特許ウォッチ

公開番号2025110781
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-29
出願番号2024004820
出願日2024-01-16
発明の名称発電ユニット
出願人三浦工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 8/04858 20160101AFI20250722BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】商用電源系統の停電時に使用する自立コンセントの出力電圧を安定化させることができる発電ユニットを提供する。
【解決手段】発電ユニット100は、商用電源系統500に対して並列状態または解列状態で運転され、発電モジュール20と、パワーコンディショナ16と、コントローラ17と、解列状態時に、発電モジュール20の発電電力の一部を電力使用機器に供給する自立コンセント300と、解列状態時に、発電モジュール20の発電電力の一部を内部で消費する負荷モジュール40,50と、を備える。コントローラ17は、解列状態において自立運転モードで動作中、発電モジュール20の発電電力Qgから、負荷モジュール40,50の作動による第1電力損失Q1を差し引いた自立コンセント300の実効出力電力Qeを電力使用機器の消費電力Qcに追従させるように、負荷モジュール40,50での消費電力を調節する。
【選択図】図2

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または解列状態で運転される発電ユニットであって、
補機により作動される発電モジュールと、
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および前記補機を制御するコントローラと、
前記解列状態時に、前記発電モジュールの発電電力の一部を電力使用機器に供給する自立コンセントと、
前記解列状態時に、前記発電モジュールの発電電力の一部を内部で消費する負荷モジュールと、を備え、
前記コントローラおよび前記パワーコンディショナは、前記並列状態において連系運転モードで動作し、前記解列状態において自立運転モードで動作するように構成され、
前記コントローラは、前記自立運転モードで動作中、
前記発電モジュールの発電電力から、前記負荷モジュールの作動による第１電力損失を差し引いた前記自立コンセントの実効出力電力を前記電力使用機器の消費電力に追従させるように、前記負荷モジュールでの消費電力を調節する
発電ユニット。
続きを表示（約 500 文字）【請求項２】
前記負荷モジュールは、前記自立コンセントに前記電力使用機器が未接続の場合に、設定された供給可能電力に相当する消費電力を少なくとも有する
請求項１に記載の発電ユニット。
【請求項３】
前記コントローラは、前記自立運転モードで動作中、
前記供給可能電力に、前記補機の作動による第２電力損失および前記パワーコンディショナの作動による第３電力損失を加算した発電電力が得られるように前記発電モジュールを作動させる
請求項２に記載の発電ユニット。
【請求項４】
前記発電モジュールは、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み、
前記補機は、前記セルスタックの発電動作に必要な流体を移送するための流体移送機器を含み、
前記第２電力損失は、前記流体移送機器の作動状態変化に応じた電力損失である
請求項３に記載の発電ユニット。
【請求項５】
前記負荷モジュールは、電気ヒータ、電気抵抗回路、およびスイッチング素子から選ばれる１種を備える
請求項１～４のいずれか１項に記載の発電ユニット。

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発電ユニットに関する。
続きを表示（約 1,800 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１～３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発電ユニット（燃料電池ユニット）が開示されている。発電ユニットの運用時おいては、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、特許文献１，２に記載の発電ユニットでは、余剰分の発電電力を電気ヒータ等で消費させるようにしている。
【０００５】
また、特許文献３に記載の発電ユニットは、商用電源系統の停電時、逆潮流を回避するために商用電源系統から解列され、自立運転に切り替えられる。発電ユニットが解列されると電力需要設備に電力を供給できないため、電力使用機器を接続可能な自立コンセントに自家発電電力を送り、需要家の電力ニーズに応えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１０－２３８４９６号公報
特開２０１３－０３８０５２号公報
特開２０１５－１５６７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般的な自立コンセントは、数台の電力使用機器を同時に使用できるように、複数のプラグ差し込み口を有しているが、電力使用機器の接続数などによって消費電力は変動する。そのため、発電ユニットの自立運転電力（出力電力）を一定としておき、余剰分の発電電力を電気ヒータ等で消費させるようにしている。
【０００８】
ところで、電力使用機器の消費電力に対して、電気ヒータ等の消費電力が過大であったり、過少であったりすると、自立コンセント３００の出力電圧が不安定となり、需要家の電力ニーズに十分に応えられない可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、商用電源系統の停電時に使用する自立コンセントの出力電圧を安定化させることができる発電ユニット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】
本発明に係る発電ユニットは、商用電源系統に対して並列状態または解列状態で運転される発電ユニットであって、補機により作動される発電モジュールと、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および前記補機を制御するコントローラと、前記解列状態時に、前記発電モジュールの発電電力の一部を電力使用機器に供給する自立コンセントと、前記解列状態時に、前記発電モジュールの発電電力の一部を内部で消費する負荷モジュールと、を備える。前記コントローラおよび前記パワーコンディショナは、前記並列状態において連系運転モードで動作し、前記解列状態において自立運転モードで動作するように構成される。前記コントローラは、前記自立運転モードで動作中、前記発電モジュールの発電電力から、前記負荷モジュールの作動による第１電力損失を差し引いた自立コンセントの実効出力電力を前記電力使用機器の消費電力に追従させるように、前記負荷モジュールでの消費電力を調節する。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許