特許 6417852 余剰電力統合システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6417852

(24)【登録日】2018年10月19日

(45)【発行日】2018年11月7日

(54)【発明の名称】余剰電力統合システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/00 20060101AFI20181029BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20181029BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20181029BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20181029BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/00 180

   H02J3/38 170

   H02J13/00 311R

   H01M8/04

【請求項の数】7

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2014-220903(P2014-220903)

(22)【出願日】2014年10月30日

(65)【公開番号】特開2016-92865(P2016-92865A)

(43)【公開日】2016年5月23日

【審査請求日】2017年9月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】アイシン精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089082

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 脩

(74)【代理人】

【識別番号】100190333

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 群司

(74)【代理人】

【識別番号】100130188

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 喜一

(72)【発明者】

【氏名】柴田 祐次

【審査官】 原 嘉彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２００５３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８０１５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ １９／００

Ｇ０６Ｑ １０／００−１０／１０

３０／００−３０／０８

５０／００−５０／２０

５０／２６−９９／００

Ｈ０１Ｍ ８／０４−８／０６６８

Ｈ０２Ｊ ３／００−５／００

１３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

化石燃料を用いて発電する発電装置と、
前記発電装置と系統電源の分電盤との間に設けられ、前記発電装置から出力された出力電力を前記系統電源の交流電力と同等の交流電力に変換して前記分電盤から給電される負荷に出力する電力変換器と、
前記発電装置および前記電力変換器の駆動制御をする制御装置と、
を備える分散型電源の系統連系装置が前記系統電源の配電線網を介して複数接続された系統連系装置群と、
前記系統連系装置群の各前記系統連系装置と通信可能に接続され、各前記系統連系装置の余剰電力を統合する統合装置と、
を備え、
各前記系統連系装置は、前記電力変換器の出力電力から前記負荷で消費される消費電力を減じて前記余剰電力を算出する余剰電力算出部と、
有線または無線の通信回線を介して前記統合装置と通信し、前記余剰電力算出部によって算出された前記余剰電力を含む余剰電力情報を生成して前記統合装置に対して送信する通信部と、
前記余剰電力を前記配電線網へ逆潮流させることを禁止する逆潮流禁止制御から前記余剰電力を前記配電線網へ逆潮流させることを許可する逆潮流許可制御へ前記発電装置および前記電力変換器の前記駆動制御を切り替える駆動制御切り替え部と、
を備え、
前記統合装置は、各前記系統連系装置の前記通信部から送信された前記余剰電力情報に基づいて、各前記系統連系装置の前記余剰電力の加算電力であって前記複数の系統連系装置から供給可能な電力である売電電力を算出する売電電力算出部と、
前記売電電力算出部によって算出された前記売電電力を電力市場で売り入札する入札部と、
各前記系統連系装置の前記余剰電力を前記配電線網へ逆潮流させることを許可するときに、前記逆潮流禁止制御を解除して前記逆潮流許可制御に移行させる逆潮流禁止解除指令を生成する逆潮流許可部と、
を備え、
各前記系統連系装置の前記駆動制御切り替え部は、前記逆潮流許可部によって生成された前記逆潮流禁止解除指令を前記通信部が受信したときに、前記逆潮流禁止制御から前記逆潮流許可制御へ前記駆動制御を切り替える余剰電力統合システム。

【請求項2】

前記複数の系統連系装置のうちの少なくとも一つは、前記通信部および前記駆動制御切り替え部が前記制御装置と別体に設けられ、且つ、前記制御装置と通信可能に接続されている請求項１に記載の余剰電力統合システム。

【請求項3】

各前記系統連系装置の前記駆動制御切り替え部は、前記逆潮流許可部によって生成された前記逆潮流禁止解除指令を前記通信部が受信したときに、前記発電装置および前記電力変換器の駆動制御プログラムを、前記逆潮流禁止制御を行う駆動制御プログラムから前記逆潮流許可制御を行う駆動制御プログラムへ書き換える請求項１または２に記載の余剰電力統合システム。

【請求項4】

前記統合装置は、前記売電電力が前記電力市場で落札されたときに、前記売電電力の各供給者に対して、前記落札によって得られた売電利益を、供給した前記余剰電力に比例して分配する分配部を備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の余剰電力統合システム。

【請求項5】

各前記系統連系装置は、貯湯水を貯湯する貯湯槽と、
前記発電装置から排気された燃焼排ガスが供給されるとともに前記貯湯槽から前記貯湯水が供給され、前記燃焼排ガスと前記貯湯水との間で熱交換する熱交換器と、
を備え、
各前記系統連系装置は、前記熱交換器を介して回収され前記貯湯水に蓄えられた熱量である貯湯熱量または前記貯湯熱量を電力に換算した貯湯電力を示す排熱回収量を検出する排熱回収量検出部を備え、
各前記系統連系装置の前記通信部は、前記排熱回収量検出部によって検出された前記排熱回収量を含む排熱回収情報を生成して、前記余剰電力情報に加えて前記排熱回収情報を前記統合装置に対して送信し、
前記統合装置は、各前記系統連系装置の前記通信部から送信された前記余剰電力情報および前記排熱回収情報に基づいて、各前記系統連系装置の運転効率が最も高くなる各前記系統連系装置の運転状態を決定し、各前記系統連系装置に対して当該運転状態を指示する駆動制御最適化部を備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の余剰電力統合システム。

【請求項6】

前記駆動制御最適化部は、前記発電装置に投入する前記化石燃料の費用であって前記余剰電力を生成するために必要な変動費用である余剰電力生成費用と、前記余剰電力を生成し売電したときの売電利益とを各前記系統連系装置について算出し、
前記駆動制御最適化部は、前記売電利益と比べて前記余剰電力生成費用が低廉になる各前記系統連系装置の前記余剰電力の生成量を決定し、各前記系統連系装置に対して当該生成量を指示する請求項５に記載の余剰電力統合システム。

【請求項7】

各前記系統連系装置の前記制御装置は、前記逆潮流禁止制御から前記逆潮流許可制御に移行したときに、前記排熱回収量検出部によって検出された前記排熱回収量が目標排熱回収量に到達するまでは、前記系統連系装置を最大定格運転で運転させ、前記排熱回収量が前記目標排熱回収量に到達した以降は、前記駆動制御最適化部によって指示された前記運転状態で運転させる請求項５または６に記載の余剰電力統合システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の系統連系装置の各余剰電力を配電線網へ逆潮流させることが可能な余剰電力統合システムに関する。

【背景技術】

【0002】

発電装置の発電電力を有効活用しようとする発明の一例として、特許文献１〜特許文献５に記載の発明が挙げられる。特許文献１に記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムは、コジェネレーション装置と負荷機器とを通信ネットワークで接続し、電力と温水の需給に関する情報交換を行う。そして、特許文献１に記載の発明は、コジェネレーション装置の発電電力および温水生成量と、負荷機器の電力消費量および温水使用量とのアンバランスを調整して、エネルギーの有効利用、エネルギーコストの低減を図ろうとしている。

【0003】

特許文献２に記載の分散型発電管理システム用のサーバーは、情報管理部と記憶部とを備えている。情報管理部は、分散型発電設備の保有者、分散型発電設備の電力管理者および分散型発電設備保有者の電力に関わる支払い業務を代行する業者のうちの少なくとも１人以上の者の所有する情報端末から、ネットワークを介して送信される分散型発電設備の電力情報を受信する。記憶部は、受信した電力情報と、電力価値を決定するために使用する価値情報とを蓄積する。また、情報管理部は、少なくとも分散型発電設備の総発電電力量と自己消費電力の情報を含む電力情報と価値情報とを用いて、分散型発電設備により発電した電力のうちの自己消費した自己消費電力の電力価値を算出する。これにより、特許文献２に記載の発明は、分散型発電設備によって発電した発電電力の価値を適切に評価しようとしている。

【0004】

特許文献３に記載の制御装置は、使用可能機能検索部と報知部とを備えている。使用可能機能検索部は、発電電力値から複数の機器で使用される電力値である機器群使用電力値を減算して余剰電力値を算出し、余剰電力値で運転可能な機器の使用可能機能の情報を出力する。また、報知部は、使用可能機能検索部が出力した使用可能機能の情報を報知する。これにより、特許文献３に記載の発明は、余剰電力の範囲内で使用可能な機能を使用者に報知しようとしている。

【0005】

特許文献４に記載のエネルギー管理装置は、通信部と制御部とを備えている。通信部は、売電可能な電力を供給する分散電源の発電電力値及び系統への売電電力値を取得する。制御部は、発電電力値又は売電電力値の一方に基づき、他方の電力値を補正する。これにより、特許文献４に記載の発明は、信頼性の高い電力情報を提示しようとしている。

【0006】

特許文献５に記載の分散型電源システムは、制御切替判定手段および制御切替実行手段を備えている。制御切替判定手段は、電力供給元から通信装置を介して受信した逆潮流を許容する旨の情報に基づき、逆潮流禁止制御から逆潮流許可制御に切り替えるか否かを判定する。制御切替実行手段は、制御切替判定手段が切り替える旨の判定をした場合に、逆潮流禁止制御から逆潮流許可制御に切り替えて逆潮流許可制御を実行する。これにより、特許文献５に記載の発明は、災害等が発生して、逆潮流させる要望が生じた際に、逆潮流させるか否かを電力供給元が管理しつつ、分散型電源システムからの余剰電力を電力系統に逆潮流させようとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００５−７８９７７号公報

【特許文献2】特許５３７９９４８号公報

【特許文献3】特開２０１２−２３５５７０号公報

【特許文献4】特開２０１４−３９３６２号公報

【特許文献5】特開２０１３−１８８０８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

太陽光発電装置や風力発電装置では、余剰電力を配電線網へ逆潮流させることが許可されている。一方、燃料電池発電装置やガスエンジン発電装置などの化石燃料を用いた発電装置では、余剰電力を配電線網へ逆潮流させることが禁止されている。

【0009】

しかしながら、化石燃料を用いた発電装置においても、余剰電力を配電線網へ逆潮流させることが許可される可能性がある。このとき、複数の発電装置から余剰電力を直ちに配電線網へ逆潮流させることができれば、各発電装置の余剰電力を有効活用することができる。なお、特許文献５に記載の発明では、電力供給元と需要者との間で個別に、逆潮流の禁止を解除する。つまり、特許文献５に記載の発明は、複数の発電装置の余剰電力を統合する統合装置が、各需要者の系統連系装置に対して、逆潮流の禁止を解除するものではない。

【0010】

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、化石燃料を用いて発電する発電装置を備える系統連系装置が系統電源の配電線網を介して複数接続された系統連系装置群において、余剰電力を配電線網へ逆潮流させることを禁止する逆潮流禁止制御から余剰電力を配電線網へ逆潮流させることを許可する逆潮流許可制御へ駆動制御を切り替え可能な余剰電力統合システムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明に係る余剰電力統合システムは、化石燃料を用いて発電する発電装置と、前記発電装置と系統電源の分電盤との間に設けられ、前記発電装置から出力された出力電力を前記系統電源の交流電力と同等の交流電力に変換して前記分電盤から給電される負荷に出力する電力変換器と、前記発電装置および前記電力変換器の駆動制御をする制御装置と、を備える分散型電源の系統連系装置が前記系統電源の配電線網を介して複数接続された系統連系装置群と、前記系統連系装置群の各前記系統連系装置と通信可能に接続され、各前記系統連系装置の余剰電力を統合する統合装置と、を備え、各前記系統連系装置は、前記電力変換器の出力電力から前記負荷で消費される消費電力を減じて前記余剰電力を算出する余剰電力算出部と、有線または無線の通信回線を介して前記統合装置と通信し、前記余剰電力算出部によって算出された前記余剰電力を含む余剰電力情報を生成して前記統合装置に対して送信する通信部と、前記余剰電力を前記配電線網へ逆潮流させることを禁止する逆潮流禁止制御から前記余剰電力を前記配電線網へ逆潮流させることを許可する逆潮流許可制御へ前記発電装置および前記電力変換器の前記駆動制御を切り替える駆動制御切り替え部と、を備え、前記統合装置は、各前記系統連系装置の前記通信部から送信された前記余剰電力情報に基づいて、各前記系統連系装置の前記余剰電力の加算電力であって前記複数の系統連系装置から供給可能な電力である売電電力を算出する売電電力算出部と、前記売電電力算出部によって算出された前記売電電力を電力市場で売り入札する入札部と、各前記系統連系装置の前記余剰電力を前記配電線網へ逆潮流させることを許可するときに、前記逆潮流禁止制御を解除して前記逆潮流許可制御に移行させる逆潮流禁止解除指令を生成する逆潮流許可部と、を備え、各前記系統連系装置の前記駆動制御切り替え部は、前記逆潮流許可部によって生成された前記逆潮流禁止解除指令を前記通信部が受信したときに、前記逆潮流禁止制御から前記逆潮流許可制御へ前記駆動制御を切り替える。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係る余剰電力統合システムによれば、各系統連系装置の駆動制御切り替え部は、統合装置の逆潮流許可部によって生成された逆潮流禁止解除指令を通信部が受信したときに、逆潮流禁止制御から逆潮流許可制御へ駆動制御を切り替える。そのため、本発明に係る余剰電力統合システムは、統合装置からの逆潮流禁止解除指令の受信に従って、逆潮流禁止制御から逆潮流許可制御へ系統連系装置群の各系統連系装置の駆動制御を切り替えることができ、駆動制御の切り替えが容易である。また、本発明に係る余剰電力統合システムによれば、各系統連系装置は、余剰電力算出部を備えている。また、統合装置は、売電電力算出部と入札部とを備えている。これにより、本発明に係る余剰電力統合システムは、系統連系装置群を構成する複数の系統連系装置の余剰電力を取りまとめることができ、一の系統連系装置の余剰電力に基づいて売り入札する場合と比べて、入札量（売電量）を増加させることができる。よって、入札部は、電力市場で売り入札するときに、電力市場で入札する競合者に対して競争力を確保することができ、より有利な条件で売り入札することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】余剰電力統合システム１の一例を示す構成図である。

【図2】系統連系装置７の一例を示す構成図である。

【図3】発電装置２としてガスエンジン発電装置を用いたときの一例を示す構成図である。

【図4】ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の一例を示す構成図である。

【図5】インバータ４２の一例を示す構成図である。

【図6】制御装置５、付加装置６および統合装置８の一例を示す構成図である。

【図7】余剰電力統合システム１の制御ブロックの一例を示すブロック図である。

【図8】系統連系装置７の制御手順の一例を示すフローチャートである。

【図9】統合装置８の制御手順の一例を示すフローチャートである。

【図10】排熱回収システム２６の一例を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本実施形態の余剰電力統合システム１について説明する。
＜余剰電力統合システム１の構成＞
図１に示すように、本実施形態の余剰電力統合システム１は、系統連系装置群７Ｇおよび統合装置８を備えている。系統連系装置群７Ｇは、分散型電源の系統連系装置７が系統電源３の配電線網３Ｎを介して複数接続されている。統合装置８は、系統連系装置群７Ｇの各系統連系装置７と通信可能に接続されており、各系統連系装置７の余剰電力を統合する。また、図２に示すように、系統連系装置７は、発電装置２、電力変換器４、制御装置５、付加装置６および解列リレーＳＷ１を備えている。なお、図１および図２では、破線の矢印によって、入出力信号（駆動信号を含む）および通信信号の授受が示されている。

【0015】

（発電装置２）
発電装置２は、化石燃料を用いて発電する。発電装置２は、例えば、燃料電池発電装置やガスエンジン発電装置を用いることができる。図２は、発電装置２として燃料電池発電装置を用いる場合の発電装置２の構成例を示している。図２に示すように、発電装置２は、燃料電池スタック２１ｃを備える燃料電池モジュール２１と、改質用原料ポンプ２１ｆと、改質水用ポンプ２１ｇと、カソードエアブロワ２１ｈと、熱交換器２２と、水タンク２３とを備えている。燃料電池スタック２１ｃは、燃料と酸化剤ガスとによって発電し、直流電力を出力する。なお、本実施形態では、燃料電池スタック２１ｃの発電によって生じた排熱を利用するコジェネレーションシステムが構成されている。コジェネレーションシステムは、発電ユニットである系統連系装置７と、貯湯槽２４とを備えている。

【0016】

燃料電池モジュール２１は、蒸発部２１ａ、改質部２１ｂおよび燃料電池スタック２１ｃを備えており、これらは、密閉されたケーシング２１ｄ内に収容されている。また、ケーシング２１ｄ内において、蒸発部２１ａおよび改質部２１ｂと、燃料電池スタック２１ｃとの間には、燃焼部２１ｅが形成されている。燃料電池モジュール２１には、改質用原料、改質水およびカソードエア（酸化剤ガスともいい、本実施形態では空気を用いる。）が供給可能になっている。具体的には、改質用原料は、改質用原料ポンプ２１ｆによって燃料電池モジュール２１の蒸発部２１ａに供給される。改質水は、改質水用ポンプ２１ｇによって水タンク２３から燃料電池モジュール２１の蒸発部２１ａに供給される。空気（カソードエア）は、カソードエアブロワ２１ｈによって燃料電池モジュール２１の燃料電池スタック２１ｃに供給される。

【0017】

熱交換器２２は、発電装置２の燃料電池モジュール２１から排気された燃焼排ガスが供給されるとともに貯湯槽２４から貯湯水が供給され、燃焼排ガスと貯湯水との間で熱交換する熱交換器である。貯湯槽２４は、貯湯水を貯湯するものであり、貯湯水は熱交換器２２および貯湯槽２４を循環する。熱交換器２２には、燃料電池モジュール２１からの排気管２１ｉが接続（貫設）されている。また、熱交換器２２には、水タンク２３に接続されている凝縮水供給管２３ａが接続されている。

【0018】

燃料電池モジュール２１から排気された燃焼排ガスは、排気管２１ｉを通って熱交換器２２内に導入され、貯湯水との間で熱交換が行われ凝縮されるとともに冷却される。凝縮後の燃焼排ガスは、排気管２１ｉを通って外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水供給管２３ａを通って水タンク２３に供給される。なお、水タンク２３は、例えば、凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化することができる。このようにして、熱交換器２２および貯湯槽２４によって、排熱回収システム２６が構成されている。排熱回収システム２６は、燃料電池モジュール２１の排熱を貯湯水に回収して蓄える。

【0019】

蒸発部２１ａは、燃料電池スタック２１ｃの燃焼ガスにより加熱される。そして、蒸発部２１ａは、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱する。蒸発部２１ａは、生成された水蒸気と予熱された改質用原料とを混合して改質部２１ｂに供給する。改質用原料は、化石燃料であり、例えば、天然ガス、ＬＰガスなどの改質用気体燃料を用いることができ、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料を用いることもできる。

【0020】

改質部２１ｂは、上述した燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給される。これにより、改質部２１ｂは、蒸発部２１ａから供給された水蒸気と改質用原料の混合ガスとから燃料である改質ガスを生成する。改質部２１ｂ内には、触媒（例えば、ルテニウム（Ｒｕ）またはニッケル（Ｎｉ）系の触媒）が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて、水素と一酸化炭素などを含んだガスが生成される（いわゆる水蒸気改質反応）。

【0021】

これら生成されたガス（いわゆる改質ガス）は、燃料電池スタック２１ｃに供給される。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス（メタンガス）、改質に使用されなかった改質水（水蒸気）を含んでいる。このように、改質部２１ｂは、改質用原料（原燃料）と改質水とから改質ガス（燃料）を生成して燃料電池スタック２１ｃに供給する。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応である。

【0022】

燃料電池スタック２１ｃは、種々の燃料電池（例えば、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）など）を用いることができる。燃料電池スタック２１ｃは、図示略の複数の燃料電池セルを備えている。複数の燃料電池セルの各々は、燃料極、空気極（酸化剤極）および電解質を備えており、電解質は、燃料極と空気極との間に設けられている。つまり、複数の燃料電池セルの各々は、燃料極、電解質および空気極の順に積層されている。燃料極には、燃料である既述の改質ガスが供給される。燃料電池セルの燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路が形成されている。燃料電池セルの空気極側には、空気（カソードエア）が流通する空気流路が形成されている。空気流路には、空気（カソードエア）がカソードエアブロワ２１ｈによって供給される。

【0023】

複数の燃料電池セルの各々では、燃料極に供給された燃料と、空気極に供給された酸化剤ガス（空気）とによって発電が行われる。具体的には、燃料極では、下記化１および下記化２に示す反応が生じ、空気極では、下記化３に示す反応が生じている。すなわち、空気極で生成した酸化物イオン（Ｏ^２−）が電解質を透過し、燃料極で水素と反応することにより、電気エネルギーが発生する。
（化１）
Ｈ_２＋Ｏ^２−→Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻
（化２）
ＣＯ＋Ｏ^２−→ＣＯ_２＋２ｅ⁻
（化３）
１／２Ｏ_２＋２ｅ⁻→Ｏ^２−

【0024】

なお、発電に使用されなかった改質ガスが燃料流路から導出され、発電に使用されなかった酸化剤ガス（空気）が空気流路から導出される。発電に使用されなかった改質ガスおよび酸化剤ガス（空気）は、燃焼部２１ｅにおいて燃焼される。蒸発部２１ａおよび改質部２１ｂは、燃焼ガスによって加熱される。また、燃焼ガスは、ケーシング２１ｄ内を動作温度に加熱する。

【0025】

一方、発電装置２としてガスエンジン発電装置を用いる場合、図３に示すように、発電装置２は、ガスエンジン発電機２５と、燃料ポンプ２５ｃと、熱交換器２２と、水タンク２３とを備えている。ガスエンジン発電機２５は、化石燃料と空気との燃焼によって発生した熱エネルギーを回転エネルギー（運動エネルギー）に変換し、変換された回転エネルギー（運動エネルギー）を電気エネルギーに変換して出力する。発電装置２としてガスエンジン発電装置を用いる場合においても、コジェネレーションシステムを構成することができる。つまり、コジェネレーションシステムは、燃料電池発電装置の場合と同様の貯湯槽２４を備えることができる。なお、熱交換器２２および水タンク２３は、燃料電池発電装置の場合と同様であり、重複する説明を省略する。また、図３では、ガスエンジン発電装置の排気管は、排気管２５ｄとして図示されている。

【0026】

ガスエンジン発電機２５は、燃焼部２５ａと変換部２５ｂとを備えている。燃焼部２５ａは、例えば、公知のガスタービンエンジン、レシプロエンジンなどの内燃機関や蒸気タービンエンジンなどの外燃機関を用いることができる。燃焼部２５ａには、燃料および空気が供給可能になっている。燃料は、例えば、燃料電池発電装置で既述の化石燃料などを用いることができ、燃料ポンプ２５ｃによって燃焼部２５ａに供給される。燃焼部２５ａでは、燃料と空気とが燃焼され、発生した熱エネルギーが回転エネルギー（運動エネルギー）に変換される。

【0027】

変換部２５ｂは、例えば、公知の直流発電機や交流発電機などを用いることができる。変換部２５ｂでは、燃焼部２５ａから出力された回転エネルギー（運動エネルギー）が電気エネルギーに変換される。変換部２５ｂとして直流発電機を用いる場合、変換部２５ｂは、直流電力を出力し、変換部２５ｂとして交流発電機を用いる場合、変換部２５ｂは、交流電力を出力する。なお、変換部２５ｂとして交流発電機を用いる場合、ダイオードブリッジなどの整流器を設けると良い。これにより、発電装置２の変換部２５ｂは、燃料電池発電装置の場合と同様に、直流電力を出力することができる。

【0028】

（系統電源３）
系統電源３は、交流の系統電源であり、電気事業者（例えば、電力会社など）が保有する商用の配電線網３Ｎから供給される電源をいう。系統電源３は、単相であっても、多相（例えば、三相）であっても良い。また、図１および図２に示すように、系統電源３の配電線網３Ｎには、分電盤３１が設けられている。図２に示すように、インバータ４２、分電盤３１、負荷３２を通る電路Ｌ１３が形成されており、系統電源３、配電線網３Ｎ、分電盤３１、負荷３２を通る電路Ｌ１４が形成されている。電路Ｌ１３および電路Ｌ１４が切り替えられることにより、インバータ４２または系統電源３の交流電力が負荷３２に給電可能になっている。

【0029】

負荷３２は、電気を駆動源とする負荷であり、例えば、家庭用電気機器（電化製品など）や産業用電気機器（ロボットなど）が挙げられる。負荷３２は、一つであっても複数であっても良い。なお、図１および図２では、電路Ｌ１３および電路Ｌ１４は、それぞれ一本の直線によって模式的に示されている。実際は、複数の電路が設けられており、各電路は、例えば、公知の電力用電線などを用いて形成されている。以上のことは、後述する電路についても同様である。

【0030】

インバータ４２と分電盤３１との間の電路Ｌ１３には、第一電力検出器３Ｐ１が設けられている。第一電力検出器３Ｐ１は、電力変換器４の出力電力（交流電力）を検出する。また、分電盤３１と負荷３２との間の電路Ｌ１３または電路Ｌ１４には、第二電力検出器３Ｐ２が設けられている。第二電力検出器３Ｐ２は、負荷３２で消費される消費電力を検出する。

【0031】

なお、分電盤３１より配電線網３Ｎ側の電路Ｌ１４には、第三電力検出器３Ｐ３を設けることができる。第三電力検出器３Ｐ３は、配電線網３Ｎから負荷３２に向かって流れる電流方向、および、各系統連系装置７から配電線網３Ｎに向かって流れる電流方向を検出することもできる。よって、第三電力検出器３Ｐ３は、系統電源３から負荷３２に供給される電力（順潮流時電力）を検出することができ、各系統連系装置７から配電線網３Ｎへ逆潮流される余剰電力（逆潮流時電力）を検出することもできる。

【0032】

第一電力検出器３Ｐ１、第二電力検出器３Ｐ２および第三電力検出器３Ｐ３は、公知の電力検出器を用いることができる。また、各系統連系装置７は、公知の各種保護継電器を設けることもできる。さらに、第三電力検出器３Ｐ３は、電路Ｌ１４の電力量を検出することもできる。この場合、第三電力検出器３Ｐ３は、系統電源３から負荷３２に供給される電力量（順潮流時電力量）および各系統連系装置７から配電線網３Ｎへ逆潮流される余剰電力量（逆潮流時電力量）を検出することができる。順潮流時電力量は、系統電源３の電力供給元から購入した購入電力量を算出する際に用いることができる。逆潮流時電力量は、売電した売電電力量を算出する際に用いることができる。なお、本明細書では、系統連系装置７および統合装置８の制御は、余剰電力など「電力」について説明されているが、余剰電力量など「電力量」についても同様である。

【0033】

（電力変換器４）
電力変換器４は、発電装置２から出力された出力電力を系統電源３の交流電力と同等の交流電力に変換して、分電盤３１から給電される負荷３２に出力する。図２に示すように、電力変換器４は、発電装置２と系統電源３の分電盤３１との間に設けられており、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１およびインバータ４２を備えている。発電装置２（図２に示す燃料電池スタック２１ｃまたは図３に示す変換部２５ｂ）とＤＣ／ＤＣコンバータ４１との間は、電路Ｌ１１によって電気的に接続されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１とインバータ４２との間は、電路Ｌ１２によって電気的に接続されている。

【0034】

（ＤＣ／ＤＣコンバータ４１）
ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、発電装置２から出力された出力電力（直流電力）を昇圧して、インバータ４２に出力する。図４に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、入力側端子４１ａ，４１ｂおよび出力側端子４１ｃ，４１ｄを備えている。入力側端子４１ａと出力側端子４１ｃとの間には、電路Ｌ４１１が形成されており、入力側端子４１ｂと出力側端子４１ｄとの間には、電路Ｌ４１２が形成されている。発電装置２から出力された直流電力は、電路Ｌ１１を介して、入力側端子４１ａ，４１ｂに印加される。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１によって昇圧された直流電力は、出力側端子４１ｃ，４１ｄから出力される。なお、入力側端子４１ａおよび出力側端子４１ｃは、正極であり、入力側端子４１ｂおよび出力側端子４１ｄは、負極である。

【0035】

ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、リアクトル４１ｅ、ダイオード４１ｆ、スイッチング素子４１ｇおよびコンデンサ４１ｈを備えている。これらの素子は、公知の電力用デバイスを用いることができる。例えば、スイッチング素子４１ｇは、公知の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などを用いることができ、コンデンサ４１ｈは、公知の電解コンデンサを用いることができる。

【0036】

電路Ｌ４１１には、入力側端子４１ａ側から順に、リアクトル４１ｅ、ダイオード４１ｆが設けられている。また、リアクトル４１ｅとダイオード４１ｆとの間の電路Ｌ４１１には、接続点４１ｉが設けられており、接続点４１ｉには、スイッチング素子４１ｇのドレイン４１ｇ１が接続されている。スイッチング素子４１ｇのソース４１ｇ２は、電路Ｌ４１２に設けられる接続点４１ｊに接続されており、接続点４１ｉと接続点４１ｊとの間には、電路Ｌ４１３が形成されている。なお、スイッチング素子４１ｇのゲート４１ｇ３は、図示略の駆動回路（ドライバ回路など）を介して、後述する制御装置５に接続されている。

【0037】

また、ダイオード４１ｆと出力側端子４１ｃとの間の電路Ｌ４１１には、接続点４１ｋが設けられており、接続点４１ｋには、コンデンサ４１ｈの一端側（正極側端子）が接続されている。コンデンサ４１ｈの他端側（負極側端子）は、電路Ｌ４１２に設けられる接続点４１ｌに接続されている。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、発電装置２から出力される直流電力を昇圧することができれば良く、上述の構成に限定されるものではない。

【0038】

ＤＣ／ＤＣコンバータ４１には、公知の電圧検出器、電流検出器などの各種検出器を設けることができる。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の出力電圧（出力側端子４１ｃ，４１ｄの間の直流電圧）を測定する電圧検出器を設けることができる。電圧検出器は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の出力電圧を、抵抗値が既知の抵抗器によって分圧して、分圧された電圧値に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ４１の出力電圧（直流電圧）を算出することができる。

【0039】

制御装置５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の出力電圧（直流電圧）に基づいて、パルス信号のデューティ比を決定することができる。制御装置５は、駆動回路（ドライバ回路など）を介して、当該デューティ比に基づくパルス信号をスイッチング素子４１ｇのゲート４１ｇ３に付与する。スイッチング素子４１ｇのゲート４１ｇ３に付与される電圧がハイレベルのときには、スイッチング素子４１ｇのドレイン４１ｇ１とソース４１ｇ２との間が導通状態になり、リアクトル４１ｅに電磁エネルギーが蓄えられる。

【0040】

スイッチング素子４１ｇのゲート４１ｇ３に付与される電圧がローレベルのときには、スイッチング素子４１ｇのドレイン４１ｇ１とソース４１ｇ２との間が遮断された開放状態になり、リアクトル４１ｅに蓄えられた電磁エネルギーがコンデンサ４１ｈに充電されて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の出力電圧（直流電圧）は上昇する。このようにして、制御装置５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の出力電圧（直流電圧）を所望の電圧値に制御することができる。つまり、制御装置５は、例えば、パルス振幅変調（ＰＡＭ：Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の出力電圧（直流電圧）を可変制御することができる。

【0041】

（インバータ４２）
インバータ４２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１によって昇圧された直流電力を系統電源３の交流電力と同等の交流電力に変換して、負荷３２に出力する。図５に示すように、インバータ４２は、入力側端子４２ａ，４２ｂおよび出力側端子４２ｃ，４２ｄを備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１から出力された直流電圧は、電路Ｌ１２を介して、入力側端子４２ａ，４２ｂに印加され、インバータ４２によって交流電力に変換されて、出力側端子４２ｃ，４２ｄから交流電力が出力される。

【0042】

インバータ４２は、第一スイッチング素子４２ｅ〜第四スイッチング素子４２ｈを備えており、第一スイッチング素子４２ｅ〜第四スイッチング素子４２ｈは、ブリッジ接続されている。第一スイッチング素子４２ｅ〜第四スイッチング素子４２ｈは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１のスイッチング素子４１ｇと同様に、公知の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などを用いることができる。図４および図５に示すように、これらのスイッチング素子には、還流ダイオードがそれぞれ設けられている。還流ダイオードは、スイッチング素子のボディダイオード（寄生ダイオード）を用いることができる。また、還流ダイオードは、別途設けることもでき、スイッチング素子にそれぞれ並列接続することもできる。

【0043】

第一スイッチング素子４２ｅ〜第四スイッチング素子４２ｈの各ゲート４２ｅ３〜４２ｈ３は、図示略の駆動回路（ドライバ回路など）を介して、制御装置５に接続されており、第一スイッチング素子４２ｅ〜第四スイッチング素子４２ｈは、制御装置５から出力される駆動信号に基づいて開閉制御される。例えば、第一スイッチング素子４２ｅのゲート４２ｅ３にハイレベルが付与されると、第一スイッチング素子４２ｅのドレイン４２ｅ１とソース４２ｅ２との間が導通状態になる。また、第四スイッチング素子４２ｈのゲート４２ｈ３にハイレベルが付与されると、第四スイッチング素子４２ｈのドレイン４２ｈ１とソース４２ｈ２との間が導通状態になる。

【0044】

このとき、第二スイッチング素子４２ｆのゲート４２ｆ３には、ローレベルが付与され、第二スイッチング素子４２ｆのドレイン４２ｆ１とソース４２ｆ２との間が遮断された開放状態になる。また、第三スイッチング素子４２ｇのゲート４２ｇ３には、ローレベルが付与され、第三スイッチング素子４２ｇのドレイン４２ｇ１とソース４２ｇ２との間が遮断された開放状態になる。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１から出力された直流電流は、インバータ４２の入力側端子４２ａ、第一スイッチング素子４２ｅ、インバータ４２の出力側端子４２ｃ、電路Ｌ１３、負荷３２、電路Ｌ１３、インバータ４２の出力側端子４２ｄ、第四スイッチング素子４２ｈ、インバータ４２の入力側端子４２ｂの順に流れる。上述の第一スイッチング素子４２ｅ〜第四スイッチング素子４２ｈの状態を第一状態とする。

【0045】

次に、第一スイッチング素子４２ｅのゲート４２ｅ３にローレベルが付与され、第一スイッチング素子４２ｅのドレイン４２ｅ１とソース４２ｅ２との間が遮断された開放状態になる。また、第四スイッチング素子４２ｈのゲート４２ｈ３にローレベルが付与され、第四スイッチング素子４２ｈのドレイン４２ｈ１とソース４２ｈ２との間が遮断された開放状態になる。

【0046】

このとき、第二スイッチング素子４２ｆのゲート４２ｆ３には、ハイレベルが付与され、第二スイッチング素子４２ｆのドレイン４２ｆ１とソース４２ｆ２との間が導通状態になる。また、第三スイッチング素子４２ｇのゲート４２ｇ３には、ハイレベルが付与され、第三スイッチング素子４２ｇのドレイン４２ｇ１とソース４２ｇ２との間が導通状態になる。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１から出力された直流電流は、インバータ４２の入力側端子４２ａ、第三スイッチング素子４２ｇ、インバータ４２の出力側端子４２ｄ、電路Ｌ１３、負荷３２、電路Ｌ１３、インバータ４２の出力側端子４２ｃ、第二スイッチング素子４２ｆ、インバータ４２の入力側端子４２ｂの順に流れる。上述の第一スイッチング素子４２ｅ〜第四スイッチング素子４２ｈの状態を第二状態とする。

【0047】

第二状態におけるインバータ４２と負荷３２との間の電流方向は、第一状態の場合と比べて、反対方向になっている。このように、インバータ４２は、第一状態および第二状態を順に繰り返すことによって、インバータ４２の入力側端子４２ａ，４２ｂから入力された直流電力を交流電力に変換して、インバータ４２の出力側端子４２ｃ，４２ｄから交流電力を出力することができる。なお、制御装置５は、種々の開閉制御を行うことができる。制御装置５は、例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式によりデューティ比を可変して、可変されたデューティ比に基づいて第一スイッチング素子４２ｅ〜第四スイッチング素子４２ｈの導通時間および遮断時間を制御することができる。

【0048】

（制御装置５）
制御装置５は、発電装置２および電力変換器４の駆動制御をする。図６に示すように、制御装置５は、公知の中央演算装置５０ａ、記憶装置５０ｂ、入出力インターフェース５０ｃおよび通信インターフェース５０ｄを備えており、これらは、バス５０ｅを介して接続されている。制御装置５は、これらを用いて、種々の演算処理を行うことができ、外部機器との間で、入出力信号（駆動信号を含む）および通信信号の授受を行うことができる。なお、後述する付加装置６および統合装置８は、制御装置５と同様の機器を備えているので、図６では、制御装置５、付加装置６および統合装置８の各機器が併記されている。

【0049】

中央演算装置５０ａは、中央演算装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であり、種々の演算処理を行うことができる。記憶装置５０ｂは、第一記憶装置５０ｂ１および第二記憶装置５０ｂ２を備えている。第一記憶装置５０ｂ１は、読み出しおよび書き込み可能な揮発性の記憶装置（ＲＡＭ：Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）であり、第二記憶装置５０ｂ２は、読み出し専用の不揮発性の記憶装置（ＲＯＭ：Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）である。入出力インターフェース５０ｃは、外部機器との間で、入出力信号（駆動信号を含む）の授受を行う。通信インターフェース５０ｄは、外部機器との間で、通信信号の授受を行う。

【0050】

例えば、中央演算装置５０ａは、第二記憶装置５０ｂ２に記憶されているＤＣ／ＤＣコンバータ４１の駆動制御プログラムを第一記憶装置５０ｂ１に読み出して、当該駆動制御プログラムを実行する。中央演算装置５０ａは、当該駆動制御プログラムに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の駆動信号を生成する。生成された駆動信号は、入出力インターフェース５０ｃおよび駆動回路（ドライバ回路など）を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１のスイッチング素子４１ｇのゲート４１ｇ３に付与される。このようにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、制御装置５によって駆動制御される。以上のことは、インバータ４２についても同様である。

【0051】

なお、本実施形態では、制御装置５は、電力変換器４の他に、発電装置２（改質用原料ポンプ２１ｆ、改質水用ポンプ２１ｇおよびカソードエアブロワ２１ｈ、または、燃料ポンプ２５ｃ）の駆動制御をすることができる。また、制御装置５には、第一電力検出器３Ｐ１および第二電力検出器３Ｐ２の各検出値が入力され、貯湯槽２４に設けられる後述する複数の温度検出器２４ａの各検出値が入力される。さらに、制御装置５は、後述する解列リレーＳＷ１に対して、制御信号（開閉信号）を出力する。また、制御装置５は、付加装置６との間で通信を行うことができる。なお、制御装置５には、第三電力検出器３Ｐ３の検出値を入力することもできる。

【0052】

（付加装置６）
付加装置６は、余剰電力を配電線網３Ｎへ逆潮流させることが統合装置８によって許可されたときに、発電装置２および電力変換器４の駆動制御を、逆潮流禁止制御から逆潮流許可制御へ切り替える。図２に示すように、本実施形態では、付加装置６は、制御装置５と別体に設けられているが、付加装置６は、制御装置５内に設けることもできる。また、図６に示すように、付加装置６は、制御装置５と同様に、公知の中央演算装置６０ａ、記憶装置６０ｂ（第一記憶装置６０ｂ１および第二記憶装置６０ｂ２）および通信インターフェース６０ｄを備えており、これらは、バス６０ｅを介して接続されている。付加装置６は、これらを用いて、種々の演算処理を行うことができ、制御装置５および統合装置８を含む外部機器との間で、通信信号の授受を行うことができる。付加装置６の詳細は、後述する。

【0053】

（系統連系装置７および系統連系装置群７Ｇ）
系統連系装置７は、発電装置２と系統電源３とを連系または解列する。図２に示すように、系統連系装置７は、電路Ｌ１３に解列リレーＳＷ１を備えている。解列リレーＳＷ１は、発電装置２と系統電源３とを連系または解列する常開型の開閉器であり、解列リレーＳＷ１が制御装置５によって開閉制御されることにより、負荷３２への電力供給が制御される。

【0054】

具体的には、発電装置２が発電を開始するまでは、解列リレーＳＷ１は開状態であり、系統電源３の交流電力が負荷３２に供給される。発電装置２が発電を開始し、系統電源３の交流電力と同等の交流電力を電力変換器４から出力可能になると、制御装置５は、解列リレーＳＷ１を閉状態に切り替える。これにより、発電装置２と系統電源３とが連系され、電力変換器４の出力電力が負荷３２に供給可能になる。

【0055】

なお、負荷３２で消費される消費電力が発電装置２の発電量より多い場合、電力の不足分が、系統電源３から負荷３２に供給される。また、発電装置２の発電量が負荷３２で消費される消費電力より多く、かつ、余剰電力を配電線網３Ｎへ逆潮流させることが許可されている場合、系統連系装置７の余剰電力は、系統電源３の配電線網３Ｎに供給される。また、制御装置５は、例えば、電力変換器４から出力される電圧または周波数に異常を検知すると、解列リレーＳＷ１を開状態に切り替える。これにより、発電装置２と系統電源３とが解列される。

【0056】

図１に示すように、本実施形態では、分散型電源の系統連系装置７が系統電源３の配電線網３Ｎを介して複数接続されており、系統連系装置群７Ｇが構成されている。系統連系装置群７Ｇの規模は、限定されない。系統連系装置群７Ｇは、例えば、一の配電線網３Ｎ内の複数の系統連系装置７で構成することができる。また、系統連系装置群７Ｇは、例えば、市町村規模で構成することもできる。

【0057】

（統合装置８）
統合装置８は、系統連系装置群７Ｇの各系統連系装置７と通信可能に接続されており、各系統連系装置７の余剰電力を統合する。図６に示すように、統合装置８は、制御装置５と同様に、公知の中央演算装置８０ａ、記憶装置８０ｂ（第一記憶装置８０ｂ１および第二記憶装置８０ｂ２）および通信インターフェース８０ｄを備えており、これらは、バス８０ｅを介して接続されている。統合装置８は、これらを用いて、種々の演算処理を行うことができ、各系統連系装置７や後述する電力市場９との間で、通信信号の授受を行うことができる。

【0058】

各系統連系装置７と統合装置８との間の通信は、公知の有線または無線の通信回線を介して行うことができる。通信回線は、例えば、専用回線や公衆回線を用いることができ、統合装置８と各系統連系装置７との間で、有線または無線のローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ：Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を構成することができる。また、統合装置８と各系統連系装置７との間の通信は、系統電源３の配電線網３Ｎを利用した電力線搬送通信（ＰＬＣ：Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）を用いることもできる。以上のことは、統合装置８と電力市場９との間の通信についても同様である。

【0059】

＜余剰電力統合システム１の制御＞
本実施形態の余剰電力統合システム１では、各系統連系装置７は、統合装置８から逆潮流禁止解除指令を受信したときに、逆潮流禁止制御から逆潮流許可制御へ駆動制御を切り替える。以下、余剰電力統合システム１の制御について、詳細に説明する。

【0060】

（制御装置５の制御）
図７に示すように、制御装置５は、制御ブロックとして捉えると、制御装置通信部５１および駆動制御部５２を備えている。制御装置通信部５１は、付加装置６の通信部７１との間で、各種制御情報および各種運転情報などを送受信する。制御装置通信部５１は、図６に示す通信インターフェース５０ｄ，６０ｄを介して、付加装置６の通信部７１と通信することができる。制御装置５の制御装置通信部５１と付加装置６の通信部７１との間の通信は、限定されない。本実施形態では、制御装置５の制御装置通信部５１と付加装置６の通信部７１との間で、有線または無線のローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）が構成されており、制御装置５の制御装置通信部５１と付加装置６の通信部７１との間で通信可能になっている。

【0061】

駆動制御部５２は、発電装置２および電力変換器４の駆動制御をする。駆動制御部５２は、種々の駆動制御を行うことができる。本実施形態では、駆動制御部５２は、逆潮流禁止制御または逆潮流許可制御を行う。逆潮流禁止制御は、系統連系装置７の余剰電力を配電線網３Ｎへ逆潮流させることを禁止する制御であり、例えば、負荷追従制御などが挙げられる。負荷追従制御は、発電装置２の発電量（電力変換器４の出力電力）を、負荷３２で消費される消費電力に追従させる制御をいう。負荷追従制御では、駆動制御部５２は、第一電力検出器３Ｐ１および第二電力検出器３Ｐ２の検出値に基づいて、発電装置２の発電量（電力変換器４の出力電力）を制御する。

【0062】

具体的には、駆動制御部５２は、第一電力検出器３Ｐ１の検出値に基づいて、発電装置２の発電量（電力変換器４の出力電力）を算出し、第二電力検出器３Ｐ２の検出値に基づいて、負荷３２で消費される消費電力を算出する。駆動制御部５２は、発電装置２の発電量（電力変換器４の出力電力）と、負荷３２で消費される消費電力とが一致するように、発電装置２の発電量（電力変換器４の出力電力）を制御する。また、駆動制御部５２は、第三電力検出器３Ｐ３の検出値に基づいて、系統連系装置７の余剰電力が配電線網３Ｎへ逆潮流したことが検出されたとき、または、系統連系装置７の余剰電力が配電線網３Ｎへ逆潮流することが予測されるときに、発電装置２の発電量（電力変換器４の出力電力）を低下させても良い。

【0063】

発電装置２として燃料電池発電装置を用いる場合、駆動制御部５２は、改質用原料ポンプ２１ｆの吐出量を制御して、蒸発部２１ａに供給される改質用原料の供給量を制御する。また、駆動制御部５２は、改質水用ポンプ２１ｇの吐出量を制御して、蒸発部２１ａに供給される改質水の供給量を制御する。さらに、駆動制御部５２は、カソードエアブロワ２１ｈの送風量を制御して、燃料電池スタック２１ｃに供給される空気（カソードエア）の供給量を制御する。一方、発電装置２としてガスエンジン発電装置を用いる場合、駆動制御部５２は、燃料ポンプ２５ｃの吐出量を制御して、燃焼部２５ａに供給される燃料の供給量を制御する。このようにして、駆動制御部５２は、発電装置２の発電量を制御することができる。

【0064】

逆潮流許可制御は、系統連系装置７の余剰電力を配電線網３Ｎへ逆潮流させることを許可する制御であり、例えば、最大定格運転制御などが挙げられる。最大定格運転制御は、系統連系装置７を最大定格運転で駆動制御する。最大定格運転制御では、駆動制御部５２は、発電装置２が発電可能な最大発電量を発電装置２に発電させる。駆動制御部５２は、逆潮流禁止制御の場合と同様にして、発電装置２を制御することができる。この場合、駆動制御部５２は、負荷３２で消費される消費電力以上の発電量を発電装置２に発電させることができ、余剰電力を配電線網３Ｎへ逆潮流させることができる。なお、逆潮流許可制御は、負荷３２で消費される消費電力以上の発電量を発電装置２に発電させることができれば良く、最大定格運転制御に限定されるものではない。

【0065】

なお、駆動制御部５２は、逆潮流禁止制御および逆潮流許可制御のいずれの場合においても、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１のスイッチング素子４１ｇのゲート４１ｇ３に付与するパルス信号のデューティ比を制御することができる。これにより、駆動制御部５２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の出力電圧（直流電圧）を制御することができる。また、駆動制御部５２は、インバータ４２の第一スイッチング素子４２ｅ〜第四スイッチング素子４２ｈの各ゲート４２ｅ３〜４２ｈ３に付与するパルス信号のデューティ比を制御することができる。これにより、駆動制御部５２は、インバータ４２から出力される交流電力の電圧および周波数を制御することができる。このようにして、駆動制御部５２は、発電装置２から出力された出力電力を系統電源３の交流電力と同等の交流電力に変換して負荷３２に出力することができる。

【0066】

（系統連系装置７および統合装置８の制御）
系統連系装置７は、制御ブロックとして捉えると、通信部７１、駆動制御切り替え部７２、余剰電力算出部７３および排熱回収量検出部７４を備えている。本実施形態では、通信部７１、駆動制御切り替え部７２、余剰電力算出部７３および排熱回収量検出部７４は、付加装置６に設けられている。なお、通信部７１、駆動制御切り替え部７２、余剰電力算出部７３および排熱回収量検出部７４は、制御装置５に設けることもできる。また、通信部７１および駆動制御切り替え部７２は、付加装置６に設け、余剰電力算出部７３および排熱回収量検出部７４は、制御装置５に設けることもできる。

【0067】

系統連系装置群７Ｇを構成する全ての系統連系装置７において、通信部７１、駆動制御切り替え部７２、余剰電力算出部７３および排熱回収量検出部７４の配置が同一であっても良い。また、系統連系装置群７Ｇを構成する複数の系統連系装置７のうちの一部の系統連系装置７の上記配置が、他の系統連系装置７と異なっていても良い。さらに、系統連系装置群７Ｇを構成する複数の系統連系装置７のうちの少なくとも一つは、通信部７１および駆動制御切り替え部７２が制御装置５と別体に設けられ、且つ、制御装置５と通信可能に接続されていると好適である。この場合、余剰電力統合システム１は、逆潮流許可制御を行うことができない既設の系統連系装置７に対しても、付加装置６を介して逆潮流許可制御を行わせることができる。

【0068】

各系統連系装置７は、図８に示すフローチャートに従って制御プログラムを実行することにより、逆潮流許可制御を実行することができる。本実施形態では、制御プログラムは、付加装置６の第二記憶装置６０ｂ２に記憶されており、付加装置６の起動時に、第一記憶装置６０ｂ１に読み出される。なお、制御プログラムは、所定時間毎に繰り返し実行される。

【0069】

図７に示すように、統合装置８は、制御ブロックとして捉えると、統合装置通信部８１、逆潮流許可部８２、売電電力算出部８３、入札部８４、分配部８５、駆動制御最適化部８６および逆潮流禁止部８７を備えている。統合装置８は、図９に示すフローチャートに従って制御プログラムを実行することにより、各系統連系装置７の余剰電力を統合制御することができる。制御プログラムは、統合装置８の第二記憶装置８０ｂ２に記憶されており、統合装置８の起動時に、第一記憶装置８０ｂ１に読み出される。なお、制御プログラムは、所定時間毎に繰り返し実行される。以下、図７に示す制御ブロック、並びに、図８および図９に示すフローチャートを参照しつつ、系統連系装置７および統合装置８の制御について説明する。

【0070】

各系統連系装置７の通信部７１は、有線または無線の通信回線を介して統合装置８と通信する。通信部７１は、統合装置８の統合装置通信部８１との間で、各種制御情報および各種運転情報などを送受信する。具体的には、通信部７１は、図６に示す通信インターフェース６０ｄ，８０ｄを介して、統合装置８の統合装置通信部８１と通信する。なお、通信回線は、統合装置８の構成で既述した通信回線を用いることができる。

【0071】

統合装置８の逆潮流許可部８２は、各系統連系装置７の余剰電力を配電線網３Ｎへ逆潮流させることを許可するときに、逆潮流禁止制御を解除して逆潮流許可制御に移行させる逆潮流禁止解除指令を生成する（図９のステップＳ２０１）。生成された逆潮流禁止解除指令は、統合装置通信部８１を介して、各系統連系装置７の通信部７１に送信される（ステップＳ２０２）。

【0072】

各系統連系装置７の駆動制御切り替え部７２は、逆潮流許可部８２によって生成された逆潮流禁止解除指令を通信部７１が受信したときに、逆潮流禁止制御から逆潮流許可制御へ発電装置２および電力変換器４の駆動制御を切り替える。具体的には、各系統連系装置７の駆動制御切り替え部７２は、逆潮流許可部８２によって生成された逆潮流禁止解除指令を通信部７１が受信したか否かを判断する（図８のステップＳ１０１）。逆潮流禁止解除指令を受信した場合（ステップＳ１０１でＹｅｓの場合）、系統連系装置７の制御は、ステップＳ１０２に進む。逆潮流禁止解除指令を受信しない場合（ステップＳ１０１でＮｏの場合）、制御は、一旦、終了する。

【0073】

各系統連系装置７の駆動制御切り替え部７２は、逆潮流許可部８２によって生成された逆潮流禁止解除指令を通信部７１が受信したときに、発電装置２および電力変換器４の駆動制御プログラムを、逆潮流禁止制御を行う駆動制御プログラムから逆潮流許可制御を行う駆動制御プログラムへ書き換えると好適である（ステップＳ１０２）。例えば、制御装置５の制御装置通信部５１は、通信部７１を介して、駆動制御切り替え部７２から駆動制御プログラムの書き換え指示を受けると、付加装置６から逆潮流許可制御を行う駆動制御プログラムを受信する。そして、制御装置５は、第二記憶装置５０ｂ２に記憶している逆潮流禁止制御を行う駆動制御プログラムを、逆潮流許可制御を行う駆動制御プログラムに書き換える。これにより、駆動制御部５２は、逆潮流許可制御による駆動制御を実行可能になる。なお、ステップＳ１０１でＮｏの場合、駆動制御部５２は、逆潮流禁止制御を継続する。

【0074】

本実施形態の余剰電力統合システム１によれば、各系統連系装置７の駆動制御切り替え部７２は、逆潮流許可部８２によって生成された逆潮流禁止解除指令を通信部７１が受信したときに、発電装置２および電力変換器４の駆動制御プログラムを、逆潮流禁止制御を行う駆動制御プログラムから逆潮流許可制御を行う駆動制御プログラムへ書き換える。これにより、駆動制御切り替え部７２は、逆潮流許可制御を行う駆動制御プログラムが記憶されていない制御装置５を備える系統連系装置７に対しても、逆潮流禁止制御から逆潮流許可制御へ、容易かつ確実に駆動制御を切り替えることができる。

【0075】

なお、各系統連系装置７の制御装置５の第二記憶装置５０ｂ２は、逆潮流禁止制御を行う駆動制御プログラムおよび逆潮流許可制御を行う駆動制御プログラムのうちの一方を選択可能に、二つの駆動制御プログラムを記憶することもできる。そして、通信部７１が逆潮流禁止解除指令を受信したときには、駆動制御切り替え部７２は、逆潮流許可制御を行う駆動制御プログラムを第一記憶装置５０ｂ１に読み出すように、制御装置５の制御装置通信部５１に対して指示する。一方、通信部７１が逆潮流禁止解除指令を受信していないときには、駆動制御切り替え部７２は、逆潮流禁止制御を行う駆動制御プログラムを第一記憶装置５０ｂ１に読み出すように、制御装置５の制御装置通信部５１に対して指示する。このようにして、各系統連系装置７の駆動制御切り替え部７２は、逆潮流禁止解除指令の受信の有無によって、二つの駆動制御プログラムを切り替えることもできる。

【0076】

本実施形態の余剰電力統合システム１によれば、各系統連系装置７の駆動制御切り替え部７２は、統合装置８の逆潮流許可部８２によって生成された逆潮流禁止解除指令を通信部７１が受信したときに、逆潮流禁止制御から逆潮流許可制御へ駆動制御を切り替える。そのため、本実施形態の余剰電力統合システム１は、統合装置８からの逆潮流禁止解除指令の受信に従って、逆潮流禁止制御から逆潮流許可制御へ系統連系装置群７Ｇの各系統連系装置７の駆動制御を切り替えることができ、駆動制御の切り替えが容易である。

【0077】

次に、各系統連系装置７の排熱回収量検出部７４は、貯湯熱量または貯湯電力を示す排熱回収量を検出する（ステップＳ１０３）。図１０に示すように、熱交換器２２と貯湯槽２４との間には、貯湯水が循環する貯湯水循環ライン２７が設けられている。貯湯水循環ライン２７には、下流側から上流側に向かって、ラジエータ２７ａ、貯湯水循環ポンプ２７ｂ、熱交換器２２、取水口２７ｃが、この順に配設されている。排熱回収システム２６では、貯湯水循環ポンプ２７ｂによって、貯湯水が貯湯水循環ライン２７を循環し、発電装置２の排熱が貯湯水に回収され蓄えられる。

【0078】

貯湯槽２４には、貯湯槽２４の深さ方向に、複数の温度検出器２４ａが設けられている。複数の温度検出器２４ａは、貯湯槽２４に貯湯されている貯湯水の水位に応じた温度を検出することができる。排熱回収量検出部７４は、複数の温度検出器２４ａの検出値に基づいて、貯湯槽２４の貯湯熱量または貯湯電力を示す排熱回収量を検出することができる。貯湯熱量は、熱交換器２２を介して発電装置２の排熱から回収され、貯湯水に蓄えられた熱量をいう。貯湯電力は、貯湯熱量を電力に換算したものをいう。

【0079】

具体的には、貯湯熱量は、貯湯槽２４に貯湯されている貯湯水の貯湯量と、貯湯水の温度変化量とを乗じて算出することができる。貯湯水の貯湯量は、貯湯槽２４に応じて予め設定することができ、貯湯水の温度変化量は、複数の温度検出器２４ａの各検出値から算出することができる。また、１ｋＷｈは、８６０ｋｃａｌに相当するので、排熱回収量検出部７４は、貯湯熱量を電力に換算することもできる。なお、貯湯槽２４の貯湯量を検出する貯湯量検出器を設けて、貯湯量検出器の検出値から貯湯水の貯湯量を検出することもできる。

【0080】

排熱回収量検出部７４は、排熱回収量が目標排熱回収量に到達したか否かを判断する（ステップＳ１０４）。排熱回収量検出部７４は、複数の温度検出器２４ａの各検出値が目標貯湯温度に到達しているときに、排熱回収量が目標排熱回収量に到達したと判断することができる。目標貯湯温度は、貯湯槽２４に貯湯されている貯湯水の設定温度であり、貯湯水の温度変化を考慮した温度範囲（目標貯湯温度範囲）に設定することもできる。

【0081】

排熱回収量が目標排熱回収量に到達した場合（ステップＳ１０４でＹｅｓの場合）、系統連系装置７の制御は、ステップＳ１０５に進む。排熱回収量が目標排熱回収量に到達していない場合（ステップＳ１０４でＮｏの場合）、系統連系装置７の制御は、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０５では、系統連系装置７の運転状態は、後述する駆動制御最適化部８６によって指示された運転状態に設定される。一方、ステップＳ１０６では、系統連系装置７の運転状態は、既述の最大定格運転に設定される。ステップＳ１０５またはステップＳ１０６が実行された後、系統連系装置７の制御は、ステップＳ１０７に進む。

【0082】

余剰電力算出部７３は、電力変換器４の出力電力を検出し、負荷３２で消費される消費電力を検出する（ステップＳ１０７）。そして、余剰電力算出部７３は、電力変換器４の出力電力から負荷３２で消費される消費電力を減じて余剰電力を算出すると好適である（ステップＳ１０８）。既述のとおり、電力変換器４の出力電力は、第一電力検出器３Ｐ１によって検出される。また、負荷３２で消費される消費電力は、第二電力検出器３Ｐ２によって検出される。つまり、余剰電力算出部７３は、第一電力検出器３Ｐ１の検出値から第二電力検出器３Ｐ２の検出値を減じて、各系統連系装置７の余剰電力を算出することができる。

【0083】

各系統連系装置７の通信部７１は、余剰電力算出部７３によって算出された余剰電力を含む余剰電力情報を生成する（ステップＳ１０９）。余剰電力情報は、余剰電力算出部７３によって算出された余剰電力を統合装置８に対して送信可能にしたものであり、余剰電力などの運転情報の他に、送信先アドレス（統合装置８のアドレス）、送信元アドレス（各系統連系装置７のアドレス）、エラー訂正情報などを含めることができる。

【0084】

また、各系統連系装置７の通信部７１は、排熱回収量検出部７４によって検出された排熱回収量を含む排熱回収情報を生成する（ステップＳ１０９）。排熱回収情報は、排熱回収量検出部７４によって検出された排熱回収量を統合装置８に対して送信可能にしたものであり、排熱回収量などの運転情報の他に、余剰電力情報と同様の情報を含めることができる。各系統連系装置７の通信部７１は、余剰電力情報および排熱回収情報を統合装置８に対して送信する（ステップＳ１１０）。そして、系統連系装置７の制御は、一旦、終了する。

【0085】

統合装置８の売電電力算出部８３は、各系統連系装置７の通信部７１から送信された余剰電力情報に基づいて、売電電力を算出すると好適である。売電電力は、各系統連系装置７の余剰電力の加算電力であって、複数の系統連系装置７から供給可能な電力をいう。具体的には、売電電力算出部８３は、全ての系統連系装置７から余剰電力情報および排熱回収情報を受信したか否かを判断する（ステップＳ２０３）。

【0086】

全ての系統連系装置７から余剰電力情報および排熱回収情報を受信した場合（ステップＳ２０３でＹｅｓの場合）、統合装置８の制御は、ステップＳ２０４に進む。そして、売電電力算出部８３は、各系統連系装置７の余剰電力情報に基づいて、各系統連系装置７の余剰電力を加算し、売電電力を算出する（ステップＳ２０４）。全ての系統連系装置７から余剰電力情報および排熱回収情報を受信していない場合（ステップＳ２０３でＮｏの場合）、統合装置８の制御は、ステップＳ２０３に戻る。この場合、売電電力算出部８３は、全ての系統連系装置７から余剰電力情報および排熱回収情報を受信するまで待機する。

【0087】

次に、入札部８４は、売電電力算出部８３によって算出された売電電力を電力市場９で売り入札すると好適である（ステップＳ２０５）。電力市場９は、限定されないが、例えば、公知の卸電力取引所などが挙げられる。卸電力取引所は、スポット市場、時間前市場、先渡し市場、分散型・グリーン売電市場などの取引市場である。なお、電力市場９における取引の種類は、これらに限定されるものではない。

【0088】

入札部８４は、入札に際して、電力市場９の市場動向を考慮することができる。電力市場９の市場動向は、例えば、電力需要、入札量および入札価格、統合装置８が統合する系統連系装置群７Ｇ以外から供給される売電量などの動向が挙げられる。入札部８４は、例えば、電力市場９で売り入札する地域、時期、時間帯に応じた市場動向を考慮することもできる。例えば、夏季の午後の時間帯は、他の時期および時間帯と比べて電力需要が多く、売電価格が高騰する傾向がある。一方、深夜の時間帯は、他の時間帯と比べて電力需要が少なく、売電価格が低廉になる傾向がある。

【0089】

入札部８４は、電力市場９の市場動向に基づいて、入札量および入札価格を決定することができる。入札部８４は、系統連系装置群７Ｇを構成する一の系統連系装置７の余剰電力を電力市場９で売り入札することもでき、系統連系装置群７Ｇを構成する複数の系統連系装置７の余剰電力分を一括して電力市場９で売り入札することもできる。また、入札部８４は、系統連系装置群７Ｇを構成する全ての系統連系装置７の余剰電力分を一括して電力市場９で売り入札することもできる。

【0090】

本実施形態の余剰電力統合システム１によれば、各系統連系装置７は、電力変換器４の出力電力から負荷３２で消費される消費電力を減じて余剰電力を算出する余剰電力算出部７３を備えている。また、統合装置８は、各系統連系装置７の通信部７１から送信された余剰電力情報に基づいて売電電力を算出する売電電力算出部８３と、売電電力算出部８３によって算出された売電電力を電力市場９で売り入札する入札部８４とを備えている。これにより、本実施形態の余剰電力統合システム１は、系統連系装置群７Ｇを構成する複数の系統連系装置７の余剰電力を取りまとめることができ、一の系統連系装置７の余剰電力に基づいて売り入札する場合と比べて、入札量（売電量）を増加させることができる。よって、入札部８４は、電力市場９で売り入札するときに、電力市場９で入札する競合者に対して競争力を確保することができ、より有利な条件で売り入札することができる。

【0091】

分配部８５は、売電電力が電力市場９で落札されたときに、売電電力の各供給者に対して、落札によって得られた売電利益を、供給した余剰電力に比例して分配すると好適である。具体的には、分配部８５は、入札部８４が売り入札した売電電力が落札されたか否かを判断する（ステップＳ２０６）。落札された場合（ステップＳ２０６でＹｅｓの場合）、統合装置８の制御は、ステップＳ２０７に進む。そして、分配部８５は、売電電力の供給者毎に、個別売電利益を算出する（ステップＳ２０７）。個別売電利益は、売電電力の各供給者に分配される余剰電力の供給量に応じた売電利益をいう。

【0092】

落札されなかった場合（ステップＳ２０６でＮｏの場合）、統合装置８の制御は、ステップＳ２０８に進む。そして、入札部８４は、入札を継続するか否かを判断する（ステップＳ２０８）。入札を継続する場合（ステップＳ２０８でＹｅｓの場合）、統合装置８の制御は、ステップＳ２０５に戻る。この場合、入札部８４は、入札量や入札価格などの入札条件を変更し、再度、売り入札する（ステップＳ２０５）。一方、入札を継続しない場合（ステップＳ２０８でＮｏの場合）、統合装置８の制御は、ステップＳ２０９に進む。この場合、落札されていないので、個別売電利益は、生じない。

【0093】

本実施形態の余剰電力統合システム１によれば、統合装置８は、売電電力が電力市場９で落札されたときに、売電電力の各供給者に対して、落札によって得られた売電利益を、供給した余剰電力に比例して分配する分配部８５を備える。そのため、本実施形態の余剰電力統合システム１は、各系統連系装置７から供給された余剰電力の供給量に応じて、落札によって得られた売電利益を分配することができる。

【0094】

なお、分配部８５は、供給した余剰電力以外の要素に基づいて、または、供給した余剰電力以外の要素を加味して、落札によって得られた売電利益を分配することもできる。分配部８５は、例えば、余剰電力統合システム１の構築に際して出資した出資金に基づいて、または、出資金を加味して、落札によって得られた売電利益を分配することもできる。

【0095】

次に、駆動制御最適化部８６は、各系統連系装置７の通信部７１から送信された余剰電力情報および排熱回収情報に基づいて、各系統連系装置７の運転効率が最も高くなる各系統連系装置７の運転状態を決定し、各系統連系装置７に対して当該運転状態を指示すると好適である（ステップＳ２０９）。駆動制御最適化部８６は、統合装置通信部８１および制御装置通信部５１を介して、各系統連系装置７の制御装置５の駆動制御部５２に対して運転状態を指示する。

【0096】

例えば、駆動制御最適化部８６は、余剰電力生成費用と、余剰電力を生成し売電したときの売電利益とを各系統連系装置７について算出すると好適である。余剰電力生成費用は、発電装置２に投入する化石燃料の費用であって、余剰電力を生成するために必要な変動費用をいう。また、この場合の売電利益は、個別売電利益である。そして、駆動制御最適化部８６は、売電利益と比べて余剰電力生成費用が低廉になる各系統連系装置７の余剰電力の生成量を決定し、各系統連系装置７に対して当該生成量を指示すると良い。

【0097】

本実施形態の余剰電力統合システム１によれば、駆動制御最適化部８６は、余剰電力生成費用と、余剰電力を生成し売電したときの売電利益とを各系統連系装置７について算出する。そして、駆動制御最適化部８６は、売電利益と比べて余剰電力生成費用が低廉になる各系統連系装置７の余剰電力の生成量を決定し、各系統連系装置７に対して当該生成量を指示する。これにより、駆動制御最適化部８６は、投入する余剰電力生成費用と、得られる売電利益との費用対効果を考慮して、各系統連系装置７の運転状態を決定することができる。そのため、各系統連系装置７の発電装置２は、売電利益が得られる余剰電力を生成することができ、各系統連系装置７は、運転効率を向上させることができる。

【0098】

また、既述のとおり、各系統連系装置７の制御装置５は、逆潮流禁止制御から逆潮流許可制御に移行したときに、排熱回収量検出部７４によって検出された排熱回収量が目標排熱回収量に到達するまでは、系統連系装置７を最大定格運転で運転させ、排熱回収量が目標排熱回収量に到達した以降は、駆動制御最適化部８６によって指示された運転状態で運転させると好適である。

【0099】

本実施形態の余剰電力統合システム１によれば、各系統連系装置７の制御装置５は、逆潮流禁止制御から逆潮流許可制御に移行したときに、排熱回収量検出部７４によって検出された排熱回収量が目標排熱回収量に到達するまでは、系統連系装置７を最大定格運転で運転させる。そのため、各系統連系装置７の排熱回収システム２６は、逆潮流許可制御に移行したときに、優先的に、貯湯槽２４の貯湯水に回収された排熱回収量を目標排熱回収量に到達させることができる。そのため、本実施形態の余剰電力統合システム１は、排熱回収システム２６の効率を向上させることができ、コジェネレーションシステムの効率を向上させることができる。よって、各系統連系装置７は、運転効率を向上させることができる。

【0100】

また、本実施形態の余剰電力統合システム１によれば、各系統連系装置７の制御装置５は、排熱回収量が目標排熱回収量に到達した以降は、駆動制御最適化部８６によって指示された運転状態で運転させる。これにより、統合装置８は、各系統連系装置７の運転状態を最適な状態にすることができ、各系統連系装置７の運転効率を向上させることができる。なお、駆動制御最適化部８６が各系統連系装置７に対して指示する運転状態は、限定されない。例えば、上述の各系統連系装置７の費用対効果を考慮して、各系統連系装置７の運転状態を決定することができる。

【0101】

また、駆動制御最適化部８６は、排熱回収システム２６の排熱回収時間を考慮して、各系統連系装置７の運転状態を決定することもできる。発電装置２の発電量が増加すると、発電装置２の排熱量も増加し、排熱回収システム２６によって回収される排熱回収量も増加する。また、貯湯水循環ライン２７を循環する貯湯水の流速が増加すると、排熱回収システム２６が目標排熱回収量を回収するまでの時間を短縮することができる。よって、駆動制御最適化部８６は、排熱回収システム２６が目標排熱回収量を回収するまでの時間を最短化可能な発電装置２の発電量および貯湯水循環ライン２７を循環する貯湯水の流速を指示すると好適である。発電装置２の発電量を最大にする制御は、既述の最大定格運転制御であり、駆動制御部５２によって制御される。また、駆動制御部５２は、貯湯水循環ポンプ２７ｂの吐出量を制御することができ、貯湯水循環ライン２７を循環する貯湯水の流速を制御することができる。よって、駆動制御最適化部８６は、統合装置通信部８１および制御装置通信部５１を介して、各系統連系装置７の駆動制御部５２に対して、発電装置２の発電量および貯湯水の流速を指示すると良い。

【0102】

本実施形態の余剰電力統合システム１によれば、駆動制御最適化部８６は、排熱回収システム２６が目標排熱回収量を回収するまでの時間を最短化可能な発電装置２の発電量および貯湯水循環ライン２７を循環する貯湯水の流速を指示する。これにより、各系統連系装置７の排熱回収システム２６は、目標排熱回収量を回収するまでの時間を最短化することができる。そのため、本実施形態の余剰電力統合システム１は、排熱回収システム２６の効率を向上させることができ、コジェネレーションシステムの効率を向上させることができる。よって、各系統連系装置７は、運転効率を向上させることができる。

【0103】

また、駆動制御最適化部８６は、各系統連系装置７の排熱回収量が目標排熱回収量に到達した後は、排熱回収システム２６が回収した排熱の一部を放出させることもできる。例えば、駆動制御最適化部８６は、排熱回収システム２６が放出する貯湯水の貯湯水量と、放出する貯湯水の温度とから、放出する貯湯水の放出熱量を算出する。駆動制御最適化部８６は、給湯器などを用いて当該放出熱量に相当する熱量を生成する場合に必要となる費用である排熱放出費用を算出する。そして、駆動制御最適化部８６は、余剰電力生成費用と、余剰電力を生成し売電したときの売電利益と、排熱回収システム２６が放出する排熱放出費用とを各系統連系装置７について算出する。

【0104】

駆動制御最適化部８６は、余剰電力生成費用と排熱放出費用とを加算した排熱放出時電力生成費用と、売電利益とを比較する。駆動制御最適化部８６は、排熱放出時電力生成費用が売電利益と比べて小さいときには、排熱回収システム２６が回収した排熱の一部を放出させることができる。また、駆動制御最適化部８６は、排熱放出時電力生成費用が売電利益と比べて大きいときには、余剰電力の生成量を減少させることもできる。図１０に示すように、各系統連系装置７の駆動制御部５２は、例えば、取水口２７ｃから貯湯水を放出することができる。また、各系統連系装置７の駆動制御部５２は、貯湯槽２４に貯湯されている貯湯水を放出することもできる。さらに、各系統連系装置７の駆動制御部５２は、例えば、貯湯水循環ライン２７のラジエータ２７ａを用いて、貯湯水循環ライン２７を循環する貯湯水を冷却することもできる。駆動制御最適化部８６は、統合装置通信部８１および制御装置通信部５１を介して、各系統連系装置７の駆動制御部５２に対して、排熱回収システム２６が放出可能な熱量を指示する。

【0105】

本実施形態の余剰電力統合システム１によれば、駆動制御最適化部８６は、余剰電力生成費用と排熱放出費用とを加算した排熱放出時電力生成費用と、売電利益とを比較し、排熱放出時電力生成費用が売電利益と比べて小さいときには、排熱回収システム２６が回収した排熱の一部を放出させることができる。また、駆動制御最適化部８６は、排熱放出時電力生成費用が売電利益と比べて大きいときには、余剰電力の生成量を減少させることができる。このように、駆動制御最適化部８６は、排熱放出時電力生成費用と売電利益とを比較考慮して、各系統連系装置７の運転状態を決定することができ、各系統連系装置７は、運転効率を向上させることができる。

【0106】

各系統連系装置７の運転状態が決定されると、統合装置通信部８１は、駆動制御最適化部８６によって指示された運転状態を含む運転状態指示情報を生成する。運転状態指示情報は、駆動制御最適化部８６によって指示された運転状態を各系統連系装置７に対して送信可能にしたものであり、指示された運転状態の他に、送信先アドレス（各系統連系装置７のアドレス）、送信元アドレス（統合装置８のアドレス）、エラー訂正情報などを含めることができる。また、統合装置通信部８１は、個別売電利益を含む個別売電利益情報を生成する。個別売電利益情報は、分配部８５によって算出された個別売電利益を各系統連系装置７に対して送信可能にしたものであり、個別売電利益の他に、運転状態指示情報と同様の情報を含めることができる。

【0107】

統合装置通信部８１は、運転状態指示情報および個別売電利益情報を各系統連系装置７の通信部７１に対して送信する（ステップＳ２１０）。各系統連系装置７の駆動制御部５２は、通信部７１が受信した運転状態指示情報に基づいて、発電装置２および電力変換器４の駆動制御をし、系統連系装置７の運転状態を制御する。また、各系統連系装置７は、通信部７１が受信した個別売電利益情報に基づいて、個別売電利益を知得することができる。なお、系統連系装置７および統合装置８の制御の実行順序は、フローチャートで示す順序に限定されるものではない。例えば、ステップＳ２０９の各系統連系装置７の運転状態の決定は、ステップＳ２０４の前に実行することもできる。

【0108】

本実施形態の余剰電力統合システム１によれば、統合装置８は、各系統連系装置７の通信部７１から送信された余剰電力情報および排熱回収情報に基づいて、各系統連系装置７の運転効率が最も高くなる各系統連系装置７の運転状態を決定し、各系統連系装置７に対して当該運転状態を指示する駆動制御最適化部８６を備える。これにより、駆動制御最適化部８６は、各系統連系装置７の余剰電力および排熱回収量に基づいて、各系統連系装置７の最適な運転状態を決定することができ、各系統連系装置７は、運転効率を向上させることができる。

【0109】

なお、駆動制御切り替え部７２は、逆潮流許可制御から逆潮流禁止制御へ発電装置２および電力変換器４の駆動制御を切り替えることもできる。具体的には、統合装置８は、各系統連系装置７の余剰電力を配電線網３Ｎへ逆潮流させることを禁止するときに、逆潮流許可制御を解除して逆潮流禁止制御に移行させる逆潮流許可解除指令を生成する逆潮流禁止部８７を備える。各系統連系装置７の駆動制御切り替え部７２は、逆潮流禁止部８７によって生成された逆潮流許可解除指令を通信部７１が受信したときに、逆潮流許可制御から逆潮流禁止制御へ駆動制御を切り替える。これにより、統合装置８は、例えば、配電線網３Ｎに供給された余剰電力が過大になり、電力系統が不安定になることを抑制することができる。

【0110】

また、各系統連系装置７の駆動制御切り替え部７２は、逆潮流禁止部８７によって生成された逆潮流許可解除指令を通信部７１が受信したときに、発電装置２および電力変換器４の駆動制御プログラムを、逆潮流許可制御を行う駆動制御プログラムから逆潮流禁止制御を行う駆動制御プログラムへ書き換えることができる。逆潮流許可制御から逆潮流禁止制御への移行は、逆潮流禁止制御から逆潮流許可制御への移行の場合と同様に行うことができる。

【0111】

＜その他＞
本発明は、上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。

【符号の説明】

【0112】

１：余剰電力統合システム、
２：発電装置、２２：熱交換器、２４：貯湯槽、
３：系統電源、３Ｎ：配電線網、３１：分電盤、３２：負荷、
４：電力変換器、５：制御装置、６：付加装置、
７：系統連系装置、７Ｇ：系統連系装置群、
７１：通信部、７２：駆動制御切り替え部、７３：余剰電力算出部、
７４：排熱回収量検出部、
８：統合装置、８２：逆潮流許可部、８３：売電電力算出部、８４：入札部、
８５：分配部、８６：駆動制御最適化部、
９：電力市場。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】