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公開番号2025110780
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-29
出願番号2024004819
出願日2024-01-16
発明の名称電力供給システムおよび発電ユニットの設置台数の決定方法
出願人三浦工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H02J 3/46 20060101AFI20250722BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】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、同一の定格出力電力を有する複数台の発電ユニット100を備え、複数台の発電ユニット100の各々の定格出力電力をQr[W]とし、商用電源系統500から常時購入するように予め設定された基準購買電力をQs[W]とし、電力供給を受ける需要設備600における所定期間の需要電力をD[W]とした上で、演算(D-Qs)/Qrによって得られた数値の小数点以下を切り捨てた自然数をnとした場合に、複数台の発電ユニット100の設置台数Nは、下記の式(1)を満たす。
2≦N≦n …(1)
【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、同一の定格出力電力を有する複数台の発電ユニットを備え、
前記複数台の発電ユニットの各々の定格出力電力をＱｒ［Ｗ］とし、前記商用電源系統から常時購入するように予め設定された基準購買電力をＱｓ［Ｗ］とし、電力供給を受ける電力需要設備における所定期間の需要電力をＤ［Ｗ］とした上で、演算（Ｄ－Ｑｓ）／Ｑｒによって得られた数値の小数点以下を切り捨てた自然数をｎとした場合に、前記複数台の発電ユニットの設置台数Ｎは、下記の式（１）を満たす
電力供給システム。
２≦Ｎ≦ｎ …（１）
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記需要電力を所定期間の最小需要電力であるＤ１［Ｗ］とした上で、演算（Ｄ１－Ｑｓ）／Ｑｒによって得られた数値の小数点以下を切り捨てた自然数をｎ１とした場合に、前記複数台の発電ユニットの設置台数Ｎは、下記の式（２）を満たす
請求項１に記載の電力供給システム。
２≦Ｎ≦ｎ１ …（２）
【請求項３】
前記需要電力を所定期間の平均需要電力であるＤ２［Ｗ］とした上で、演算（Ｄ２－Ｑｓ）／Ｑｒによって得られた数値の小数点以下を切り捨てた自然数をｎ２とした場合に、前記複数台の発電ユニットの設置台数Ｎは、下記の式（３）を満たす
請求項１に記載の電力供給システム。
２≦Ｎ≦ｎ２ …（３）
【請求項４】
前記需要電力を所定期間の最大需要電力であるＤ３［Ｗ］とした上で、演算（Ｄ３－Ｑｓ）／Ｑｒによって得られた数値の小数点以下を切り捨てた自然数をｎ３とした場合に、前記複数台の発電ユニットの設置台数Ｎは、下記の式（４）を満たす
請求項１に記載の電力供給システム。
２≦Ｎ≦ｎ３ …（４）
【請求項５】
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１～４のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項６】
商用電源系統に対して並列状態で運転され、同一の定格出力電力を有する複数台の発電ユニットからなる電力供給システムにおける発電ユニットの設置台数の決定方法であって、
前記複数台の発電ユニットの各々の定格出力電力をＱｒ［Ｗ］とし、前記商用電源系統から常時購入するように予め設定された基準購買電力をＱｓ［Ｗ］とし、電力供給を受ける電力需要設備における所定期間の需要電力をＤ［Ｗ］とした上で、演算（Ｄ－Ｑｓ）／Ｑｒによって得られた数値の小数点以下を切り捨てた自然数をｎとした場合に、前記複数台の発電ユニットの設置台数ｎは、下記の式（１）を満たす
発電ユニットの設置台数の決定方法。
２≦Ｎ≦ｎ …（１）
【請求項７】
前記需要電力を所定期間の最小需要電力であるＤ１［Ｗ］とした上で、演算（Ｄｓ－Ｑｒ）／Ｑ０によって得られた数値の小数点以下を切り捨てた自然数をｎ１とした場合に、前記複数台の発電ユニットの設置台数Ｎは、下記の式（２）を満たす
請求項６に記載の発電ユニットの設置台数の決定方法。
２≦Ｎ≦ｎ１ …（２）
【請求項８】
前記需要電力を所定期間の平均需要電力であるＤ２［Ｗ］とした上で、演算（Ｄ２－Ｑｓ）／Ｑｒによって得られた数値の小数点以下を切り捨てた自然数をｎ２とした場合に、前記複数台の発電ユニットの設置台数Ｎは、下記の式（３）を満たす
請求項６に記載の発電ユニットの設置台数の決定方法。
２≦Ｎ≦ｎ２ …（３）
【請求項９】
前記需要電力を所定期間の最大需要電力であるＤ３［Ｗ］とした上で、演算（Ｄ３－Ｑｓ）／Ｑｒによって得られた数値の小数点以下を切り捨てた自然数をｎ３とした場合に、前記複数台の発電ユニットの設置台数Ｎは、下記の式（４）を満たす
請求項６に記載の発電ユニットの設置台数の決定方法。
２≦Ｎ≦ｎ３ …（４）

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、および、電力供給システムにおける発電ユニットの設置台数の決定方法に関する。
続きを表示（約 1,600 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。低デマンド期間に発電ユニットの稼働台数を減らすと、デマンド変化に対する電力供給の追従性を損なうことがある。
【０００８】
例えば、ＳＯＦＣユニットは、発電モジュールを６００～８００℃で動作させるため、運転停止により冷態になってしまうと、再起動に非常に時間が掛かる。また、発電モジュールを保温しつつ運転待機させると、燃料の損失によって発電効率を低下させるだけでなく、待機解除から最小出力電力を得るまでにある程度の時間を必要とする。そのため、低デマンド期間に発電ユニットの一部を運転停止や運転待機させることは推奨されない。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、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、および、電力供給システムにおける発電ユニットの設置台数の決定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】
【００１０】
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、同一の定格出力電力を有する複数台の発電ユニットを備え、前記複数台の発電ユニットの各々の定格出力電力をＱｒ［Ｗ］とし、前記商用電源系統から常時購入するように予め設定された基準購買電力をＱｓ［Ｗ］とし、電力供給を受ける電力需要設備における所定期間の需要電力をＤ［Ｗ］とした上で、演算（Ｄ－Ｑｓ）／Ｑｒによって得られた数値の小数点以下を切り捨てた自然数をｎとした場合に、前記複数台の発電ユニットの設置台数Ｎは、下記の式（１）を満たす。
２≦Ｎ≦ｎ …（１）
（【００１１】以降は省略されています）

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