得部141は、分電盤300に設けられた計測部310と、需要家に設けられたHEMS500と、から各種の情報を取得する。本実施形態では、取得部141は、負荷400が現時点で消費する電力量の計測値である「負荷電力量」と、PVユニット200の現時点での出力電力量の計測値である「PV現在電力量」と、を計測部310から取得する。また、取得部141は、PVユニット200の将来における出力電力量の予測値である「PV予測電力量」をHEMS500から取得する。
The
制御部142は、取得部141が取得した情報に基づいて、SOFCユニット100の出力電力量を制御する。本実施形態では、制御部142は、負荷電力量からPV現在電力量を減じた電力量を、SOFCユニット100の出力電力量の目標値である「SOFC目標電力量」として設定する設定部142aを含む。制御部142は、SOFCユニット100の出力電力量が当該SOFC目標電力量になるように、SOFC110及びSOFC PCS120を制御する。
The
設定部142aは、PV現在電力量に対してPV予測電力量が所定値以上減少する場合には、負荷電力量からPV現在電力量を減じた電力量よりも多い電力量を、SOFC目標電力量として設定する。ここで、所定値とは、単位時間当たりにSOFCユニット100が増加可能な出力電力量の上限(以下、「SOFC電力増加上限速度」)に相当する値である。よって、設定部142aは、将来的にPV現在電力量に対してPV予測電力量がSOFC電力増加上限速度よりも高速に(急激に)減少する場合には、当該急激な減少にSOFCユニット100が追従できないと見なして、本来設定されるべきSOFC目標電力量よりも多い電力量をSOFC目標電力量とする。
When the PV predicted power amount decreases by a predetermined value or more with respect to the PV current power amount, the
PVユニット200は、PV210及びPV PCS220を含む。
The
PV210は、太陽光を受けて発電を行い、発電したDC電力を出力する。PV210の発電量は、PV210に照射される日射量に応じて変化する。
The
PV PCS220は、PV210が出力するDC電力が入力され、当該入力されたDC電力をAC電力に変換し、PV電力ライン13を介して当該AC電力を分電盤300に出力する。
The
分電盤300は、系統電力ライン11、SOFC電力ライン12、PV電力ライン13、及び負荷電力ライン14が接続される。分電盤300は、SOFCユニット100及びPVユニット200のそれぞれの出力電力(AC電力)を負荷400に分配したり、系統10からのAC電力を負荷400に分配したりする。
The
分電盤300は、負荷電力量及びPV現在電力量を定期的に計測する計測部310を含む。計測部310は、計測した負荷電力量及びPV現在電力量を、SOFCコントローラ140との間の通信ラインを介してSOFCコントローラ140に出力する。なお、負荷電力量及びPV現在電力量を、計測部310からSOFCコントローラ140へ直接的に伝送する場合に限らず、計測部310からHEMS500を経由してSOFCコントローラ140へ間接的に伝送してもよい。
The
負荷400は、負荷電力ライン14が接続される。負荷400は、負荷電力ライン14を介してAC電力が入力され、当該入力されたAC電力を消費して動作する。負荷400は、例えば、照明、あるいはエアコンや冷蔵庫、テレビ等の家電機器である。
The
HEMS500は、需要家内の電力を管理するためのものである。HEMS500は、負荷400の消費電力量を管理して表示したり、省電力のための制御を負荷400に対して行ったりする。本実施形態では、HEMS500は、需要家の外部のネットワーク(インターネットなど)に設けられたサーバ(不図示)から、当該需要家が属する地域の日射量に関する日射量情報を取得し、当該日射量情報に基づいてPV予測電力量を定期的に取得する。そして、HEMS500は、当該PV予測電力量を、SOFCコントローラ140との間の通信ラインを介してSOFCコントローラ140に出力する。
HEMS500 is for managing the electric power in a consumer. The
次に、本実施形態に係る電力制御方法を説明する。図2は、本実施形態に係る電力制御方法のフロー図である。SOFCコントローラ140は、本フローを定期的に実行する。
Next, the power control method according to this embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart of the power control method according to the present embodiment. The
図2に示すように、ステップS101において、取得部141は、負荷電力量及びPV現在電力量を計測部310から取得し、PV予測電力量をHEMS500から取得する。取得部141は、取得した負荷電力量、PV現在電力量、及びPV予測電力量を制御部142に出力する。
As illustrated in FIG. 2, in step S101, the
ステップS102において、制御部142の設定部142aは、負荷電力量からPV現在電力量を減じた電力量を、現時点での不足電力量として計算する。
In step S102, the
ステップS103において、設定部142aは、PV現在電力量とPV予測電力量との間の時間差と、当該PV現在電力量及び当該PV予測電力量の差分と、に基づいて、PV現在電力量に対するPV予測電力量の変動速度(予測変動速度)を計算し、当該予測変動速度に基づいて、将来的にPV出力電力量がSOFC電力増加上限速度よりも高速に(急激に)減少するか否かを判定する。
In step S103, the
PV現在電力量に対してPV予測電力量がSOFC電力増加上限速度よりも高速に(急激に)減少しない場合(ステップS103;NO)、ステップS104において、設定部142aは、ステップS102で計算した不足電力量に等しい電力量をSOFC目標電力量として設定する。
When the PV predicted power amount does not decrease (rapidly) faster than the SOFC power increase upper limit speed with respect to the PV current power amount (step S103; NO), in step S104, the
これに対し、PV現在電力量に対してPV予測電力量がSOFC電力増加上限速度よりも高速に(急激に)減少する場合(ステップS103;YES)、ステップS105において、設定部142aは、ステップS102で計算した不足電力量よりも多い電力量(現時点での不足電力量+α)をSOFC目標電力量として設定する。すなわち、α分だけ多めに発電するようにする。
On the other hand, when the PV predicted power amount decreases more rapidly (rapidly) than the SOFC power increase upper limit speed with respect to the PV current power amount (step S103; YES), in step S105, the
以上説明したように、本実施形態に係るSOFCコントローラ140は、負荷電力量からPV現在電力量を減じた電力量(現時点での不足電力量)をSOFC目標電力量として設定する。これにより、PVユニット200の出力電力量が急激に減少しない場合には、SOFCユニット100及びPVユニット200のそれぞれの出力電力量によって負荷400の消費電力量を賄うことができる。言い換えると、SOFCユニット100及びPVユニット200のそれぞれの出力電力量を負荷400の消費電力量に追従させることができる。
As described above, the
これに対し、PV現在電力量に対してPV予測電力量がSOFC電力増加上限速度よりも高速に(急激に)減少する場合、すなわち、PV現在電力量に対してPV予測電力量がSOFCユニット100の負荷追従性能を超えて減少する場合には、SOFCコントローラ140は、SOFC目標電力量を現時点での不足電力量よりも多く補正して設定する。これにより、PVユニット200の出力電力量が将来的に急激に減少すると予測される場合には、当該急激な減少に備えて、予めSOFC目標電力量を多くしておくことで、SOFCユニット100及びPVユニット200のそれぞれの出力電力量によって負荷400の消費電力量を賄うことができるようになる。
On the other hand, when the PV predicted power amount decreases with respect to the PV current power amount at a higher speed (abruptly) than the SOFC power increase upper limit speed, that is, the PV predicted power amount decreases with respect to the PV current power amount. In the case of decreasing beyond the load following performance, the
[第2実施形態]
以下、第2実施形態について、上述した実施形態との相違点を主として説明する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, the difference between the second embodiment and the above-described embodiment will be mainly described.
本実施形態に係る電力供給システムは、第1実施形態と同様に構成されるが、電力制御方法が第1実施形態とは異なる。本実施形態では、基本的には、SOFCユニット100の出力電力量が負荷400の消費電力量に等しくなるように、SOFCユニット100の出力電力量を制御する。すなわち、PVユニット200の出力電力を全て系統10へ逆潮流(買電)するよう制御する。このような制御は、例えば、SOFCユニット100の出力電力の逆潮流が禁止される場合であって、且つ、売電料金が買電料金よりも高い場合に有効である。
The power supply system according to the present embodiment is configured similarly to the first embodiment, but the power control method is different from that of the first embodiment. In the present embodiment, basically, the output power amount of the
次に、本実施形態に係る電力制御方法を説明する。図3は、本実施形態に係る電力制御方法のフロー図である。SOFCコントローラ140は、本フローを定期的に実行する。
Next, the power control method according to this embodiment will be described. FIG. 3 is a flowchart of the power control method according to the present embodiment. The
図3に示すように、ステップS201において、取得部141は、負荷電力量及びPV現在電力量を計測部310から取得し、PV予測電力量をHEMS500から取得する。取得部141は、取得した負荷電力量、PV現在電力量、及びPV予測電力量を制御部142に出力する。
As illustrated in FIG. 3, in step S201, the
ステップS202において、制御部142の設定部142aは、PV現在電力量に対してPV予測電力量がSOFC電力増加上限速度よりも高速に(急激に)減少するか否かを判定する。詳細には、設定部142aは、PV現在電力量とPV予測電力量との間の時間差と、当該PV現在電力量及び当該PV予測電力量の差分と、に基づいて、PV現在電力量に対するPV予測電力量の変動速度(予測変動速度)を計算し、当該予測変動速度に基づいて、将来的にPV出力電力量がSOFC電力増加上限速度よりも高速に(急激に)減少するか否かを判定する。
In step S202, the
PV現在電力量に対してPV予測電力量がSOFC電力増加上限速度よりも高速に(急激に)減少しない場合(ステップS202;NO)、ステップS203において、設定部142aは、負荷電力量に等しい電力量をSOFC目標電力量として設定する。
When the PV predicted power amount does not decrease (rapidly) faster than the SOFC power increase upper limit speed with respect to the PV current power amount (step S202; NO), in step S203, the
これに対し、PV現在電力量に対してPV予測電力量がSOFC電力増加上限速度よりも高速に(急激に)減少する場合(ステップS202;YES)、ステップS204において、設定部142aは、負荷電力量よりも多い電力量(負荷電力量+α)をSOFC目標電力量として設定する。すなわち、α分だけ多めに発電するようにする。
On the other hand, when the PV predicted power amount decreases (rapidly) faster than the SOFC power increase upper limit speed with respect to the PV current power amount (step S202; YES), in step S204, the
以上説明したように、本実施形態に係るSOFCコントローラ140は、通常は、負荷電力量に等しい電力量をSOFC目標電力量として設定する。ただし、PV現在電力量に対してPV予測電力量がSOFC電力増加上限速度よりも高速に(急激に)減少する場合、すなわち、PV現在電力量に対してPV予測電力量がSOFCユニット100の負荷追従性能を超えて減少する場合には、SOFCコントローラ140は、SOFC目標電力量を通常よりも多く補正して設定する。
As described above, the
これにより、PVユニット200の出力電力量が将来的に急激に減少すると予測される場合には、当該急激な減少に備えて、予めSOFC目標電力量を多くしておくことで、SOFCユニット100の出力電力量によって負荷400の消費電力量を賄うことができる。その結果、SOFCユニット100の出力電力量が負荷電力量に対して不足する状態を回避できるため、PVユニット200の出力電力を負荷400が消費してしまったり、系統10からの買電を行ってしまったりすることを回避できる。
As a result, when the output power amount of the
[第3実施形態]
以下、第3実施形態について、上述した実施形態との相違点を主として説明する。
[Third Embodiment]
Hereinafter, a difference between the third embodiment and the above-described embodiment will be mainly described.
図4は、本実施形態に係る電力制御システムのブロック図である。図4に示すように、本実施形態に係る電力制御システムは、貯湯ユニット150をさらに有する点で上述した実施形態とは異なる。本実施形態に係る電力制御システムは、SOFCユニット100での発電(化学反応)の際に発生する熱を熱交換によりお湯にする構成(いわゆる、コジェネレーションシステム)である。
FIG. 4 is a block diagram of the power control system according to the present embodiment. As shown in FIG. 4, the power control system according to this embodiment is different from the above-described embodiment in that it further includes a hot
貯湯ユニット150は、SOFCユニット100に設けられた熱交換器130と連結された貯湯槽151を含む。SOFCコントローラ140は、貯湯槽151内のお湯が満杯になったことを検知すると、発電を停止するように構成されている。その他の構成については、第1実施形態と同様である。
The hot
本実施形態では、SOFCコントローラ140は、基本的には、SOFCユニット100及びPVユニット200のそれぞれの出力電力量の和が一定量になるように、SOFCユニット100の出力電力量を制御する。詳細には、SOFCコントローラ140の設定部142aは、PV過去電力量に対するPV現在電力量の変動分を補うように、SOFC目標電力量を設定する。
In the present embodiment, the
次に、本実施形態に係る電力制御方法を説明する。図5は、本実施形態に係る電力制御方法のフロー図である。SOFCコントローラ140は、本フローを定期的に実行する。
Next, the power control method according to this embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart of the power control method according to the present embodiment. The
図5に示すように、ステップS301において、取得部141は、PV現在電力量を計測部310から取得し、PV予測電力量をHEMS500から取得する。また、取得部141は、前回取得したPV現在電力量を「PV過去電力量」として改めて取得する。PV過去電力量は、例えば、SOFCコントローラ140に設けられるメモリ(不図示)に記憶されている。取得部141は、取得したPV現在電力量、PV予測電力量、及びPV過去電力量を制御部142に出力する。
As illustrated in FIG. 5, in step S301, the
ステップS302において、制御部142の設定部142aは、PV過去電力量に対するPV現在電力量の変動分を「PV電力変動量」として計算する。
In step S <b> 302, the
ステップS303において、設定部142aは、PV過去電力量に対してPV現在電力量が減少したか否かを判定する。
In step S303, the
PV過去電力量に対してPV現在電力量が減少していない場合(ステップS303;NO)、ステップS304において、設定部142aは、ステップS302で計算したPV電力変動量を補うようにSOFC目標電力量を設定する。例えば、PV過去電力量に対してPV現在電力量がX[W]増加している場合には、SOFC目標電力量を前回の値からX[W]を減じた値をSOFC目標電力量とする。
If the PV current power amount has not decreased with respect to the PV past power amount (step S303; NO), in step S304, the
これに対し、PV過去電力量に対してPV現在電力量が減少している場合(ステップS303;YES)、ステップS305において、設定部142aは、PV現在電力量に対してPV予測電力量が増加するか否かを判定する。
On the other hand, when the PV current power amount decreases with respect to the PV past power amount (step S303; YES), in step S305, the
PV現在電力量に対してPV予測電力量が増加しない場合(ステップS305;NO)、ステップS304において、設定部142aは、ステップS302で計算したPV電力変動量を補うようにSOFC目標電力量を設定する。例えば、PV過去電力量に対してPV現在電力量がY[W]減少している場合には、SOFC目標電力量を前回の値に対してY[W]を加えた値をSOFC目標電力量とする。
When the PV predicted power amount does not increase with respect to the PV current power amount (step S305; NO), in step S304, the
これに対し、PV現在電力量に対してPV予測電力量が増加する場合(ステップS305;YES)、ステップS306において、設定部142aは、SOFC目標電力量を前回の値から変更せずに維持する。
On the other hand, when the PV predicted power amount increases with respect to the PV current power amount (step S305; YES), in step S306, the
以上説明したように、本実施形態に係るSOFCコントローラ140は、PV過去電力量に対してPV現在電力量が減少した場合であっても、PV現在電力量に対してPV予測電力量が増加する場合には、SOFC目標電力量を増加させずに維持する。このように、PVユニット200の出力電力量が将来的に増加すると予測される場合には、SOFC目標電力量を増加させずに維持することにより、貯湯槽151の湯量を必要以上に増やさないため、貯湯槽151内のお湯が満杯になる可能性を低下させることができる。その結果、必要なときに湯量を増やしながら発電を行うことができる。
As described above, the
[第4実施形態]
以下、第4実施形態について、上述した実施形態との相違点を主として説明する。
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, a difference between the fourth embodiment and the above-described embodiment will be mainly described.
本実施形態に係る電力供給システムは、第3実施形態と同様に構成されるが、電力制御方法が第3実施形態とは異なる。本実施形態では、SOFCコントローラ140は、時間帯別のPV予測電力量に基づいて、SOFCユニット100の発電スケジュールを決定するように構成される。
The power supply system according to the present embodiment is configured in the same manner as in the third embodiment, but the power control method is different from that in the third embodiment. In the present embodiment, the
次に、本実施形態に係る電力制御方法を説明する。図6は、本実施形態に係る電力制御方法のフロー図である。SOFCコントローラ140は、本フローを定期的に実行する。
Next, the power control method according to this embodiment will be described. FIG. 6 is a flowchart of the power control method according to the present embodiment. The
ステップS401において、取得部141は、時間帯別のPV予測電力量をHEMS500から取得する。取得部141は、取得した時間帯別のPV予測電力量を制御部142に出力する。
In step S <b> 401, the
ステップS402において、制御部142の設定部142aは、時間帯別のPV予測電力量に基づいて、PV予測電力量の多い時間帯を特定する。PV予測電力量の多い時間帯とは、PV予測電力量が所定閾値よりも多い時間帯、又は、PV予測電力量が相対的に他の時間帯よりも多い時間帯を意味する。
In step S402, the
ステップS403において、設定部142aは、PV予測電力量の多い時間帯について、SOFCユニット100の出力電力量の上限値であるSOFC上限電力量を設定する。その後、設定部142aは、SOFC上限電力量が設定された時間帯において、当該SOFC上限電力量を超えない範囲で、SOFC目標電力量を設定する。
In step S403, the
以上説明したように、本実施形態に係るSOFCコントローラ140は、PV予測電力量を時間帯別に取得し、制御部512は、PV予測電力量の多い時間帯におけるSOFCユニット100の出力電力量を制限するように、SOFCユニット100の出力電力量の上限値であるSOFC上限電力量を時間帯別に設定する。このように、PVユニット200の出力電力量が増加すると予測される時間帯では、貯湯槽151の湯量を必要以上に増やさないことで、PVユニット200の出力電力量が減少すると予測される時間帯において貯湯槽151の湯量を少ない状態にしておくことができる。その結果、PVユニット200の出力電力量が減少すると予測される時間帯においてはSOFCユニット100の出力電力量を多くすることができ、必要なときに湯量を増やしながら発電を行うことができる。
As described above, the
[その他の実施形態]
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、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る。
[Other Embodiments]
As mentioned above, although this invention was described by embodiment, it should not be understood that the description and drawing which form a part of this indication limit this invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
上述した各実施形態では、本発明に係る電力制御方法をSOFCコントローラ140が実施する、すなわち、本発明に係る電力制御装置の一例としてのSOFCコントローラ140を説明したが、本発明に係る電力制御方法をHEMS500が実施してもよい。
In each of the above-described embodiments, the
図7は、上述した第1及び第2実施形態に係る電力供給システムの変更例のブロック図である。図7に示すように、HEMS500は、HEMS500の各種機能を制御するHEMSコントローラ510を含む。また、HEMSコントローラ510は、取得部511及び制御部512を含む。
FIG. 7 is a block diagram of a modified example of the power supply system according to the first and second embodiments described above. As shown in FIG. 7, the
取得部511は、負荷電力量及びPV現在電力量を計測部310から取得する。また、取得部511は、需要家の外部のネットワーク(インターネットなど)に設けられたサーバ(不図示)から、当該需要家の地域の日射量に関する日射量情報を取得し、当該日射量情報に基づいてPV予測電力量を取得する。
The
制御部512は、取得部511が取得した情報に基づいて、SOFCユニット100の出力電力量を制御する。制御部512は、SOFC目標電力量を設定する設定部142aを含む。設定部142aは、第1実施形態又は第2実施形態で説明した電力制御方法に従って、SOFC目標電力量をSOFCコントローラ140に設定する。
The
図8は、上述した第3及び第4実施形態に係る電力供給システムの変更例のブロック図である。本変更例では、図7と比較して、貯湯ユニット150が追加されている点が異なる。設定部142aは、第3実施形態又は第4実施形態で説明した電力制御方法に従って、SOFC目標電力量をSOFCコントローラ140に設定する。
FIG. 8 is a block diagram of a modified example of the power supply system according to the third and fourth embodiments described above. This modification is different from FIG. 7 in that a hot
このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。 Thus, it should be understood that the present invention includes various embodiments and the like not described herein.
10…系統、11…系統電力ライン、12…SOFC電力ライン、13…PV電力ライン、14…負荷電力ライン、100…SOFCユニット、110…SOFC、120…SOFC PCS、130…熱交換器、140…SOFCコントローラ、141…取得部、142…制御部、142a…設定部、150…貯湯ユニット、151…貯湯槽、200…PVユニット、210…PV、220…PV PCS、300…分電盤、310…計測部、400…負荷、500…HEMS、510…HEMSコントローラ、511…取得部、512…制御部、512a…設定部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記太陽電池ユニットの現時点における出力電力量の計測値である太陽電池現在電力量及び前記太陽電池ユニットの将来における出力電力量の予測値である太陽電池予測電力量を取得する取得部と、
系統への逆潮流が禁止されている場合において、前記太陽電池現在電力量に対する前記太陽電池予測電力量の減少速度が所定速度以上でない場合には、前記負荷が消費する電力量の計測値である負荷電力量から前記太陽電池現在電力量を除いた第1電力量を燃料電池目標電力量として、現時点における前記燃料電池ユニットの出力電力量を制御し、前記太陽電池現在電力量に対する前記太陽電池予測電力量の減少速度が前記所定速度以上である場合には、前記第1電力量よりも大きな電力量を前記燃料電池目標電力量として、現時点における前記燃料電池ユニットの出力電力量を制御する制御部と、を有することを特徴とする電力制御装置。 A power control device for supplying power to a load using a fuel cell unit and a solar cell unit in combination,
An acquisition unit that acquires a solar cell current power amount that is a measured value of the current output power amount of the solar cell unit and a solar cell predicted power amount that is a predicted value of the future output power amount of the solar cell unit;
In the case where reverse power flow to the system is prohibited, when the reduction rate of the solar cell predicted amount of power against the solar cell current amount of power is less than the predetermined speed, the measurement of the amount of power the load consumes A first electric energy obtained by subtracting the current electric energy of the solar cell from the load electric energy that is a value as a fuel cell target electric energy, the output electric energy of the fuel cell unit at the present time is controlled, and the current electric energy of the solar cell is When the decrease rate of the predicted solar cell power amount is equal to or higher than the predetermined rate , the output power amount of the fuel cell unit at the present time is set to a power amount larger than the first power amount as the fuel cell target power amount. And a control unit that controls the power control apparatus.
前記制御部は、前記太陽電池過去発電量に対する前記太陽電池現在電力量の変動分を補うように前記燃料電池目標電力量を設定し、
前記制御部は、前記太陽電池過去発電量に対して前記太陽電池現在電力量が減少した場合であっても、前記太陽電池現在電力量に対して前記太陽電池予測電力量が増加する場合には、前記燃料電池目標電力量を増加させずに維持する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電力制御装置。 The acquisition unit acquires a solar cell past power generation amount that is a measurement value of a past power generation amount of the solar cell unit,
The control unit sets the fuel cell target power amount so as to compensate for the fluctuation of the solar cell current power amount with respect to the solar cell past power generation amount,
When the solar cell predicted power amount increases with respect to the solar cell current power amount, the control unit may increase the solar cell current power amount with respect to the solar cell past power generation amount. Maintaining the fuel cell target power without increasing it,
The power control apparatus according to claim 1.
前記制御部は、前記太陽電池予測電力量の多い前記時間帯における前記燃料電池ユニットの出力電力量を制限するように、前記燃料電池ユニットの出力電力量の上限値である燃料電池上限電力量を前記時間帯別に設定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電力制御装置。 The acquisition unit acquires the solar cell predicted electric energy for each time zone,
The control unit sets a fuel cell upper limit electric energy that is an upper limit value of the output electric energy of the fuel cell unit so as to limit the output electric energy of the fuel cell unit in the time period when the predicted electric energy of the solar cell is large. Set by the time zone,
The power control apparatus according to claim 1.
前記太陽電池ユニットの現時点における出力電力量の計測値である太陽電池現在電力量及び前記太陽電池ユニットの将来における出力電力量の予測値である太陽電池予測電力量を取得するステップと、
系統への逆潮流が禁止されている場合において、前記太陽電池現在電力量に対する前記太陽電池予測電力量の減少速度が所定速度以上でない場合には、前記負荷が消費する電力量の計測値である負荷電力量から前記太陽電池現在電力量を除いた第1電力量を燃料電池目標電力量として、現時点における前記燃料電池ユニットの出力電力量を制御し、前記太陽電池現在電力量に対する前記太陽電池予測電力量の減少速度が前記所定速度以上である場合には、前記第1電力量よりも大きな電力量を前記燃料電池目標電力量として、現時点における前記燃料電池ユニットの出力電力量を制御するステップと、
を有することを特徴とする電力制御方法。 A power control method for supplying power to a load using a fuel cell unit and a solar cell unit in combination,
Obtaining a solar cell current power amount that is a measured value of the current output power amount of the solar cell unit and a solar cell predicted power amount that is a predicted value of the future output power amount of the solar cell unit;
In the case where reverse power flow to the system is prohibited, when the reduction rate of the solar cell predicted amount of power against the solar cell current amount of power is less than the predetermined speed, the measurement of the amount of power the load consumes A first electric energy obtained by subtracting the current electric energy of the solar cell from the load electric energy that is a value as a fuel cell target electric energy, the output electric energy of the fuel cell unit at the present time is controlled, and the current electric energy of the solar cell is When the decrease rate of the predicted solar cell power amount is equal to or higher than the predetermined rate , the output power amount of the fuel cell unit at the present time is set to a power amount larger than the first power amount as the fuel cell target power amount. A step of controlling
A power control method comprising:
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