JP7797272B2

JP7797272B2 - 電源管理システム

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Publication number: JP7797272B2
Application number: JP2022050093A
Authority: JP
Inventors: 和徹南
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2022-03-25
Filing date: 2022-03-25
Publication date: 2026-01-13
Anticipated expiration: 2042-03-25
Also published as: JP2023142948A

Description

本発明は、複数の施設の夫々に設置される電源装置と、施設に設置される装置との間で当該施設の外部の遠隔地から通信を行うことができる管理装置とを備える電源管理システムに関する。

特許文献１に開示されているように、バーチャルパワープラント（VPP:Virtual Power Plant）という概念に基づいて、複数の施設及び電源装置と管理装置とを有する電源管理システムが提案されている。

電源管理システムにおいて、調整力の供出指令を管理装置が受信すると、管理装置は、供出の当日に各施設の電源装置の調整力を電力系統に供出する。このように、分散して配置された複数の施設及び電源装置を管理装置によってまとめることにより、複数の施設及び電源装置を、一つの発電所や消費市場として機能させることができる。

特開２０１８－１２５９０７号公報

前述のような施設及び電源装置としては、発電に伴う排熱を回収して蓄熱する蓄熱部を有するものが多くある。例えば電源装置の一例である燃料電池装置では、蓄熱部として、排熱により水を加熱して給湯用の湯水として蓄えておき、蓄えた湯水を施設の各部に供給するように構成されたものがある。

この場合、蓄熱部の容量には限度があるので、電源管理システムにおいて、受電点電力を下げる場合、電源装置の出力電力の増加操作が行われて、蓄熱部での蓄熱が限度に達した後は、電源装置が発電を続行しても、蓄熱部での蓄熱ができない。受電点電力を上げる場合、蓄熱部での蓄熱が十分ではない状態で、電源装置の出力電力の減少操作が行われると、蓄熱部での蓄熱が不足する状態を招くことがある。

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、電源装置の排熱の回収及び蓄熱部の蓄熱を無駄なく行いながら、各施設の受電点電力の下げ及び上げが適切に行える電源管理システムを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る電源管理システムの特徴構成は、複数の施設の夫々に設置される電源装置と、前記施設に設置される装置との間で当該施設の外部の遠隔地から通信を行うことができる管理装置とを備え、
前記施設には、前記電源装置と、電力負荷装置と、熱を蓄える蓄熱部と、前記蓄熱部に蓄えられている熱を消費する熱負荷装置と、前記蓄熱部の蓄熱量を検出する蓄熱検出部とが設けられ、電力系統に接続される電力線に前記電源装置と前記電力負荷装置とが接続され、前記蓄熱部は、前記電源装置の運転に伴って発生する熱を蓄えることができるように構成される電源管理システムであって、
複数の前記施設の少なくとも一つには、蓄熱用加熱装置が更に設けられ、前記電力系統に接続される前記電力線に前記蓄熱用加熱装置が接続され、前記蓄熱部は、前記蓄熱用加熱装置が電力を消費して発生する熱を蓄えることができるように構成され、
前記管理装置は、
前記施設における電力及び熱の需給状態を示す需給情報を取得し、
前記施設に対して当該施設の受電点電力を増減させることに関する調整力を供出させる場合、複数の前記施設が合わせて供出する必要がある合計の調整力を、前記需給情報に基づいて複数の前記施設に分配し、分配後の調整力の割り当て値に応じた制御指令を複数の前記施設に対して送信する指令送信処理を行う点にある。

上記特徴構成によれば、複数の施設が合わせて供出する必要がある合計の調整力は、施設における電力及び熱の需給状態を示す需給情報に基づいて複数の施設に分配される。
従って、電源装置の排熱の回収及び蓄熱部の蓄熱を無駄なく行いながら、各施設の受電点電力の下げ及び上げが適切に行える電源管理システムが提供される。

本発明に係る電源管理システムの別の特徴構成は、前記管理装置は、前記指令送信処理において、前記蓄熱用加熱装置が設けられている前記施設には、前記制御指令として、前記調整力の割り当て値に応じた、前記電源装置の出力電力を定める電源制御指令及び前記蓄熱用加熱装置の消費電力を定める加熱制御指令の少なくとも一方を送信し、前記蓄熱用加熱装置が設けられていない前記施設には、前記制御指令として、前記調整力の割り当て値に応じた前記電源制御指令を送信する点にある。

上記特徴構成によれば、管理装置は、指令送信処理において、蓄熱用加熱装置が設けられている施設には、制御指令として、調整力の割り当て値に応じた電源装置の出力電力を定める電源制御指令及び蓄熱用加熱装置の消費電力を定める加熱制御指令の少なくとも一方を送信する。つまり、管理装置は、電源装置に対する電源制御指令及び蓄熱用加熱装置に対する加熱制御指令を自ら決定して、施設に対して送信できる。

本発明に係る電源管理システムの更に別の特徴構成は、前記蓄熱用加熱装置が設けられている前記施設では、当該施設が受信した前記制御指令が、当該施設における前記需給情報に基づいて、前記電源装置の出力電力を定める電源制御指令及び前記蓄熱用加熱装置の消費電力を定める加熱制御指令の少なくとも一方に変換されて前記電源装置及び前記蓄熱用加熱装置の少なくとも一方に指令され、
前記蓄熱用加熱装置が設けられていない前記施設では、当該施設が受信した前記制御指令が、前記電源装置の出力電力を定める電源制御指令として前記電源装置に指令される点にある。

上記特徴構成によれば、蓄熱用加熱装置が設けられている施設では、管理装置が指令送信処理において施設に送信した制御指令が、その施設における需給情報に基づいて、電源装置の出力電力を定める電源制御指令及び蓄熱用加熱装置の消費電力を定める加熱制御指令の少なくとも一方に変換されて電源装置及び蓄熱用加熱装置の少なくとも一方に指令される。つまり、施設において、電源装置に対する電源制御指令及び蓄熱用加熱装置に対する加熱制御指令が決定されて、電源装置及び蓄熱用加熱装置に指令される。

本発明に係る電源管理システムの別の特徴構成は、前記需給状態は、
前記蓄熱部の前記蓄熱量が現在不足している又は前記蓄熱量が将来に不足すると予測されるか否か、
前記蓄熱部の前記蓄熱量が上限蓄熱量になっている又は前記蓄熱量が将来に前記上限蓄熱量になると予測されるか否か、
前記電源装置が、定格出力で運転しているか否か、
前記電源装置が、前記蓄熱部の前記蓄熱量が現在不足している又は前記蓄熱量が将来不足すると予測されるのに応じて出力電力を増加させて、発生する熱を増加させる過剰出力運転を行っているか否か、
前記施設から前記電力系統への逆潮流電力が発生しているか否か、及び、
前記蓄熱用加熱装置が、電力を消費して熱を発生しているか否か、の少なくとも一つによって特定される点にある。

上記特徴構成によれば、蓄熱部の蓄熱量が、現在不足している又は蓄熱量が将来に不足すると予測される場合、電源装置の出力を増加させて熱の発生量を増加させる電源制御指令や、蓄熱用加熱装置の消費電力を増加させて熱の発生量を増加させる加熱制御指令が行われることが好ましい。また、蓄熱部の蓄熱量が、上限蓄熱量になっている又は将来に上限蓄熱量になると予測される場合、電源装置の出力を減少させて熱の発生量を減少させる電源制御指令や、蓄熱用加熱装置の消費電力を減少させて熱の発生量を減少させる加熱制御指令が行われることが好ましい。また、電源装置が、定格出力で運転している場合、電源装置の出力を減少させる余力が大きいため、出力を減少させる電源制御指令を行う電源装置に選定される優先度が高くなる。また、電源装置が、蓄熱部の蓄熱量が現在不足している又は蓄熱量が将来不足すると予測されるのに応じて出力電力を増加させて、発生する熱を増加させる過剰出力運転を行っている場合、電源装置の出力を減少させる余力が大きいため、出力を減少させる電源制御指令を行う電源装置に選定される優先度が高くなる。また、施設から電力系統への逆潮流電力が発生している場合、電源装置の出力を減少させる余力が大きいため、出力を減少させる電源制御指令を行う電源装置に選定される優先度が高くなる。また、蓄熱用加熱装置が、電力を消費して熱を発生している場合、蓄熱用加熱装置の消費電力を減少させる余力が大きいため、消費電力を減少させる加熱制御指令が行われる蓄熱用加熱装置に選定される優先度が高くなる。このように、電力及び熱の需給状態を考慮して、電源制御指令を与える電源装置及び加熱制御指令を与える蓄熱用加熱装置の選定を行うことができる。

施設と、管理装置と、アグリゲーションコーディネーターとの関係を示した図である。施設の構成例を示す図である。施設の構成例を示す図である。制御対象期間と非制御対象期間とを模式的に描いた図である。

＜第１実施形態＞
図１は、燃料電池装置１０等が設けられる施設２０と、管理装置３０と、アグリゲーションコーディネーター４０との関係を示した図である。図２及び図３は、施設２０の構成例を示す図である。電源管理システムは、複数の施設２０の夫々に設置される電源装置としての燃料電池装置１０と、施設２０に設置される装置との間でその施設２０の外部の遠隔地から通信を行うことができる管理装置３０とを備える。
燃料電池装置１０は、本発明の「電源装置」に対応する。

施設２０には、電源装置としての燃料電池装置１０と、電力負荷装置４と、熱を蓄える蓄熱部としての貯湯タンク１５と、貯湯タンク１５に蓄えられている熱を消費する熱負荷装置９と、貯湯タンク１５の蓄熱量を検出する蓄熱検出部１６とが設けられる。施設２０では、電力系統１に接続される電力線２に燃料電池装置１０と電力負荷装置４と蓄熱用加熱装置１７とが接続され、貯湯タンク１５は、燃料電池装置１０の運転に伴って発生する熱を蓄えることができるように構成される。

例えば、燃料電池装置１０の運転に伴って発生する熱を保持する熱媒体（例えば、高温の排ガスや冷却水など）と、貯湯タンク１５に貯えられる湯水とが熱交換器（図示せず）で熱交換することで、燃料電池装置１０から排出される熱が湯水の形態で貯湯タンク１５で貯えられる。貯湯タンク１５で貯えられる湯水は、給湯用や暖房用等として熱負荷装置９に供給される。

蓄熱部としての貯湯タンク１５には、湯水の温度を測定する温度センサが設けられている。例えば、貯湯タンク１５の複数箇所に温度センサが設けられる。その結果、貯湯タンク１５の複数の箇所の湯水の温度に基づいて、貯湯タンク１５全体での蓄熱量を算出できる。つまり、温度センサは、蓄熱検出部１６として機能する。

複数の施設２０の少なくとも一つには、蓄熱用加熱装置１７が更に設けられる。例えば、図２に示す施設２０Ａ（２０）には、蓄熱用加熱装置１７が設けられる。蓄熱用加熱装置１７は電力線２に接続され、施設２０に設置される燃料電池装置１０及び電力系統１の少なくとも一方から電力供給を受けることができる。そして、施設２０Ａでは、蓄熱用加熱装置１７が電力を消費して発生する熱が、貯湯タンク１５に蓄えられるように構成される。尚、図３に示す施設２０Ｂ（２０）には、蓄熱用加熱装置１７が設けられていない。

蓄熱用加熱装置１７は、電気を熱に変換できる装置であればどのような種類の装置であってもよい。例えば、蓄熱用加熱装置１７は、燃料電池装置１０で発生する余剰電力を消費する余剰電力消費用ヒーターを有していてもよい。尚、蓄熱用加熱装置１７が余剰電力消費用ヒーターである場合であっても、その余剰電力消費用ヒーターは電力線２から電力供給を受けることができる。或いは、蓄熱用加熱装置１７は、通常の余剰電力消費用ヒーターよりも大容量のヒーターを有していてもよい。或いは、蓄熱用加熱装置１７は、電気式ヒートポンプを有していてもよい。このような蓄熱用加熱装置１７を設けることで、従来からある燃料を燃焼して得られる燃焼熱により水を加熱するボイラなどが不要になる場合もある。

このように、図１に示した施設２０には、蓄熱用加熱装置１７が設けられている施設２０Ａと、蓄熱用加熱装置１７が設けられていない施設２０Ｂとが混在している。尚、管理装置３０は、どの施設２０に蓄熱用加熱装置１７が設けられており、どの施設２０に蓄熱用加熱装置１７が設けられていないのかについての情報を予め記憶している。

管理装置３０は、リソースアグリゲーター等とも呼ばれ、VPP（Virtual Power Plant）サービス契約を締結した施設２０に対して制御情報を伝達することで、施設２０に設けられる需要家側エネルギーリソース（例えば、燃料電池装置１０、蓄熱用加熱装置１７、電力負荷装置４など）の制御を行う事業者である。アグリゲーションコーディネーター４０は、各管理装置３０が制御する電力量を束ね、電気の取引市場等において一般送配電事業者や小売電気事業者と電力取引を行う事業者である。

後述するように、管理装置３０は、複数の施設２０のそれぞれから、施設２０における電力及び熱の需給状態を示す需給情報を取得している。例えば、管理装置３０は、需給情報として、燃料電池装置１０の出力電力、電力負荷装置４の消費電力、施設２０での受電点電力などの電力情報を逐次収集して記憶している。他にも、管理装置３０は、需給情報として、貯湯タンク１５の蓄熱量が現在不足している又は蓄熱量が将来に不足すると予測されるか否かを示す情報、貯湯タンク１５の蓄熱量が上限蓄熱量になっている又は蓄熱量が将来に上限蓄熱量になると予測されるか否かを示す情報、燃料電池装置１０が、定格出力で運転しているか否かを示す情報、燃料電池装置１０が、貯湯タンク１５の蓄熱量が現在不足している又は蓄熱量が将来不足すると予測されるのに応じて出力電力を増加させて、発生する熱を増加させる過剰出力運転を行っているか否かを示す情報、施設２０から電力系統１への逆潮流電力が発生しているか否かを示す情報、及び、蓄熱用加熱装置１７が、電力を消費して熱を発生しているか否かを示す情報の少なくとも一つなどを逐次収集して記憶している。また、管理装置３０は、需給情報として、燃料電池装置１０の出力電力の増加可能量及び減少可能量、蓄熱用加熱装置１７の消費電力の増加可能量及び減少可能量などの情報を逐次収集して記憶している。尚、本実施形態で「電力負荷装置４の消費電力」と記載する場合、施設２０に設けられている全ての電力負荷装置４の合計の消費電力のことを意味する。

そして、管理装置３０は、将来の所定の時間帯に各施設２０から供出可能な電力を予測し、アグリゲーションコーディネーター４０に伝達する。この供出可能電力は、施設２０の受電点電力を上げる能力又は下げる能力といった調整余力である。尚、本実施形態において「受電点電力を上げる」という場合、電力系統１から電力線２への受電電力を増加させる、又は、電力線２から電力系統１への逆潮流電力を減少させることを意味し、「受電点電力を下げる」という場合、電力系統１から電力線２への受電電力を減少させる、又は、電力線２から電力系統１への逆潮流電力を増加させることを意味する。

例えば、施設２０の受電点電力を上げるためには、燃料電池装置１０の出力電力を下げること、及び、蓄熱用加熱装置１７の消費電力を上げることの少なくとも一方を行えばよいため、施設２０の受電点電力を上げる場合の上げ側調整余力は、燃料電池装置１０の出力電力を下げる余力がどの程度あるかを示し、蓄熱用加熱装置１７の消費電力を上げる余力がどの程度あるかを示す。また、施設２０の受電点電力を下げるためには、燃料電池装置１０の出力電力を上げること、及び、蓄熱用加熱装置１７の消費電力を下げることの少なくとも一方を行えばよいため、施設２０の受電点電力を下げる場合の下げ側調整余力は、燃料電池装置１０の出力電力を上げる余力がどの程度あるかを示し、蓄熱用加熱装置１７の消費電力を下げる余力がどの程度あるかを示す。

また、管理装置３０は、自身が管理する複数の施設２０におけるベースライン受電点電力を決定する。このベースライン受電点電力は、各施設２０から調整力等（即ち、送配電事業者に提供する調整力及び小売事業者等に提供する供給力等を含む）を供出させない場合に予測される、各施設２０の受電点電力の合計に相当する。

アグリゲーションコーディネーター４０は、各管理装置３０から受け取った供出可能電力を集計し、需給調整市場、卸電力市場、容量市場などの電力の取引市場への入札を行うなどして、一般送配電事業者や小売電気事業者と電力取引を行う。そして、アグリゲーションコーディネーター４０は、取引を行った一般送配電事業者や小売電気事業者から、将来の所定の制御対象期間での調整力等の供出指令を受け取った場合、その供出指令で指定された調整力等を各管理装置３０に対して分配して伝達する。

管理装置３０は、アグリゲーションコーディネーター４０から供出指令を受け取った場合、その供出指令で指定された調整力等を各施設２０に分配し、分配後の調整力の割り当て値に応じた制御指令を複数の施設２０に対して送信する指令送信処理を行う。その結果、各施設２０では、将来の所定の制御対象期間において需要家側エネルギーリソースとしての燃料電池装置１０及び蓄熱用加熱装置１７の制御が行われることで、その制御が行われなかった場合と比較して、施設２０の受電点電力が増減するという調整力等の供出が行われる。

電力線２には、施設２０の受電点電力を測定する電力メーター３が設置されている。電力メーター３で測定された受電点電力に関する情報は、ゲートウェイ５及びルーター６を介して管理装置３０に伝達される。例えば、受電点電力に関する情報は、１０秒毎などの所定のタイミングで管理装置３０に伝達される。

電力負荷装置４は、例えば照明装置、空調装置などの様々な装置であり、施設２０に設置される燃料電池装置１０及び電力系統１の少なくとも一方から電力供給を受けることができる。

燃料電池装置１０は、電力系統１に連系される電源部としての燃料電池部１２と、燃料電池部１２の発電電力を所定の電圧、周波数、位相に変換して電力線２に供給する電力変換部１１と、燃料電池部１２及び電力変換部１１の動作を制御する燃料電池制御部１３と、燃料電池装置１０で取り扱われる情報を記憶する記憶部１４とを備える。また、燃料電池装置１０は、燃料電池部１２の燃料ガスである水素を生成する燃料改質装置を備えていてもよい。

このように、電源管理システムで用いられる電源装置の機能を備え、電源部が燃料電池部１２を備える燃料電池装置１０を実現できる。

燃料電池制御部１３は、所定の上限出力電力と下限出力電力との間で、燃料電池装置１０から電力線２への出力電力を調節できる。例えば、燃料電池制御部１３は、燃料電池装置１０の出力電力を上限出力電力に維持して連続運転させることができる。また、燃料電池制御部１３は、燃料電池装置１０の出力電力を、電力負荷装置４の消費電力に追従させる運転を行わせることもできる。例えば、燃料電池制御部１３は、電力測定部８で計測される電力（即ち、電力系統１から供給される電力）がゼロ又はゼロに近い電力になるように燃料電池装置１０の出力電力を調節することで、電力負荷装置４の消費電力に追従させる運転を行わせることができる。

燃料電池制御部１３は、電力変換部１１から電力線２に供給する出力電力についての情報及び電力測定部８での測定電力についての情報を有しているため、電力負荷装置４の消費電力（＝出力電力＋測定電力）を導出できる。尚、電力測定部８での測定電力の符号がプラスの場合は消費電力が燃料電池装置１０の出力電力よりも大きい状態であることを意味し、電力測定部８での測定電力の符号がマイナスの場合は燃料電池装置１０の出力電力が消費電力よりも大きい状態であることを意味する。

燃料電池装置１０は、施設２０の利用者が燃料電池装置１０に対する指令を行う場合に操作するリモコン７と接続されている。そして、上述した需給情報などは、リモコン７及びルーター６を介して管理装置３０に伝達される。

燃料電池制御部１３は、蓄熱検出部１６の検出結果に基づいて、貯湯タンク１５の現在の蓄熱量を知ることができる。その結果、燃料電池制御部１３は、現在の蓄熱量が所定蓄熱量よりも少ない場合、貯湯タンク１５の蓄熱量が不足していると判定できる。例えば、上記所定蓄熱量が貯湯タンク１５の上限蓄熱量の２０％などに設定されている場合、燃料電池制御部１３は、現在の蓄熱量が貯湯タンク１５の上限蓄熱量の２０％よりも少ないと、貯湯タンク１５の蓄熱量が不足していると判定する。

また、記憶部１４には、施設２０における単位期間毎の予測消費熱量の推移を示す情報、例えば１日２４時間の１時間毎の予測消費熱量の推移を示す情報が記憶されている。その結果、燃料電池制御部１３は、現時点から所定時間後まで、例えば現時点から６時間後までの間に施設２０で必要になると予測される熱量を導出できる。

更に、記憶部１４には、施設２０における単位期間毎の予測消費電力量の推移を示す情報、例えば１日２４時間の１時間毎の予測消費電力量の推移を示す情報が記憶されている。その結果、燃料電池制御部１３は、現時点から所定時間後まで、例えば現時点から６時間後までに、燃料電池部１２からその予測消費電力量に等しい電力を出力する負荷追従運転を行った場合に発生する熱量、即ち、貯湯タンク１５に新たに蓄えられると予測される熱量を導出できる。

そして、燃料電池制御部１３は、貯湯タンク１５の現在の蓄熱量と、現時点から６時間後までの間に貯湯タンク１５に新たに蓄えられると予測される熱量と、現時点から６時間後までの間に施設２０で必要になると予測される熱量とに基づいて、６時間後の時点での貯湯タンク１５の蓄熱量の予測値を導出できる。その結果、燃料電池制御部１３は、６時間後の時点での貯湯タンク１５の蓄熱量の予測値が、例えば貯湯タンク１５の上限蓄熱量の２０％などよりも少ない場合、貯湯タンク１５の蓄熱量が将来に不足すると判定できる。

燃料電池制御部１３は、貯湯タンク１５の蓄熱量が、現在不足している又は蓄熱量が将来に不足すると予測される場合には、それに応じて出力電力を増加させて、発生する熱を増加させる過剰出力運転を行う。その結果、貯湯タンク１５の蓄熱量の増加が促進され、貯湯タンク１５が将来に不足しないことが期待できる。

燃料電池制御部１３は、蓄熱用加熱装置１７の動作を制御できる。蓄熱用加熱装置１７は電力線２に接続されているため、蓄熱用加熱装置１７が消費する電力は、電力系統１から供給される電力及び燃料電池部１２が供給する電力の少なくとも一方である。そして、燃料電池制御部１３は、貯湯タンク１５の蓄熱量が、現在不足している又は蓄熱量が将来に不足すると予測される場合には、蓄熱用加熱装置１７で電力を消費させ、発生する熱を貯湯タンク１５に蓄える。その結果、貯湯タンク１５の蓄熱量の増加が促進され、貯湯タンク１５が将来に不足しないことが期待できる。

管理装置３０は、複数の施設２０のそれぞれに対して、各施設２０の受電点電力を上げる指令又は下げる指令などの制御指令を送信できる。そして、各施設２０では、制御指令の対象となる制御対象期間の間、管理装置３０から受け取った制御指令に応じて動作する第１運転モードで動作し、制御対象期間から外れる非制御対象期間の間、第１運転モードとは別の第２運転モードで動作する。

第２運転モードは、各施設２０で予め設定されている運転モードである。或いは、管理装置３０は、各施設２０に対して、第２運転モードを定める運転モード制御指令を送信でき、各施設２０は、管理装置３０から受け取った運転モード制御指令に従って第２運転モードを決定する。

例えば、各施設２０に設けられている燃料電池装置１０の燃料電池制御部１３は、第２運転モードとして、燃料電池装置１０の出力電力を上限出力電力に維持して連続運転させることができる。また、燃料電池制御部１３は、第２運転モードとして、燃料電池装置１０の出力電力を、電力負荷装置４の消費電力に追従させる運転を行わせることもできる。例えば、燃料電池制御部１３は、電力測定部８で計測される電力（即ち、電力系統１から供給される電力）がゼロ又はゼロに近い電力になるように燃料電池装置１０の出力電力を調節することで、電力負荷装置４の消費電力に追従させる運転を行わせることができる。

加えて、各施設２０に設けられている燃料電池装置１０の燃料電池制御部１３は、上述したように、発生する熱を増加させる上記過剰出力運転を行うこともできる。また、燃料電池制御部１３は、蓄熱用加熱装置１７で電力を消費させる運転を行うこともできる。

図４は、制御対象期間と非制御対象期間とを模式的に描いた図である。図４に示した例では、制御情報（出力制御指令）において、１２時～１５時の間が制御対象期間に指定されている。そのため、１２時～１５時の制御対象期間では、施設２０に設置されている燃料電池装置１０及び電力負荷装置４及び蓄熱用加熱装置１７などは制御指令に応じて動作する第１運転モードで動作し、それ以外の非制御対象期間は、第２運転モードで動作する。

管理装置３０は、施設２０に対して当該施設２０の受電点電力を増減させることに関する調整力を供出させる場合、複数の施設２０が合わせて供出する必要がある合計の調整力を、需給情報に基づいて複数の施設２０に分配し、分配後の調整力の割り当て値に応じた制御指令を複数の施設２０に対して送信する指令送信処理を行う。

そして、管理装置３０は、以上のようにして各施設２０に分配した調整力の割り当て値を決定した後、指令送信処理において、蓄熱用加熱装置１７が設けられている施設２０には、制御指令として、調整力の割り当て値に応じた、燃料電池装置１０の出力電力を定める電源制御指令及び蓄熱用加熱装置１７の消費電力を定める加熱制御指令の少なくとも一方を送信し、蓄熱用加熱装置１７が設けられていない施設２０には、制御指令として、調整力の割り当て値に応じた電源制御指令を送信する。

例えば、管理装置３０は、各施設２０における電力及び熱の需給状態を示す需給情報を取得し、各施設２０を以下の表１のように分類する。

分類Ａ及び分類Ｂの施設２０では、貯湯タンク１５での蓄熱量が不足している又は将来不足すると予測されるため、燃料電池装置１０の過剰出力運転が行われている。そして、分類Ａの施設２０では、過剰出力運転により生じる過剰電力が電力系統１に逆潮流され、分類Ｂの施設２０では、過剰出力運転により生じる過剰電力が蓄熱用加熱装置１７で消費されている。分類Ｃの施設２０では、貯湯タンク１５での蓄熱量が不足している又は将来不足すると予測されるが、燃料電池装置１０の過剰出力運転が行われておらず、負荷追従運転が行われている。

分類Ｄの施設２０では、貯湯タンク１５での蓄熱量が不足しておらず且つ将来不足しないと予測されるため、燃料電池装置１０の過剰出力運転が行われていない。また、分類Ｄの施設２０では、貯湯タンク１５での蓄熱量が将来満蓄にならないと予測されている。
分類Ｅの施設２０では、貯湯タンク１５での蓄熱量が不足しておらず且つ将来不足しないと予測されるため、燃料電池装置１０の過剰出力運転が行われていない。また、分類Ｅの施設２０では、貯湯タンク１５での蓄熱量が将来満蓄になると予測されている。

そして、管理装置３０は、受電点電力を上げる制御指令を施設２０に与える場合、以下の表２に示す優先順位で、各施設２０の燃料電池装置１０及び蓄熱用加熱装置１７の少なくとも一方に制御指令を与える。尚、管理装置３０は、燃料電池装置１０及び蓄熱用加熱装置１７に対してどの程度の調整力を割り当てるのかを、燃料電池装置１０の出力電力の増加可能量及び減少可能量、蓄熱用加熱装置１７の消費電力の増加可能量及び減少可能量などの情報に基づいて、適宜決定できる。

第１位の場合、分類Ａの施設２０に設けられる燃料電池装置１０に対して、出力電力を減少させる電源制御指令が与えられると、逆潮流電力が減少してその施設２０の受電点電力が上がる。また、分類Ａの施設２０に設けられる蓄熱用加熱装置１７に対して、蓄熱用加熱装置１７の消費電力を増加させる加熱制御指令が与えられると、施設２０での消費電力が増加してその施設２０の受電点電力が上がる。

第２位の場合、分類Ｂの施設２０に設けられる燃料電池装置１０に対して、出力電力を減少させる電源制御指令が与えられると、受電電力が増加してその施設２０の受電点電力が上がる。また、分類Ｂの施設２０に設けられる蓄熱用加熱装置１７に対して、蓄熱用加熱装置１７の消費電力を増加させる加熱制御指令が与えられると、その施設２０での消費電力が増加してその施設２０の受電点電力が上がる。

第３位の場合、分類Ｃの施設２０に設けられる蓄熱用加熱装置１７に対して、消費電力を増加させる加熱制御指令が与えられると、その施設２０での消費電力が増加してその施設２０の受電点電力が上がる。

第４位の場合、分類Ｅの施設２０に設けられる燃料電池装置１０に対して、燃料電池装置１０の出力電力を減少させる電源制御指令が与えられると、その施設２０の受電点電力が上がる。

第５位の場合、分類Ｄの施設２０に設けられる燃料電池装置１０に対して、燃料電池装置１０の出力電力を減少させる電源制御指令が与えられると、その施設２０の受電点電力が上がる。

第６位の場合、分類Ａ，分類Ｂ，分類Ｃの施設２０に設けられる燃料電池装置１０に対して、燃料電池装置１０の出力電力を負荷追従時よりも低下させる電源制御指令が与えられると、その施設２０の受電点電力が上がる。

第７位の場合、分類Ａ，分類Ｂ，分類Ｃ，分類Ｄ，分類Ｅの施設２０に設けられる蓄熱用加熱装置１７に対して、貯湯タンク１５の蓄熱量が上限にならない範囲で消費電力を増加させる加熱制御指令が与えられると、その施設２０での消費電力が増加してその施設２０の受電点電力が上がる。

管理装置３０は、受電点電力を下げる制御指令を施設２０に与える場合、以下の表３に示す優先順位で、各施設２０の燃料電池装置１０及び蓄熱用加熱装置１７の少なくとも一方に制御指令を与える。尚、管理装置３０は、燃料電池装置１０及び蓄熱用加熱装置１７に対してどの程度の調整力を割り当てるのかを、燃料電池装置１０の出力電力の増加可能量及び減少可能量、蓄熱用加熱装置１７の消費電力の増加可能量及び減少可能量などの情報に基づいて、適宜決定できる。

第１位の場合、分類Ｃの施設２０に設けられる燃料電池装置１０に対して、出力電力を増加させる電源制御指令が与えられると、その施設２０の受電点電力が下がる。

第２位の場合、分類Ａの施設２０に設けられる燃料電池装置１０のうち、定格出力未満で運転中の燃料電池装置１０に対して、出力電力を増加させる電源制御指令が与えられると、その施設２０の受電点電力が下がる。

第３位の場合、分類Ｄの施設２０に設けられる燃料電池装置１０に対して、出力電力を増加させる電源制御指令が与えられると、その施設２０の受電点電力が下がる。

第４位の場合、分類Ｅの施設２０に設けられる燃料電池装置１０に対して、出力電力を増加させる電源制御指令が与えられると、その施設２０の受電点電力が下がる。

第５位の場合、分類Ｂの施設２０に設けられる燃料電池装置１０に対して、出力電力を増加させる電源制御指令が与えられると、その施設２０の受電点電力が下がる。

第６位の場合、分類Ａの施設２０に設けられる燃料電池装置１０のうち、定格出力で運転中の燃料電池装置１０に対して、出力電力を増加させる電源制御指令が与えられると、その施設２０の受電点電力が下がる。

以上のように、複数の施設２０が合わせて供出する必要がある合計の調整力は、施設２０における電力及び熱の需給状態を示す需給情報に基づいて複数の施設２０に分配される。また、管理装置３０は、指令送信処理において、蓄熱用加熱装置１７が設けられている施設２０には、制御指令として、調整力の割り当て値に応じた燃料電池装置１０の出力電力を定める電源制御指令及び蓄熱用加熱装置１７の消費電力を定める加熱制御指令の少なくとも一方を送信する。つまり、管理装置３０は、燃料電池装置１０に対する電源制御指令及び蓄熱用加熱装置１７に対する加熱制御指令を自ら決定して、施設２０に対して送信できる。従って、燃料電池装置１０の排熱の回収及び貯湯タンク１５の蓄熱を無駄なく行いながら、各施設２０の受電点電力の下げ及び上げが適切に行える電源管理システムを提供することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の電源管理システムは、施設２０で、燃料電池装置１０及び蓄熱用加熱装置１７に対して制御指令が与えられる点で上記実施形態と異なっている。以下に、第２実施形態の電源管理システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。

本実施形態では、管理装置３０は、各施設２０が達成するべき制御指令を与えるだけであり、各施設２０の燃料電池装置１０及び蓄熱用加熱装置１７に対する個別の制御指令、即ち、電源制御指令及び加熱制御指令を与えない。

例えば、管理装置３０は、各施設２０から取得した需給情報に基づいて、各施設２０の燃料電池装置１０、又は、燃料電池装置１０及び蓄熱用加熱装置１７で達成可能な調整力を把握できる。そして、管理装置３０は、受電点電力を上げる制御指令の場合、表２に示した優先順位が高い施設２０ほど調整力の割当値が大きくなるように、受電点電力を下げる制御指令の場合、表３に示した優先順位が高い施設２０ほど調整力の割当値が大きくなるように、各施設２０に対する制御指令を決定すればよい。

そして、蓄熱用加熱装置１７が設けられている施設２０では、燃料電池制御部１３により、当該施設２０が受信した制御指令が、その施設２０における需給情報に基づいて、燃料電池装置１０の出力電力を定める電源制御指令及び蓄熱用加熱装置１７の消費電力を定める加熱制御指令の少なくとも一方に変換されて燃料電池装置１０及び蓄熱用加熱装置１７の少なくとも一方に指令され、蓄熱用加熱装置１７が設けられていない施設２０では、当該施設２０が受信した制御指令の調整力の割り当て値が、燃料電池装置１０の出力電力を定める電源制御指令として燃料電池装置１０に指令される。

例えば、各施設２０では、燃料電池制御部１３が、表２及び表３に示したような優先順位で、その施設２０に設けられている燃料電池装置１０、又は、燃料電池装置１０及び蓄熱用加熱装置１７に対して、調整力の割当値を記憶部１４に記憶されている上述したのと同様の需給情報を参照して決定して指令する。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、本発明の電源管理システム及び燃料電池装置１０の構成について具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、電源装置が備える電源部が燃料電池部１２を備える例を説明したが、電源部は電力を出力できる他の装置であってもよい。例えば、電源部は、エンジンとそのエンジンによって駆動される発電機とを備える装置などであってもよい。

＜２＞
上記実施形態では、燃料電池装置１０に与える電源制御指令及び蓄熱用加熱装置１７に与える加熱制御指令について、表２及び表３のような例を説明したが、優先順位の高低や各制御指令の内容は適宜変更可能である。

＜３＞
上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用でき、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変できる。

本発明は、電源装置の排熱の回収及び蓄熱部の蓄熱を無駄なく行いながら、各施設の受電点電力の下げ及び上げが適切に行える電源管理システムに利用できる。

１：電力系統
２：電力線
４：電力負荷装置
９：熱負荷装置
１０：燃料電池装置（電源装置）
１５：貯湯タンク（蓄熱部）
１６：蓄熱検出部
１７：蓄熱用加熱装置
２０：施設
２０Ａ：施設
２０Ｂ：施設
３０：管理装置

Claims

複数の施設の夫々に設置される電源装置と、前記施設に設置される装置との間で当該施設の外部の遠隔地から通信を行うことができる管理装置とを備え、
前記施設には、前記電源装置と、電力負荷装置と、熱を蓄える蓄熱部と、前記蓄熱部に蓄えられている熱を消費する熱負荷装置と、前記蓄熱部の蓄熱量を検出する蓄熱検出部とが設けられ、電力系統に接続される電力線に前記電源装置と前記電力負荷装置とが接続され、前記蓄熱部は、前記電源装置の運転に伴って発生する熱を蓄えることができるように構成される電源管理システムであって、
複数の前記施設の少なくとも一つには、蓄熱用加熱装置が更に設けられ、前記電力系統に接続される前記電力線に前記蓄熱用加熱装置が接続され、前記蓄熱部は、前記蓄熱用加熱装置が電力を消費して発生する熱を蓄えることができるように構成され、
前記管理装置は、
前記施設における電力及び熱の需給状態を示す需給情報を取得し、
前記施設に対して当該施設の受電点電力を増減させることに関する調整力を供出させる場合、複数の前記施設が合わせて供出する必要がある合計の調整力を、前記需給情報に基づいて複数の前記施設に分配し、分配後の調整力の割り当て値に応じた制御指令を複数の前記施設に対して送信する指令送信処理を行う電源管理システム。
前記管理装置は、前記指令送信処理において、
前記蓄熱用加熱装置が設けられている前記施設には、前記制御指令として、前記調整力の割り当て値に応じた、前記電源装置の出力電力を定める電源制御指令及び前記蓄熱用加熱装置の消費電力を定める加熱制御指令の少なくとも一方を送信し、
前記蓄熱用加熱装置が設けられていない前記施設には、前記制御指令として、前記調整力の割り当て値に応じた前記電源制御指令を送信する請求項１に記載の電源管理システム。
前記蓄熱用加熱装置が設けられている前記施設では、当該施設が受信した前記制御指令が、当該施設における前記需給情報に基づいて、前記電源装置の出力電力を定める電源制御指令及び前記蓄熱用加熱装置の消費電力を定める加熱制御指令の少なくとも一方に変換されて前記電源装置及び前記蓄熱用加熱装置の少なくとも一方に指令され、
前記蓄熱用加熱装置が設けられていない前記施設では、当該施設が受信した前記制御指令が、前記電源装置の出力電力を定める電源制御指令として前記電源装置に指令される請求項１に記載の電源管理システム。
前記需給状態は、
前記蓄熱部の前記蓄熱量が現在不足している又は前記蓄熱量が将来に不足すると予測されるか否か、
前記蓄熱部の前記蓄熱量が上限蓄熱量になっている又は前記蓄熱量が将来に前記上限蓄熱量になると予測されるか否か、
前記電源装置が、定格出力で運転しているか否か、
前記電源装置が、前記蓄熱部の前記蓄熱量が現在不足している又は前記蓄熱量が将来不足すると予測されるのに応じて出力電力を増加させて、発生する熱を増加させる過剰出力運転を行っているか否か、
前記施設から前記電力系統への逆潮流電力が発生しているか否か、及び、
前記蓄熱用加熱装置が、電力を消費して熱を発生しているか否か、の少なくとも一つによって特定される請求項１～３の何れか一項に記載の電源管理システム。