エネルギー管理システム、エネルギー管理装置及び電力管理方法
【課題】 燃料電池を適切に制御することによって、電力とガス全体の価格を低減することを可能とするエネルギー管理システム、エネルギー管理装置及び電力管理方法を提供する。
【解決手段】 電力管理システム１は、燃料電池単位価格が買電単位価格よりも高い場合に、ＳＯＦＣ１１０の出力が抑制された抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御する制御部５４０を備える。
【解決手段】 電力管理システム１は、燃料電池単位価格が買電単位価格よりも高い場合に、ＳＯＦＣ１１０の出力が抑制された抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御する制御部５４０を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を備えるエネルギー管理システム、エネルギー管理装置及び電力管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、需要家毎に設けられるエネルギー管理装置（例えば、ＨＥＭＳ；Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）によって、需要家に設けられる負荷や需要家に設けられる分散電源などを制御する技術が知られている。
【０００３】
分散電源としては、ＳＯＦＣ（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）などの燃料電池が考えられる。或いは、分散電源としては、太陽光、風力、地熱などのクリーンなエネルギーを利用する発電装置が考えられる。
【０００４】
ここで、燃料電池から供給される電力は、一般的に、需要家に設けられる負荷の消費電力に追従するように制御される。
【０００５】
また、各負荷に電力を供給する電源の種類及び各負荷の稼働時刻を変更することによって、ユーザが選択する価格や二酸化炭素の排出量を削減する技術も提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１０４７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、燃料電池の出力が低下すると、燃料電池の発電効率が低下する。すなわち、燃料電池の出力が低い状態では、燃料電池の発電単価が上昇する。従って、系統から供給される電力及び燃料電池から供給される電力、もしくは他の発電装置による発電電力のいずれを用いる方が適切であるかについて検討すべきである。言い換えると、負荷の消費電力に追従して燃料電池を制御するだけでは、価格面で有利にならないケースが存在する。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、燃料電池を適切に制御することによって、電力とガス全体の価格を低減することを可能とするエネルギー管理システム、エネルギー管理装置及び電力管理方法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】
第１の特徴に係るエネルギー管理システムは、燃料電池を備える。エネルギー管理システムは、前記燃料電池を制御する制御部と、系統から単位電力の供給を受けるために必要な買電単位価格と、前記燃料電池が単位電力を発電するために必要な燃料電池単位価格とを取得する取得部とを備える。前記制御部は、前記燃料電池単位価格が前記買電単位価格よりも高い場合に、前記燃料電池の出力が抑制された抑制状態で前記燃料電池を制御する。
【００１０】
第１の特徴において、前記エネルギー管理装置は、太陽電池に接続される。前記取得部は、前記太陽電池によって発電される単位電力の売電単位価格を取得する。前記制御部は、前記燃料電池単位価格が前記売電単位価格よりも高い場合に、前記抑制状態で前記燃料電池を制御する。
【００１１】
第１の特徴において、前記燃料電池の運転によって生じる排熱は、給湯ユニットによって水を温めるために用いられる。前記制御部は、前記排熱の利用効率に基づいて、前記燃料電池単位価格を補正し、補正された燃料電池単位価格を前記燃料電池単位価格として用いる。
【００１２】
第１の特徴において、前記制御部は、前記売電単位価格が前記買電単位価格よりも低い場合に、前記太陽電池によって発電された電力を負荷で優先的に消費する制御を行う。
【００１３】
第１の特徴において、前記取得部は、ネットワークを介して前記買電単位価格を受信する受信部である。
【００１４】
第１の特徴において、前記取得部は、ネットワークを介して前記売電単位価格を受信する受信部である。
【００１５】
第１の特徴において、前記抑制状態は、前記燃料電池の運転を停止した停止状態、或いは、前記燃料電池のアイドル状態である。
【００１６】
第１の特徴において、前記抑制状態は、前記燃料電池の運転を停止した停止状態である。前記制御部は、前記燃料電池の運転停止及び燃料電池の運転再開に必要な価格に基づいて、前記燃料電池単位価格を補正し、補正された燃料電池単位価格を前記燃料電池単位価格として用いる。
【００１７】
第１の特徴において、前記抑制状態は、前記燃料電池のアイドル状態である。前記制御部は、前記アイドル状態の維持に必要な価格に基づいて、前記燃料電池単位価格を補正し、補正された燃料電池単位価格を前記燃料電池単位価格として用いる。
【００１８】
第２の特徴に係るエネルギー管理装置は、燃料電池に接続される。エネルギー管理装置は、前記燃料電池を制御する制御部と、系統から単位電力の供給を受けるために必要な買電単位価格と、前記燃料電池が単位電力を発電するために必要な燃料電池単位価格とを取得する取得部とを備える。前記制御部は、前記燃料電池単位価格が前記買電単位価格よりも高い場合に、前記燃料電池の出力が抑制された抑制状態で前記燃料電池を制御する。
【００１９】
第３の特徴に係る電力管理方法は、燃料電池を備えるエネルギー管理システムに適用される。電力管理方法は、系統から単位電力の供給を受けるために必要な買電単位価格を取得するステップＡと、前記燃料電池が単位電力を発電するために必要な燃料電池単位価格を取得するステップＢと、前記燃料電池単位価格が前記買電単位価格よりも高い場合に、前記燃料電池の出力が抑制された抑制状態で前記燃料電池を制御するステップＣとを備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、燃料電池を適切に制御することによって、電力とガス全体の価格を低減することを可能とするエネルギー管理システム、エネルギー管理装置及び電力管理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、第１実施形態に係る電力管理システム１を示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係るＨＥＭＳ５００を示すブロック図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る発電効率及び排熱利用効率を示す図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る給湯需要及び残湯量を示す図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係るエネルギー管理方法を示すフロー図である。
【図６】図６は、変更例１に係る電力管理システム１を示す図である。
【図７】図７は、変更例1に係るエネルギー管理方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下において、本発明の実施形態に係るエネルギー管理システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、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。
【００２３】
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２４】
［実施形態の概要］
実施形態に係るエネルギー管理システムは、燃料電池を備える。エネルギー管理システムは、前記燃料電池を制御する制御部と、系統から単位電力の供給を受けるために必要な買電単位価格と、前記燃料電池が単位電力を発電するために必要な燃料電池単位価格とを取得する取得部とを備える。前記制御部は、前記燃料電池単位価格が前記買電単位価格よりも高い場合に、前記燃料電池の出力が抑制された抑制状態で前記燃料電池を制御する。
【００２５】
実施形態では、制御部は、燃料電池単位価格が買電単位価格よりも高い場合に、燃料電池の出力が抑制された抑制状態で燃料電池を制御する。従って、燃料電池から出力される電力を用いると、却って価格が高くなるケースが抑制される。
【００２６】
［第１実施形態］
（エネルギー管理システム）
以下において、第１実施形態に係るエネルギー管理システムについて説明する。図１は、第１実施形態に係る電力管理システム１を示す図である。
【００２７】
図１に示すように、電力管理システム１は、ＳＯＦＣユニット１００と、貯湯ユニット２００と、分電盤３００と、負荷４００と、ＨＥＭＳ５００とを有する。
【００２８】
ＳＯＦＣユニット１００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って、電力（例えば、ＤＣ電力）を出力する装置（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）を含むユニットである。
【００２９】
詳細には、ＳＯＦＣユニット１００は、ＳＯＦＣ１１０と、ＳＯＦＣ ＰＣＳ１２０と、熱交換器１３０と、ＳＯＦＣコントローラ１４０とを有する。
【００３０】
ＳＯＦＣ１１０は、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って、電力（例えば、ＤＣ電力）を発電する装置（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）である。ＳＯＦＣ１１０は、燃料電池の一例である。なお、ＳＯＦＣ１１０の発電量は、ＳＯＦＣ１１０に供給されるガス及び空気の量に応じて変化する。なお、ＳＯＦＣ１１０に供給され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。
【００３１】
ＳＯＦＣ ＰＣＳ１２０は、ＳＯＦＣ１１０から出力されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換する。ＳＯＦＣ ＰＣＳ１２０は、電力ライン１２を介してＡＣ電力を分電盤３００に出力する。
【００３２】
熱交換器１３０は、貯湯槽２１０と連結されており、ＳＯＦＣ１１０の運転（発電）によって生じる排熱によって、貯湯槽２１０から供給される水を温める。詳細には、熱交換器１３０は、貯湯槽２１０から供給される水を温めて、温められた湯を貯湯槽２１０に還流する。このように、ＳＯＦＣ１１０の運転（発電）によって生じる排熱は、貯湯槽２１０から供給される水を温めるために用いられる。
【００３３】
ＳＯＦＣコントローラ１４０は、負荷追従運転を行うための制御を行う。具体的には、ＳＯＦＣコントローラ１４０は、ＳＯＦＣユニット１００（ＳＯＦＣ１１０）から出力される電力が負荷４００の消費電力に追従するように、ＳＯＦＣ１１０を制御する。
【００３４】
ＳＯＦＣコントローラ１４０は、系統１０から供給される電力が所定値（例えばゼロ）となるように、ＳＯＦＣユニット１００（ＳＯＦＣ１１０）の目標出力電力を決定する。ＳＯＦＣコントローラ１４０は、ＳＯＦＣユニット１００（ＳＯＦＣ１１０）の出力電力が目標出力電力となるように、ＳＯＦＣ１１０を制御する。
【００３５】
なお、系統１０から供給される電力は、負荷４００の消費電力に応じて変化する。従って、系統１０から供給される電力に応じて目標出力電力を決定するケースであっても、ＳＯＦＣユニット１００（ＳＯＦＣ１１０）の出力電力は、負荷４００の消費電力に追従することに留意すべきである。
【００３６】
或いは、ＳＯＦＣコントローラ１４０は、負荷４００の消費電力と等しい目標出力電力を決定する。ＳＯＦＣコントローラ１４０は、ＳＯＦＣユニット１００（ＳＯＦＣ１１０）の出力電力が目標出力電力となるように、ＳＯＦＣ１１０を制御する。
【００３７】
第１実施形態において、ＳＯＦＣコントローラ１４０は、ＳＯＦＣ１１０の動作温度をＨＥＭＳ５００に通知する。ＳＯＦＣ１１０の動作温度は、例えば、ＳＯＦＣ１１０に併設された温度計によって計測可能である。
【００３８】
貯湯ユニット２００は、熱交換器１３０と連結された貯湯槽２１０を有する。貯湯槽２１０は、ＳＯＦＣ１１０の運転によって生じる排熱によって温められた湯を貯留する。また、貯湯ユニット２００は、熱交換器１３０に供給する水量の調整などによって、貯湯槽２１０の貯湯量を制御する機能を有する。
【００３９】
ここで、貯湯ユニット２００は、ＳＯＦＣコントローラ１４０を経由して、貯湯槽２１０の貯湯量をＨＥＭＳ５００に通知する。なお、「貯湯量」は、温度換算の値（すなわち、貯熱量）と考えてもよい。
【００４０】
分電盤３００は、電力ライン１１を介して系統１０と接続されており、電力ライン１２を介してＳＯＦＣユニット１００と接続されており、電力ライン１３を介して負荷４００と接続される。分電盤３００は、電力ライン１１を介して系統１０から供給される電力及び電力ライン１２を介してＳＯＦＣユニット１００か供給される電力を、電力ライン１３を介して負荷４００に分配する。
【００４１】
第１実施形態では、分電盤３００は、計測部３１０を有する。計測部３１０は、系統１０から供給される電力を計測する。また、計測部３１０は、負荷４００の消費電力を計測する。
【００４２】
なお、複数の負荷４００が設けられている場合には、計測部３１０は、複数の負荷４００の消費電力の合計を計測してもよく、各負荷４００の消費電力を個別に計測してもよい。
【００４３】
ここで、計測部３１０は、ＳＯＦＣユニット１００及びＨＥＭＳ５００に信号線を介して接続されており、ＳＯＦＣユニット１００及びＨＥＭＳ５００に計測値を送信する。
【００４４】
負荷４００は、電力ライン１３を介して供給される電力を消費する装置である。例えば、負荷４００は、冷蔵庫、照明、エアコン、テレビなどの装置を含む。なお、負荷４００は、単数の装置であってもよく、複数の装置を含んでもよい。
【００４５】
ＨＥＭＳ５００は、需要家の電力を管理する装置（ＨＥＭＳ；Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）である。ＨＥＭＳ５００は、ＳＯＦＣユニット１００、分電盤３００（計測部３１０）及び負荷４００に信号線を介して接続される。ＨＥＭＳ５００は、負荷４００の動作モードを制御する機能を有する。ＨＥＭＳ５００は、エネルギー管理装置の一例である。
【００４６】
具体的には、ＨＥＭＳ５００は、図２に示すように、ＨＥＭＳ５００は、受信部５１０と、送信部５２０と、記憶部５３０と、制御部５４０とを有する。
【００４７】
受信部５１０は、ＳＯＦＣコントローラ１４０、分電盤３００（計測部３１０）及び負荷４００から各種情報を受信する。例えば、受信部５１０は、貯湯槽２１０の貯湯量を示す情報をＳＯＦＣコントローラ１４０から受信する。受信部５１０は、系統１０から供給される電力（計測値）又は負荷４００の消費電力（計測値）を計測部３１０から受信してもよい。なお、受信部５１０は、負荷４００の状態（電源ＯＮ／ＯＦＦ、動作モード）を示す負荷状態情報を負荷４００から受信してもよい。
【００４８】
第１実施形態において、貯湯槽２１０の貯湯量を示す情報は、後述する記憶部５３０に蓄積されており、記憶部５３０において、貯湯槽２１０に貯留される湯の使用履歴として管理されることが好ましい。
【００４９】
送信部５２０は、ＳＯＦＣユニット１００及び負荷４００に各種情報を送信する。詳細には、送信部５２０は、ＳＯＦＣ１１０を制御するためのＳＯＦＣ制御信号をＳＯＦＣユニット１００（ＳＯＦＣコントローラ１４０）に送信する。
【００５０】
ここで、ＳＯＦＣ制御信号は、ＳＯＦＣ１１０の出力が抑制された抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御するための信号である。ここで、抑制状態とは、ＳＯＦＣ１１０の運転を停止した状態（以下、停止状態）である。或いは、抑制状態とは、ＳＯＦＣ１１０の状態（アイドル状態）である。すなわち、ＳＯＦＣ制御信号は、ＳＯＦＣ１１０を停止状態に遷移させるための信号、又は、ＳＯＦＣ１１０をアイドル状態に遷移させるための信号である。
【００５１】
なお、アイドル状態とは、ＳＯＦＣ１１０が外部出力可能な温度状態にあり、速やかに送電できる運転モードに切り換わり電気出力できる状態であるが、外部には電力を出力していない状態である。特に、ＳＯＦＣ１１０などの燃料電池の運転には、その構成上、ガスの供給などにおいて多少の電力を要することが知られている。このような運転に必要となる電力だけを自身で生成して賄うことが出来るよう、燃料電池が微弱に運転する状態のことを、アイドル状態と呼ぶ。このようなアイドル状態としておくことで、消費するガスが極力少なくしつつも、燃料電池を完全停止させた場合に比して負荷にて電力を必要としたときの追従性を非常に良好なものとすることが出来る、という利点を有する。
【００５２】
記憶部５３０は、各種情報を記憶する。第１に、記憶部５３０は、系統１０から単位電力の供給を受けるために必要な買電単位価格を記憶する。例えば、買電単位価格は、１ｋＷｈの電力の供給を受けるための価格である。
【００５３】
第２に、記憶部５３０は、ＳＯＦＣ１１０が単位電力を発電するために必要な燃料電池単位価格を記憶する。例えば、１ｋＷｈの電力をＳＯＦＣ１１０が発電するために必要な価格である。
【００５４】
なお、記憶部５３０は、燃料電池単位価格を算出するために必要な情報を記憶していることが好ましい。例えば、記憶部５３０は、ＳＯＦＣ１１０に供給されるガス単位価格を記憶する。ガス単位価格は、例えば、１立方メートルのガスの価格である。
【００５５】
ここで、燃料電池単位価格は、ＳＯＦＣ１１０の発電効率に応じて異なる。例えば、図３に示すように、ＳＯＦＣ１１０の発電効率は、ＳＯＦＣ１１０の出力が小さいほど悪い。言い換えると、ＳＯＦＣ１１０の出力が小さいほど、燃料電池単位価格が上昇する。
【００５６】
第３に、記憶部５３０は、ＳＯＦＣ１１０の排熱利用効率を所定条件毎に記憶する。所定条件は、例えば、時間帯、季節などである。ＳＯＦＣ１１０の排熱利用効率は、図３に示すように、ＳＯＦＣ１１０の出力に依存せずに略一定である。
【００５７】
しかしながら、湯の需要（以下、給湯需要）が貯湯槽２１０に貯留される湯の量（残湯量）よりも少なく、残湯量が所定閾値（例えば、貯湯槽２１０に貯留可能な上限量）に達している場合には、ＳＯＦＣ１１０の排熱が必要とされないことに留意すべきである。
【００５８】
例えば、図４に示すように、１９：００〜２３：００、７：００〜９：００の時間帯においては、給湯需要が存在するが、他の時間帯においては、給湯需要が存在しない。従って、１７：００〜１８：００の時間帯では、残湯量が所定閾値に達しているため、ＳＯＦＣ１１０の排熱が必要とされない。言い換えると、１７：００〜１８：００の時間帯では、ＳＯＦＣ１１０の排熱利用効率は、“０”である。
【００５９】
なお、給湯需要は、貯湯槽２１０に貯留される湯の使用履歴によって予測可能であることに留意すべきである。
【００６０】
制御部５４０は、ＨＥＭＳ５００を制御する。具体的には、制御部５４０は、ＳＯＦＣ１１０の出力を制御する。例えば、制御部５４０は、ＳＯＦＣ１１０の出力が抑制された抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御する。
【００６１】
第１実施形態において、制御部５４０は、燃料電池単位価格が買電単位価格よりも高い場合に、抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御する。但し、燃料電池単位価格は、以下に示すように、他のパラメータによって補正されてもよい。
【００６２】
（ａ）制御部５４０は、排熱利用効率に基づいて、記憶部５３０に記憶された燃料電池単位価格を補正して、補正された燃料電池単位価格が買電単位価格よりも高い場合に、抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御する。例えば、制御部５４０は、排熱利用効率が高い程、燃料電池単位価格を低い価格に補正する。
【００６３】
（ｂ）抑制状態が停止状態であるケースにおいて、制御部５４０は、ＳＯＦＣ１１０の運転停止及びＳＯＦＣ１１０の運転再開に必要な価格に基づいて、記憶部５３０に記憶された燃料電池単位価格を補正して、補正された燃料電池単位価格が買電単位価格よりも高い場合に、抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御する。例えば、制御部５４０は、ＳＯＦＣ１１０の運転停止及びＳＯＦＣ１１０の運転再開に必要な価格が高い程、燃料電池単位価格を低い価格に補正する。
【００６４】
ここで、ＳＯＦＣ１１０の運転停止及びＳＯＦＣ１１０の運転再開に必要な価格は、例えば、運転停止及び運転再開に必要な電力の価格である。
【００６５】
（ｃ）抑制状態がアイドル状態であるケースにおいて、制御部５４０は、ＳＯＦＣ１１０のアイドル状態の維持に必要な価格に基づいて、記憶部５３０に記憶された燃料電池単位価格を補正して、補正された燃料電池単位価格が買電単位価格よりも高い場合に、抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御する。例えば、制御部５４０は、アイドル状態の維持に必要な価格が高い程、燃料電池単位価格を低い価格に補正する。
【００６６】
ここで、アイドル状態の維持に必要な価格は、例えば、アイドル状態においてＳＯＦＣ１１０に供給されるガスの価格である。
【００６７】
なお、制御部５４０は、買電単位価格、燃料電池単位価格、排熱利用効率などの各種情報を記憶部５３０から取得する。
【００６８】
（エネルギー管理方法）
以下において、第１実施形態に係るエネルギー管理方法について説明する。図５は、第１実施形態に係るエネルギー管理方法を示すフロー図である。
【００６９】
図５に示すように、ステップ１０において、ＨＥＭＳ５００は、買電単位価格を取得する。
【００７０】
ステップ２０において、ＨＥＭＳ５００は、燃料電池単位価格を取得する。
【００７１】
ステップ３０において、ＨＥＭＳ５００は、燃料電池単位価格が買電単位価格よりも高いか否かを判定する。ＨＥＭＳ５００は、判定結果が“ＹＥＳ”である場合には、ステップ４０の処理に移る。一方で、ＨＥＭＳ５００は、判定結果が“ＮＯ”である場合には、一連の処理を終了する。
【００７２】
なお、ＨＥＭＳ５００は、買電単位価格と比較される燃料電池単位価格として、各種パラメータによって補正された燃料電池単位価格を用いてもよい。
【００７３】
ステップ４０において、ＨＥＭＳ５００は、ＳＯＦＣ１１０の出力が抑制された抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御する。なお、抑制状態は、停止状態又はアイドル状態である。
【００７４】
（作用及び効果）
第１実施形態では、ＨＥＭＳ５００は、燃料電池単位価格が買電単位価格よりも高い場合に、ＳＯＦＣ１１０の出力が抑制された抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御する。従って、ＳＯＦＣ１１０から出力される電力を用いると、却って価格が高くなるケースが抑制される。
【００７５】
［変更例１］
以下において、第１実施形態の変更例１について説明する。以下においては、第１実施形態に対する相違点について主として説明する。
【００７６】
具体的には、変更例１において、電力管理システム１は、図６に示すように、ＰＶユニット６００を備える。ＰＶユニット６００は、ＰＶ６１０及びＰＶ ＰＣＳ６２０とを有する。
【００７７】
ＰＶ６１０は、太陽光の受光に応じて発電を行う。ＰＶ６１０は、発電されたＤＣ電力を出力する。ＰＶ６１０の発電量は、ＰＶ６１０に照射される日射量に応じて変化する。
【００７８】
ＰＶ ＰＣＳ６２０は、ＰＶ６１０から出力されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換する。ＰＶ ＰＣＳ６２０は、電力ライン１４を介してＡＣ電力を分電盤３００に出力する。
【００７９】
ここで、上述した記憶部５３０は、ＰＶ６１０によって発電される単位電力の売電単位価格を記憶する。例えば、売電単位価格は、１ｋＷｈの電力の売電に対する価格である。
【００８０】
また、上述したＨＥＭＳ５００（制御部５４０）は、燃料電池単位価格が売電単位価格よりも高い場合に、抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御する。但し、燃料電池単位価格は、第１実施形態と同様に、他のパラメータによって補正されてもよい。他のパラメータは、上述したように、排熱利用効率、ＳＯＦＣ１１０の運転停止及びＳＯＦＣ１１０の運転再開に必要な価格、アイドル状態の維持に必要な価格などである。
【００８１】
なお、ＨＥＭＳ５００（制御部５４０）は、売電単位価格、燃料電池単位価格、排熱利用効率などの各種情報を記憶部５３０から取得する。
【００８２】
（エネルギー管理方法）
以下において、変更例１に係るエネルギー管理方法について説明する。図７は、変更例１に係るエネルギー管理方法を示すフロー図である。
【００８３】
図７に示すように、ステップ１１０において、ＨＥＭＳ５００は、売電単位価格を取得する。
【００８４】
ステップ１２０において、ＨＥＭＳ５００は、燃料電池単位価格を取得する。
【００８５】
ステップ１３０において、ＨＥＭＳ５００は、燃料電池単位価格が売電単位価格よりも高いか否かを判定する。ＨＥＭＳ５００は、判定結果が“ＹＥＳ”である場合には、ステップ１４０の処理に移る。一方で、ＨＥＭＳ５００は、判定結果が“ＮＯ”である場合には、一連の処理を終了する。
【００８６】
なお、ＨＥＭＳ５００は、売電単位価格と比較される燃料電池単位価格として、各種パラメータによって補正された燃料電池単位価格を用いてもよい。
【００８７】
ステップ１４０において、ＨＥＭＳ５００は、ＳＯＦＣ１１０の出力が抑制された抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御する。なお、抑制状態は、停止状態又はアイドル状態である。
【００８８】
なお、変更例１においては、ＰＶ６１０によって電力が発電されていることを前提としていることに留意すべきである。
【００８９】
［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、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ろう。
【００９０】
実施形態では、エネルギー管理装置として、ＨＥＭＳ５００を例示した。しかしながら、エネルギー管理装置は、例えば、ＢＥＭＳ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎｅｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）であってもよく、ＦＥＭＳ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎｅｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）であってもよい。
【００９１】
実施形態では、買電単位価格、売電単位価格、燃料電池単位価格、排熱利用効率などの各種情報は、記憶部５３０に記憶されており、ＨＥＭＳ５００（制御部５４０）は、記憶部５３０に記憶された各種情報を取得する。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。買電単位価格、売電単位価格、燃料電池単位価格、排熱利用効率などの各種情報は、ネットワーク（移動体通信網、無線ＬＡＮ、インターネットなど）を介して、受信部５１０によって受信されてもよい。言い換えると、受信部５１０は、買電単位価格、売電単位価格、燃料電池単位価格、排熱利用効率などの各種情報を取得する取得部を構成する。
【００９２】
実施形態では特に触れていないが、ＨＥＭＳ５００（制御部５４０）は、売電単位価格が買電単位価格よりも低い場合に、ＰＶ６１０によって発電された電力を負荷４００で優先的に消費する。すなわち、ＰＶ６１０によって発電された電力を売電せずに負荷４００で消費する。
【００９３】
実施形態では特に触れていないが、第１実施形態と変更例１とを組み合わせてもよい。例えば、燃料電池単位価格が買電単位価格よりも高いという条件（ａ）及び燃料電池単位価格が売電単位価格よりも高いという条件（ｂ）の双方が満たされた場合に、ＨＥＭＳ５００は、ＳＯＦＣ１１０の出力が抑制された抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御してもよい。或いは、条件（ａ）及び条件（ｂ）のいずれかが満たされた場合に、ＨＥＭＳ５００は、ＳＯＦＣ１１０の出力が抑制された抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御してもよい。
【００９４】
実施形態では特に触れていないが、制御部５４０の機能は、ＨＥＭＳ５００以外の装置が有していてもよい。例えば、ＳＯＦＣコントローラ１４０が制御部５４０の機能を有していてもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１…電力管理システム、１０…系統、１１…電力ライン、１２…電力ライン、１３…電力ライン、１４…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、２００…貯湯ユニット、２１０…貯湯槽、３００…分電盤、３１０…計測部、４００…負荷、５００…ＨＥＭＳ、５１０…受信部、５２０…送信部、５３０…記憶部、５４０…制御部、６００…ＰＶユニット、６１０…ＰＶ、６２０…ＰＶ ＰＣＳ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を備えるエネルギー管理システム、エネルギー管理装置及び電力管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、需要家毎に設けられるエネルギー管理装置（例えば、ＨＥＭＳ；Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）によって、需要家に設けられる負荷や需要家に設けられる分散電源などを制御する技術が知られている。
【０００３】
分散電源としては、ＳＯＦＣ（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）などの燃料電池が考えられる。或いは、分散電源としては、太陽光、風力、地熱などのクリーンなエネルギーを利用する発電装置が考えられる。
【０００４】
ここで、燃料電池から供給される電力は、一般的に、需要家に設けられる負荷の消費電力に追従するように制御される。
【０００５】
また、各負荷に電力を供給する電源の種類及び各負荷の稼働時刻を変更することによって、ユーザが選択する価格や二酸化炭素の排出量を削減する技術も提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１０４７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、燃料電池の出力が低下すると、燃料電池の発電効率が低下する。すなわち、燃料電池の出力が低い状態では、燃料電池の発電単価が上昇する。従って、系統から供給される電力及び燃料電池から供給される電力、もしくは他の発電装置による発電電力のいずれを用いる方が適切であるかについて検討すべきである。言い換えると、負荷の消費電力に追従して燃料電池を制御するだけでは、価格面で有利にならないケースが存在する。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、燃料電池を適切に制御することによって、電力とガス全体の価格を低減することを可能とするエネルギー管理システム、エネルギー管理装置及び電力管理方法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】
第１の特徴に係るエネルギー管理システムは、燃料電池を備える。エネルギー管理システムは、前記燃料電池を制御する制御部と、系統から単位電力の供給を受けるために必要な買電単位価格と、前記燃料電池が単位電力を発電するために必要な燃料電池単位価格とを取得する取得部とを備える。前記制御部は、前記燃料電池単位価格が前記買電単位価格よりも高い場合に、前記燃料電池の出力が抑制された抑制状態で前記燃料電池を制御する。
【００１０】
第１の特徴において、前記エネルギー管理装置は、太陽電池に接続される。前記取得部は、前記太陽電池によって発電される単位電力の売電単位価格を取得する。前記制御部は、前記燃料電池単位価格が前記売電単位価格よりも高い場合に、前記抑制状態で前記燃料電池を制御する。
【００１１】
第１の特徴において、前記燃料電池の運転によって生じる排熱は、給湯ユニットによって水を温めるために用いられる。前記制御部は、前記排熱の利用効率に基づいて、前記燃料電池単位価格を補正し、補正された燃料電池単位価格を前記燃料電池単位価格として用いる。
【００１２】
第１の特徴において、前記制御部は、前記売電単位価格が前記買電単位価格よりも低い場合に、前記太陽電池によって発電された電力を負荷で優先的に消費する制御を行う。
【００１３】
第１の特徴において、前記取得部は、ネットワークを介して前記買電単位価格を受信する受信部である。
【００１４】
第１の特徴において、前記取得部は、ネットワークを介して前記売電単位価格を受信する受信部である。
【００１５】
第１の特徴において、前記抑制状態は、前記燃料電池の運転を停止した停止状態、或いは、前記燃料電池のアイドル状態である。
【００１６】
第１の特徴において、前記抑制状態は、前記燃料電池の運転を停止した停止状態である。前記制御部は、前記燃料電池の運転停止及び燃料電池の運転再開に必要な価格に基づいて、前記燃料電池単位価格を補正し、補正された燃料電池単位価格を前記燃料電池単位価格として用いる。
【００１７】
第１の特徴において、前記抑制状態は、前記燃料電池のアイドル状態である。前記制御部は、前記アイドル状態の維持に必要な価格に基づいて、前記燃料電池単位価格を補正し、補正された燃料電池単位価格を前記燃料電池単位価格として用いる。
【００１８】
第２の特徴に係るエネルギー管理装置は、燃料電池に接続される。エネルギー管理装置は、前記燃料電池を制御する制御部と、系統から単位電力の供給を受けるために必要な買電単位価格と、前記燃料電池が単位電力を発電するために必要な燃料電池単位価格とを取得する取得部とを備える。前記制御部は、前記燃料電池単位価格が前記買電単位価格よりも高い場合に、前記燃料電池の出力が抑制された抑制状態で前記燃料電池を制御する。
【００１９】
第３の特徴に係る電力管理方法は、燃料電池を備えるエネルギー管理システムに適用される。電力管理方法は、系統から単位電力の供給を受けるために必要な買電単位価格を取得するステップＡと、前記燃料電池が単位電力を発電するために必要な燃料電池単位価格を取得するステップＢと、前記燃料電池単位価格が前記買電単位価格よりも高い場合に、前記燃料電池の出力が抑制された抑制状態で前記燃料電池を制御するステップＣとを備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、燃料電池を適切に制御することによって、電力とガス全体の価格を低減することを可能とするエネルギー管理システム、エネルギー管理装置及び電力管理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、第１実施形態に係る電力管理システム１を示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係るＨＥＭＳ５００を示すブロック図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る発電効率及び排熱利用効率を示す図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る給湯需要及び残湯量を示す図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係るエネルギー管理方法を示すフロー図である。
【図６】図６は、変更例１に係る電力管理システム１を示す図である。
【図７】図７は、変更例1に係るエネルギー管理方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下において、本発明の実施形態に係るエネルギー管理システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、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。
【００２３】
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２４】
［実施形態の概要］
実施形態に係るエネルギー管理システムは、燃料電池を備える。エネルギー管理システムは、前記燃料電池を制御する制御部と、系統から単位電力の供給を受けるために必要な買電単位価格と、前記燃料電池が単位電力を発電するために必要な燃料電池単位価格とを取得する取得部とを備える。前記制御部は、前記燃料電池単位価格が前記買電単位価格よりも高い場合に、前記燃料電池の出力が抑制された抑制状態で前記燃料電池を制御する。
【００２５】
実施形態では、制御部は、燃料電池単位価格が買電単位価格よりも高い場合に、燃料電池の出力が抑制された抑制状態で燃料電池を制御する。従って、燃料電池から出力される電力を用いると、却って価格が高くなるケースが抑制される。
【００２６】
［第１実施形態］
（エネルギー管理システム）
以下において、第１実施形態に係るエネルギー管理システムについて説明する。図１は、第１実施形態に係る電力管理システム１を示す図である。
【００２７】
図１に示すように、電力管理システム１は、ＳＯＦＣユニット１００と、貯湯ユニット２００と、分電盤３００と、負荷４００と、ＨＥＭＳ５００とを有する。
【００２８】
ＳＯＦＣユニット１００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って、電力（例えば、ＤＣ電力）を出力する装置（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）を含むユニットである。
【００２９】
詳細には、ＳＯＦＣユニット１００は、ＳＯＦＣ１１０と、ＳＯＦＣ ＰＣＳ１２０と、熱交換器１３０と、ＳＯＦＣコントローラ１４０とを有する。
【００３０】
ＳＯＦＣ１１０は、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って、電力（例えば、ＤＣ電力）を発電する装置（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）である。ＳＯＦＣ１１０は、燃料電池の一例である。なお、ＳＯＦＣ１１０の発電量は、ＳＯＦＣ１１０に供給されるガス及び空気の量に応じて変化する。なお、ＳＯＦＣ１１０に供給され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。
【００３１】
ＳＯＦＣ ＰＣＳ１２０は、ＳＯＦＣ１１０から出力されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換する。ＳＯＦＣ ＰＣＳ１２０は、電力ライン１２を介してＡＣ電力を分電盤３００に出力する。
【００３２】
熱交換器１３０は、貯湯槽２１０と連結されており、ＳＯＦＣ１１０の運転（発電）によって生じる排熱によって、貯湯槽２１０から供給される水を温める。詳細には、熱交換器１３０は、貯湯槽２１０から供給される水を温めて、温められた湯を貯湯槽２１０に還流する。このように、ＳＯＦＣ１１０の運転（発電）によって生じる排熱は、貯湯槽２１０から供給される水を温めるために用いられる。
【００３３】
ＳＯＦＣコントローラ１４０は、負荷追従運転を行うための制御を行う。具体的には、ＳＯＦＣコントローラ１４０は、ＳＯＦＣユニット１００（ＳＯＦＣ１１０）から出力される電力が負荷４００の消費電力に追従するように、ＳＯＦＣ１１０を制御する。
【００３４】
ＳＯＦＣコントローラ１４０は、系統１０から供給される電力が所定値（例えばゼロ）となるように、ＳＯＦＣユニット１００（ＳＯＦＣ１１０）の目標出力電力を決定する。ＳＯＦＣコントローラ１４０は、ＳＯＦＣユニット１００（ＳＯＦＣ１１０）の出力電力が目標出力電力となるように、ＳＯＦＣ１１０を制御する。
【００３５】
なお、系統１０から供給される電力は、負荷４００の消費電力に応じて変化する。従って、系統１０から供給される電力に応じて目標出力電力を決定するケースであっても、ＳＯＦＣユニット１００（ＳＯＦＣ１１０）の出力電力は、負荷４００の消費電力に追従することに留意すべきである。
【００３６】
或いは、ＳＯＦＣコントローラ１４０は、負荷４００の消費電力と等しい目標出力電力を決定する。ＳＯＦＣコントローラ１４０は、ＳＯＦＣユニット１００（ＳＯＦＣ１１０）の出力電力が目標出力電力となるように、ＳＯＦＣ１１０を制御する。
【００３７】
第１実施形態において、ＳＯＦＣコントローラ１４０は、ＳＯＦＣ１１０の動作温度をＨＥＭＳ５００に通知する。ＳＯＦＣ１１０の動作温度は、例えば、ＳＯＦＣ１１０に併設された温度計によって計測可能である。
【００３８】
貯湯ユニット２００は、熱交換器１３０と連結された貯湯槽２１０を有する。貯湯槽２１０は、ＳＯＦＣ１１０の運転によって生じる排熱によって温められた湯を貯留する。また、貯湯ユニット２００は、熱交換器１３０に供給する水量の調整などによって、貯湯槽２１０の貯湯量を制御する機能を有する。
【００３９】
ここで、貯湯ユニット２００は、ＳＯＦＣコントローラ１４０を経由して、貯湯槽２１０の貯湯量をＨＥＭＳ５００に通知する。なお、「貯湯量」は、温度換算の値（すなわち、貯熱量）と考えてもよい。
【００４０】
分電盤３００は、電力ライン１１を介して系統１０と接続されており、電力ライン１２を介してＳＯＦＣユニット１００と接続されており、電力ライン１３を介して負荷４００と接続される。分電盤３００は、電力ライン１１を介して系統１０から供給される電力及び電力ライン１２を介してＳＯＦＣユニット１００か供給される電力を、電力ライン１３を介して負荷４００に分配する。
【００４１】
第１実施形態では、分電盤３００は、計測部３１０を有する。計測部３１０は、系統１０から供給される電力を計測する。また、計測部３１０は、負荷４００の消費電力を計測する。
【００４２】
なお、複数の負荷４００が設けられている場合には、計測部３１０は、複数の負荷４００の消費電力の合計を計測してもよく、各負荷４００の消費電力を個別に計測してもよい。
【００４３】
ここで、計測部３１０は、ＳＯＦＣユニット１００及びＨＥＭＳ５００に信号線を介して接続されており、ＳＯＦＣユニット１００及びＨＥＭＳ５００に計測値を送信する。
【００４４】
負荷４００は、電力ライン１３を介して供給される電力を消費する装置である。例えば、負荷４００は、冷蔵庫、照明、エアコン、テレビなどの装置を含む。なお、負荷４００は、単数の装置であってもよく、複数の装置を含んでもよい。
【００４５】
ＨＥＭＳ５００は、需要家の電力を管理する装置（ＨＥＭＳ；Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）である。ＨＥＭＳ５００は、ＳＯＦＣユニット１００、分電盤３００（計測部３１０）及び負荷４００に信号線を介して接続される。ＨＥＭＳ５００は、負荷４００の動作モードを制御する機能を有する。ＨＥＭＳ５００は、エネルギー管理装置の一例である。
【００４６】
具体的には、ＨＥＭＳ５００は、図２に示すように、ＨＥＭＳ５００は、受信部５１０と、送信部５２０と、記憶部５３０と、制御部５４０とを有する。
【００４７】
受信部５１０は、ＳＯＦＣコントローラ１４０、分電盤３００（計測部３１０）及び負荷４００から各種情報を受信する。例えば、受信部５１０は、貯湯槽２１０の貯湯量を示す情報をＳＯＦＣコントローラ１４０から受信する。受信部５１０は、系統１０から供給される電力（計測値）又は負荷４００の消費電力（計測値）を計測部３１０から受信してもよい。なお、受信部５１０は、負荷４００の状態（電源ＯＮ／ＯＦＦ、動作モード）を示す負荷状態情報を負荷４００から受信してもよい。
【００４８】
第１実施形態において、貯湯槽２１０の貯湯量を示す情報は、後述する記憶部５３０に蓄積されており、記憶部５３０において、貯湯槽２１０に貯留される湯の使用履歴として管理されることが好ましい。
【００４９】
送信部５２０は、ＳＯＦＣユニット１００及び負荷４００に各種情報を送信する。詳細には、送信部５２０は、ＳＯＦＣ１１０を制御するためのＳＯＦＣ制御信号をＳＯＦＣユニット１００（ＳＯＦＣコントローラ１４０）に送信する。
【００５０】
ここで、ＳＯＦＣ制御信号は、ＳＯＦＣ１１０の出力が抑制された抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御するための信号である。ここで、抑制状態とは、ＳＯＦＣ１１０の運転を停止した状態（以下、停止状態）である。或いは、抑制状態とは、ＳＯＦＣ１１０の状態（アイドル状態）である。すなわち、ＳＯＦＣ制御信号は、ＳＯＦＣ１１０を停止状態に遷移させるための信号、又は、ＳＯＦＣ１１０をアイドル状態に遷移させるための信号である。
【００５１】
なお、アイドル状態とは、ＳＯＦＣ１１０が外部出力可能な温度状態にあり、速やかに送電できる運転モードに切り換わり電気出力できる状態であるが、外部には電力を出力していない状態である。特に、ＳＯＦＣ１１０などの燃料電池の運転には、その構成上、ガスの供給などにおいて多少の電力を要することが知られている。このような運転に必要となる電力だけを自身で生成して賄うことが出来るよう、燃料電池が微弱に運転する状態のことを、アイドル状態と呼ぶ。このようなアイドル状態としておくことで、消費するガスが極力少なくしつつも、燃料電池を完全停止させた場合に比して負荷にて電力を必要としたときの追従性を非常に良好なものとすることが出来る、という利点を有する。
【００５２】
記憶部５３０は、各種情報を記憶する。第１に、記憶部５３０は、系統１０から単位電力の供給を受けるために必要な買電単位価格を記憶する。例えば、買電単位価格は、１ｋＷｈの電力の供給を受けるための価格である。
【００５３】
第２に、記憶部５３０は、ＳＯＦＣ１１０が単位電力を発電するために必要な燃料電池単位価格を記憶する。例えば、１ｋＷｈの電力をＳＯＦＣ１１０が発電するために必要な価格である。
【００５４】
なお、記憶部５３０は、燃料電池単位価格を算出するために必要な情報を記憶していることが好ましい。例えば、記憶部５３０は、ＳＯＦＣ１１０に供給されるガス単位価格を記憶する。ガス単位価格は、例えば、１立方メートルのガスの価格である。
【００５５】
ここで、燃料電池単位価格は、ＳＯＦＣ１１０の発電効率に応じて異なる。例えば、図３に示すように、ＳＯＦＣ１１０の発電効率は、ＳＯＦＣ１１０の出力が小さいほど悪い。言い換えると、ＳＯＦＣ１１０の出力が小さいほど、燃料電池単位価格が上昇する。
【００５６】
第３に、記憶部５３０は、ＳＯＦＣ１１０の排熱利用効率を所定条件毎に記憶する。所定条件は、例えば、時間帯、季節などである。ＳＯＦＣ１１０の排熱利用効率は、図３に示すように、ＳＯＦＣ１１０の出力に依存せずに略一定である。
【００５７】
しかしながら、湯の需要（以下、給湯需要）が貯湯槽２１０に貯留される湯の量（残湯量）よりも少なく、残湯量が所定閾値（例えば、貯湯槽２１０に貯留可能な上限量）に達している場合には、ＳＯＦＣ１１０の排熱が必要とされないことに留意すべきである。
【００５８】
例えば、図４に示すように、１９：００〜２３：００、７：００〜９：００の時間帯においては、給湯需要が存在するが、他の時間帯においては、給湯需要が存在しない。従って、１７：００〜１８：００の時間帯では、残湯量が所定閾値に達しているため、ＳＯＦＣ１１０の排熱が必要とされない。言い換えると、１７：００〜１８：００の時間帯では、ＳＯＦＣ１１０の排熱利用効率は、“０”である。
【００５９】
なお、給湯需要は、貯湯槽２１０に貯留される湯の使用履歴によって予測可能であることに留意すべきである。
【００６０】
制御部５４０は、ＨＥＭＳ５００を制御する。具体的には、制御部５４０は、ＳＯＦＣ１１０の出力を制御する。例えば、制御部５４０は、ＳＯＦＣ１１０の出力が抑制された抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御する。
【００６１】
第１実施形態において、制御部５４０は、燃料電池単位価格が買電単位価格よりも高い場合に、抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御する。但し、燃料電池単位価格は、以下に示すように、他のパラメータによって補正されてもよい。
【００６２】
（ａ）制御部５４０は、排熱利用効率に基づいて、記憶部５３０に記憶された燃料電池単位価格を補正して、補正された燃料電池単位価格が買電単位価格よりも高い場合に、抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御する。例えば、制御部５４０は、排熱利用効率が高い程、燃料電池単位価格を低い価格に補正する。
【００６３】
（ｂ）抑制状態が停止状態であるケースにおいて、制御部５４０は、ＳＯＦＣ１１０の運転停止及びＳＯＦＣ１１０の運転再開に必要な価格に基づいて、記憶部５３０に記憶された燃料電池単位価格を補正して、補正された燃料電池単位価格が買電単位価格よりも高い場合に、抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御する。例えば、制御部５４０は、ＳＯＦＣ１１０の運転停止及びＳＯＦＣ１１０の運転再開に必要な価格が高い程、燃料電池単位価格を低い価格に補正する。
【００６４】
ここで、ＳＯＦＣ１１０の運転停止及びＳＯＦＣ１１０の運転再開に必要な価格は、例えば、運転停止及び運転再開に必要な電力の価格である。
【００６５】
（ｃ）抑制状態がアイドル状態であるケースにおいて、制御部５４０は、ＳＯＦＣ１１０のアイドル状態の維持に必要な価格に基づいて、記憶部５３０に記憶された燃料電池単位価格を補正して、補正された燃料電池単位価格が買電単位価格よりも高い場合に、抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御する。例えば、制御部５４０は、アイドル状態の維持に必要な価格が高い程、燃料電池単位価格を低い価格に補正する。
【００６６】
ここで、アイドル状態の維持に必要な価格は、例えば、アイドル状態においてＳＯＦＣ１１０に供給されるガスの価格である。
【００６７】
なお、制御部５４０は、買電単位価格、燃料電池単位価格、排熱利用効率などの各種情報を記憶部５３０から取得する。
【００６８】
（エネルギー管理方法）
以下において、第１実施形態に係るエネルギー管理方法について説明する。図５は、第１実施形態に係るエネルギー管理方法を示すフロー図である。
【００６９】
図５に示すように、ステップ１０において、ＨＥＭＳ５００は、買電単位価格を取得する。
【００７０】
ステップ２０において、ＨＥＭＳ５００は、燃料電池単位価格を取得する。
【００７１】
ステップ３０において、ＨＥＭＳ５００は、燃料電池単位価格が買電単位価格よりも高いか否かを判定する。ＨＥＭＳ５００は、判定結果が“ＹＥＳ”である場合には、ステップ４０の処理に移る。一方で、ＨＥＭＳ５００は、判定結果が“ＮＯ”である場合には、一連の処理を終了する。
【００７２】
なお、ＨＥＭＳ５００は、買電単位価格と比較される燃料電池単位価格として、各種パラメータによって補正された燃料電池単位価格を用いてもよい。
【００７３】
ステップ４０において、ＨＥＭＳ５００は、ＳＯＦＣ１１０の出力が抑制された抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御する。なお、抑制状態は、停止状態又はアイドル状態である。
【００７４】
（作用及び効果）
第１実施形態では、ＨＥＭＳ５００は、燃料電池単位価格が買電単位価格よりも高い場合に、ＳＯＦＣ１１０の出力が抑制された抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御する。従って、ＳＯＦＣ１１０から出力される電力を用いると、却って価格が高くなるケースが抑制される。
【００７５】
［変更例１］
以下において、第１実施形態の変更例１について説明する。以下においては、第１実施形態に対する相違点について主として説明する。
【００７６】
具体的には、変更例１において、電力管理システム１は、図６に示すように、ＰＶユニット６００を備える。ＰＶユニット６００は、ＰＶ６１０及びＰＶ ＰＣＳ６２０とを有する。
【００７７】
ＰＶ６１０は、太陽光の受光に応じて発電を行う。ＰＶ６１０は、発電されたＤＣ電力を出力する。ＰＶ６１０の発電量は、ＰＶ６１０に照射される日射量に応じて変化する。
【００７８】
ＰＶ ＰＣＳ６２０は、ＰＶ６１０から出力されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換する。ＰＶ ＰＣＳ６２０は、電力ライン１４を介してＡＣ電力を分電盤３００に出力する。
【００７９】
ここで、上述した記憶部５３０は、ＰＶ６１０によって発電される単位電力の売電単位価格を記憶する。例えば、売電単位価格は、１ｋＷｈの電力の売電に対する価格である。
【００８０】
また、上述したＨＥＭＳ５００（制御部５４０）は、燃料電池単位価格が売電単位価格よりも高い場合に、抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御する。但し、燃料電池単位価格は、第１実施形態と同様に、他のパラメータによって補正されてもよい。他のパラメータは、上述したように、排熱利用効率、ＳＯＦＣ１１０の運転停止及びＳＯＦＣ１１０の運転再開に必要な価格、アイドル状態の維持に必要な価格などである。
【００８１】
なお、ＨＥＭＳ５００（制御部５４０）は、売電単位価格、燃料電池単位価格、排熱利用効率などの各種情報を記憶部５３０から取得する。
【００８２】
（エネルギー管理方法）
以下において、変更例１に係るエネルギー管理方法について説明する。図７は、変更例１に係るエネルギー管理方法を示すフロー図である。
【００８３】
図７に示すように、ステップ１１０において、ＨＥＭＳ５００は、売電単位価格を取得する。
【００８４】
ステップ１２０において、ＨＥＭＳ５００は、燃料電池単位価格を取得する。
【００８５】
ステップ１３０において、ＨＥＭＳ５００は、燃料電池単位価格が売電単位価格よりも高いか否かを判定する。ＨＥＭＳ５００は、判定結果が“ＹＥＳ”である場合には、ステップ１４０の処理に移る。一方で、ＨＥＭＳ５００は、判定結果が“ＮＯ”である場合には、一連の処理を終了する。
【００８６】
なお、ＨＥＭＳ５００は、売電単位価格と比較される燃料電池単位価格として、各種パラメータによって補正された燃料電池単位価格を用いてもよい。
【００８７】
ステップ１４０において、ＨＥＭＳ５００は、ＳＯＦＣ１１０の出力が抑制された抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御する。なお、抑制状態は、停止状態又はアイドル状態である。
【００８８】
なお、変更例１においては、ＰＶ６１０によって電力が発電されていることを前提としていることに留意すべきである。
【００８９】
［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、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ろう。
【００９０】
実施形態では、エネルギー管理装置として、ＨＥＭＳ５００を例示した。しかしながら、エネルギー管理装置は、例えば、ＢＥＭＳ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎｅｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）であってもよく、ＦＥＭＳ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎｅｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）であってもよい。
【００９１】
実施形態では、買電単位価格、売電単位価格、燃料電池単位価格、排熱利用効率などの各種情報は、記憶部５３０に記憶されており、ＨＥＭＳ５００（制御部５４０）は、記憶部５３０に記憶された各種情報を取得する。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。買電単位価格、売電単位価格、燃料電池単位価格、排熱利用効率などの各種情報は、ネットワーク（移動体通信網、無線ＬＡＮ、インターネットなど）を介して、受信部５１０によって受信されてもよい。言い換えると、受信部５１０は、買電単位価格、売電単位価格、燃料電池単位価格、排熱利用効率などの各種情報を取得する取得部を構成する。
【００９２】
実施形態では特に触れていないが、ＨＥＭＳ５００（制御部５４０）は、売電単位価格が買電単位価格よりも低い場合に、ＰＶ６１０によって発電された電力を負荷４００で優先的に消費する。すなわち、ＰＶ６１０によって発電された電力を売電せずに負荷４００で消費する。
【００９３】
実施形態では特に触れていないが、第１実施形態と変更例１とを組み合わせてもよい。例えば、燃料電池単位価格が買電単位価格よりも高いという条件（ａ）及び燃料電池単位価格が売電単位価格よりも高いという条件（ｂ）の双方が満たされた場合に、ＨＥＭＳ５００は、ＳＯＦＣ１１０の出力が抑制された抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御してもよい。或いは、条件（ａ）及び条件（ｂ）のいずれかが満たされた場合に、ＨＥＭＳ５００は、ＳＯＦＣ１１０の出力が抑制された抑制状態でＳＯＦＣ１１０を制御してもよい。
【００９４】
実施形態では特に触れていないが、制御部５４０の機能は、ＨＥＭＳ５００以外の装置が有していてもよい。例えば、ＳＯＦＣコントローラ１４０が制御部５４０の機能を有していてもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１…電力管理システム、１０…系統、１１…電力ライン、１２…電力ライン、１３…電力ライン、１４…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、２００…貯湯ユニット、２１０…貯湯槽、３００…分電盤、３１０…計測部、４００…負荷、５００…ＨＥＭＳ、５１０…受信部、５２０…送信部、５３０…記憶部、５４０…制御部、６００…ＰＶユニット、６１０…ＰＶ、６２０…ＰＶ ＰＣＳ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を備えるエネルギー管理システムであって、
前記燃料電池を制御する制御部と、
系統から単位電力の供給を受けるために必要な買電単位価格と、前記燃料電池が単位電力を発電するために必要な燃料電池単位価格とを取得する取得部とを備え、
前記制御部は、前記燃料電池単位価格が前記買電単位価格よりも高い場合に、前記燃料電池の出力が抑制された抑制状態で前記燃料電池を制御することを特徴とするエネルギー管理システム。
【請求項２】
前記エネルギー管理装置は、太陽電池に接続されており、
前記取得部は、前記太陽電池によって発電される単位電力の売電単位価格を取得し、
前記制御部は、前記燃料電池単位価格が前記売電単位価格よりも高い場合に、前記抑制状態で前記燃料電池を制御することを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
【請求項３】
前記燃料電池の運転によって生じる排熱は、給湯ユニットによって水を温めるために用いられており、
前記制御部は、前記排熱の利用効率に基づいて、前記燃料電池単位価格を補正し、補正された燃料電池単位価格を前記燃料電池単位価格として用いることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記売電単位価格が前記買電単位価格よりも低い場合に、前記太陽電池によって発電された電力を負荷で優先的に消費する制御を行うことを特徴とする請求項２に記載のエネルギー管理システム。
【請求項５】
前記取得部は、ネットワークを介して前記買電単位価格を受信する受信部であることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
【請求項６】
前記取得部は、ネットワークを介して前記売電単位価格を受信する受信部であることを特徴とする請求項２に記載のエネルギー管理システム。
【請求項７】
前記抑制状態は、前記燃料電池の運転を停止した停止状態、或いは、前記燃料電池のアイドル状態であることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
【請求項８】
前記抑制状態は、前記燃料電池の運転を停止した停止状態であり、
前記制御部は、前記燃料電池の運転停止及び燃料電池の運転再開に必要な価格に基づいて、前記燃料電池単位価格を補正し、補正された燃料電池単位価格を前記燃料電池単位価格として用いることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
【請求項９】
前記抑制状態は、前記燃料電池のアイドル状態であり、
前記制御部は、前記アイドル状態の維持に必要な価格に基づいて、前記燃料電池単位価格を補正し、補正された燃料電池単位価格を前記燃料電池単位価格として用いることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
【請求項１０】
燃料電池に接続されたエネルギー管理装置であって、
前記燃料電池を制御する制御部と、
系統から単位電力の供給を受けるために必要な買電単位価格と、前記燃料電池が単位電力を発電するために必要な燃料電池単位価格とを取得する取得部とを備え、
前記制御部は、前記燃料電池単位価格が前記買電単位価格よりも高い場合に、前記燃料電池の出力が抑制された抑制状態で前記燃料電池を制御することを特徴とするエネルギー管理装置。
【請求項１１】
燃料電池を備えるエネルギー管理システムに適用される電力管理方法であって、
系統から単位電力の供給を受けるために必要な買電単位価格を取得するステップＡと、
前記燃料電池が単位電力を発電するために必要な燃料電池単位価格を取得するステップＢと、
前記燃料電池単位価格が前記買電単位価格よりも高い場合に、前記燃料電池の出力が抑制された抑制状態で前記燃料電池を制御するステップＣとを備えることを特徴とする電力管理方法。
【請求項１】
燃料電池を備えるエネルギー管理システムであって、
前記燃料電池を制御する制御部と、
系統から単位電力の供給を受けるために必要な買電単位価格と、前記燃料電池が単位電力を発電するために必要な燃料電池単位価格とを取得する取得部とを備え、
前記制御部は、前記燃料電池単位価格が前記買電単位価格よりも高い場合に、前記燃料電池の出力が抑制された抑制状態で前記燃料電池を制御することを特徴とするエネルギー管理システム。
【請求項２】
前記エネルギー管理装置は、太陽電池に接続されており、
前記取得部は、前記太陽電池によって発電される単位電力の売電単位価格を取得し、
前記制御部は、前記燃料電池単位価格が前記売電単位価格よりも高い場合に、前記抑制状態で前記燃料電池を制御することを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
【請求項３】
前記燃料電池の運転によって生じる排熱は、給湯ユニットによって水を温めるために用いられており、
前記制御部は、前記排熱の利用効率に基づいて、前記燃料電池単位価格を補正し、補正された燃料電池単位価格を前記燃料電池単位価格として用いることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記売電単位価格が前記買電単位価格よりも低い場合に、前記太陽電池によって発電された電力を負荷で優先的に消費する制御を行うことを特徴とする請求項２に記載のエネルギー管理システム。
【請求項５】
前記取得部は、ネットワークを介して前記買電単位価格を受信する受信部であることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
【請求項６】
前記取得部は、ネットワークを介して前記売電単位価格を受信する受信部であることを特徴とする請求項２に記載のエネルギー管理システム。
【請求項７】
前記抑制状態は、前記燃料電池の運転を停止した停止状態、或いは、前記燃料電池のアイドル状態であることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
【請求項８】
前記抑制状態は、前記燃料電池の運転を停止した停止状態であり、
前記制御部は、前記燃料電池の運転停止及び燃料電池の運転再開に必要な価格に基づいて、前記燃料電池単位価格を補正し、補正された燃料電池単位価格を前記燃料電池単位価格として用いることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
【請求項９】
前記抑制状態は、前記燃料電池のアイドル状態であり、
前記制御部は、前記アイドル状態の維持に必要な価格に基づいて、前記燃料電池単位価格を補正し、補正された燃料電池単位価格を前記燃料電池単位価格として用いることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
【請求項１０】
燃料電池に接続されたエネルギー管理装置であって、
前記燃料電池を制御する制御部と、
系統から単位電力の供給を受けるために必要な買電単位価格と、前記燃料電池が単位電力を発電するために必要な燃料電池単位価格とを取得する取得部とを備え、
前記制御部は、前記燃料電池単位価格が前記買電単位価格よりも高い場合に、前記燃料電池の出力が抑制された抑制状態で前記燃料電池を制御することを特徴とするエネルギー管理装置。
【請求項１１】
燃料電池を備えるエネルギー管理システムに適用される電力管理方法であって、
系統から単位電力の供給を受けるために必要な買電単位価格を取得するステップＡと、
前記燃料電池が単位電力を発電するために必要な燃料電池単位価格を取得するステップＢと、
前記燃料電池単位価格が前記買電単位価格よりも高い場合に、前記燃料電池の出力が抑制された抑制状態で前記燃料電池を制御するステップＣとを備えることを特徴とする電力管理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−７４７５９（Ｐ２０１３−７４７５９Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１３５６６（Ｐ２０１１−２１３５６６）
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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