特許ウォッチ

公開番号2025110784
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-29
出願番号2024004823
出願日2024-01-16
発明の名称電力供給システム
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、複数台の発電ユニット100とシステムコントローラ18とを備える。発電ユニット100は、発電モジュール20と、パワーコンディショナ16と、ローカルコントローラ17とを有する。発電ユニット100において、ローカルコントローラ17は、出力調整制御を実行可能に構成され、出力調整制御は、他律的に出力電力を調整する他律的出力調整制御と、自律的に出力電力を調整する自律的出力調整制御とを含む。システムコントローラ18は、発電ユニット100の全台を、出力調整制御を実行させる出力調整機のグループに区分し、商用電源系統500からの購買電力に関する第1情報に基づいて、出力調整機の各々の出力電力を略均等にさせるように、他律的出力調整制御および自律的出力調整制御を統括する。
【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る複数台の発電ユニットと、
前記複数台の発電ユニットの制御状態を統括するシステムコントローラと、を備え、
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、前記ローカルコントローラの各々は、定格出力電力以下かつ最小出力電力以上の範囲で前記出力電力を調整する出力調整制御を実行可能に構成され、
前記出力調整制御は、
他律的に前記出力電力を調整する他律的出力調整制御と、
自律的に前記出力電力を調整する自律的出力調整制御と、を含み、
前記システムコントローラは、
前記複数台の発電ユニットの全台を、前記出力調整制御を実行させる出力調整機のグループに区分し、
前記商用電源系統からの購買電力に関する第１情報に基づいて、前記出力調整機の各々の出力電力を略均等にさせるように、前記他律的出力調整制御および前記自律的出力調整制御を統括する
電力供給システム。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記商用電源系統から電力需要設備に流れる順潮流電流を検出する電流センサを備え、
前記システムコントローラは、
前記第１情報として、前記電流センサの検出情報から実際購買電力を算出し、
前記実際購買電力が第１基準購買電力を下回っている場合に、前記実際購買電力が前記第１基準購買電力よりも高位の第２基準購買電力に略等しくなるように、前記ローカルコントローラの各々に均等に割り当てられた出力下降幅で第１出力下降制御を実行させ、
前記実際購買電力が前記第２基準購買電力を上回っている場合に、前記実際購買電力が前記第１基準購買電力から前記第２基準購買電力までの範囲内に入るまで、前記ローカルコントローラの各々に均等に割り当てられた出力上昇幅で出力上昇制御を実行させる
請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記ローカルコントローラの各々は、
前記第１情報として、前記電流センサの検出情報から実際購買電力を算出し、
前記実際購買電力が前記第１基準購買電力よりも低位の第３基準購買電力を下回っている場合に、前記実際購買電力が前記第３基準購買電力に略等しくなるように、第２出力下降制御を実行し、
前記システムコントローラは、
前記第２出力下降制御が実行された後、前記実際購買電力が前記第２基準購買電力に略等しくなるように、前記ローカルコントローラの各々に個別に割り当てられた出力下降幅で第３出力下降制御を実行させる
請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記複数台の発電ユニットは、同一の定格出力電力を有し、
前記第１基準購買電力は、前記電力需要設備における所定期間の最小需要電力から前記複数台の発電ユニットの設置台数に前記定格出力電力を乗じた最大供給可能電力を差し引いた差分値を下回る所定の正数値である
請求項２または３に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記ローカルコントローラの各々は、自機の現時点の出力情報を継続的に前記システムコントローラに送信し、
前記システムコントローラは、各機から受信した前記出力情報を使用して前記他律的出力調整制御および前記自律的出力調整制御を統括する
請求項２または３に記載の電力供給システム。
【請求項６】
前記ローカルコントローラの各々は、前記システムコントローラとして機能し得るシステムコントール部を有し、
前記複数台の発電ユニットは、１台の親機と残余の子機とに区分され、
前記親機に指定された発電ユニットにおける前記システムコントール部は、前記システムコントローラとして有効化され、
前記子機に指定された発電ユニットにおける前記システムコントール部は、前記システムコントローラとして無効化される
請求項２または３に記載の電力供給システム。
【請求項７】
前記電流センサは、
前記親機および前記子機の前記ローカルコントローラの各々に対応付けられた複数個の第１電流センサと、
前記親機の前記システムコントローラに対応付けられた単一の第２電流センサと、を含み、
前記第２電流センサは、装備するか否かを選択可能である
請求項６に記載の電力供給システム。
【請求項８】
前記ローカルコントローラの各々は、更に、自機と前記商用電源系統との協調状態に関する第２情報、自機が専有する前記パワーコンディショナの内部温度に関する第３情報、および自機が専有する前記発電モジュールの熱的バランスに関する第４情報のいずれかに基づいて、前記自律的出力調整制御を実行可能に構成され、
前記システムコントローラは、前記第２情報、前記第３情報および前記第４情報のいずれかに基づく前記自律的出力調整制御を実行中の発電ユニットを除く残余の発電ユニットを、前記第１情報に基づく前記他律的出力調整制御および前記自律的出力調整制御を実行させる出力調整機のグループに区分する
請求項１～３のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項９】
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１～３のいずれか１項に記載の電力供給システム。

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る複数台の発電ユニットと、前記複数台の発電ユニットの制御状態を統括するシステムコントローラとを備える。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する。前記複数台の発電ユニットにおいて、前記ローカルコントローラの各々は、定格出力電力以下かつ最小出力電力以上の範囲で前記出力電力を調整する出力調整制御を実行可能に構成され、前記出力調整制御は、他律的に前記出力電力を調整する他律的出力調整制御と、自律的に前記出力電力を調整する自律的出力調整制御とを含む。前記システムコントローラは、前記複数台の発電ユニットの全台を、前記出力調整制御を実行させる出力調整機のグループに区分し、前記商用電源系統からの購買電力に関する第１情報に基づいて、前記出力調整機の各々の出力電力を略均等にさせるように、前記他律的出力調整制御および前記自律的出力調整制御を統括する。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許