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公開番号2025110783
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-29
出願番号2024004822
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からの供給可能電力を需要家の要望に応じて増減可能とし、緊急時の利便性を高め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第1負荷モジュール40とを備える。発電ユニット100は、電力需要家のニーズに応じて、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第2負荷モジュール50を更に備えることが選択可能である。
【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第１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、
需要家の電力ニーズに応じて、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第２負荷モジュールを更に備えることが選択可能である
発電ユニット。
続きを表示（約 410 文字）【請求項２】
前記自立コンセントからの供給可能電力は、前記第１負荷モジュールおよび前記第２負荷モジュールの装備情報に基づき、前記自立運転モードにおける最小出力電力以上かつ前記連系運転モードにおける定格出力電力以下の範囲で設定可能に構成される
請求項１に記載の発電ユニット。
【請求項３】
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、
前記最小出力電力は、前記発電モジュールの熱自立が維持できる最小燃料供給量、および前記発電モジュールの水自立が維持できる最小燃料利用率に基づいて設定される
請求項２に記載の発電ユニット。
【請求項４】
前記第１負荷モジュールおよび前記第２負荷モジュールの各々は、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１～３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 2,000 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する。
【０００８】
ところで、燃料電池等を用いる発電ユニットは、スタートアップ運転時の起動電力を商用電源系統から受けるように構成されているのが一般的である。自立運転に移行後は、停電が解消するまで発電ユニットを停止することはできないので、自立運転中の自立コンセントを介した供給可能電力をどのように設定しておくかは、しばしば装置提供者の頭を悩ませる問題である。例えば、自立コンセントの供給可能電力を発電ユニットの定格出力電力と同じにしておくと、電力使用機器の接続がないときは、定格出力電力のすべてが電気ヒータ等で消費され、多くの燃料が無駄になってしまう懸念がある。逆に、自立コンセントの供給可能電力を発電ユニットの最小出力電力と同じにしておくと、電気ヒータ等の電力消費を抑制できるものの、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供給可能電力を需要家の要望に応じて増減可能とし、緊急時の利便性を高め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第１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。発電ユニットは、需要家の電力ニーズに応じて、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第２負荷モジュールを更に備えることが選択可能である。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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