特開 2023-149032 発電制御装置及び発電制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023149032

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】発電制御装置及び発電制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/38 20060101AFI20231005BHJP

   H01M 8/04537 20160101ALI20231005BHJP

   H01M 8/04858 20160101ALI20231005BHJP

   H01M 8/0438 20160101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

H02J3/38 170

H01M8/04537

H01M8/04858

H01M8/0438

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022057358

(22)【出願日】2022-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000220262

【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】濱口 直大

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 崇之

(72)【発明者】

【氏名】安部 翔太

(72)【発明者】

【氏名】河越 雅雄

【テーマコード（参考）】

5G066

5H127

【Ｆターム（参考）】

5G066HB07

5H127AB23

5H127AC15

5H127BA02

5H127BB02

5H127DB02

5H127DB66

5H127DB69

5H127DC42

5H127DC90

5H127GG03

(57)【要約】

【課題】電力負荷と現在の発電出力とに所定の差分が生じた場合、最適な一次エネルギーの消費効率となるように、負荷追従するか現状維持とするかの判断を行う。
【解決手段】発電出力の全域にわたって、ガス使用量との関係が、定格（例えば、図４（Ａ）及び（Ｂ）では４００Ｗ）近傍のような安定した特性（正の傾きの正比例関係）にならず、負荷追従した場合に、かえって一次エネルギーが増加することを回避するべく、通信インタバル毎の実績値（追従一次エネルギーＡ、現在一次エネルギーＢ、及び買電一次エネルギーＣ）で、負荷追従の要否を判断するようにした。このため、発電出力－ガス使用量の特性に適合した発電制御を、定格近傍のみならず、全ての発電域で実現することができる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

商用電源に対して系統連系された発電装置の運転を制御する発電制御装置であって、
前記商用電源の出力を所定値に維持するように、負荷の増減に応じて前記発電装置の発電量を追従させる制御を行う基本制御部と、
前記発電装置の発電量を必要とする負荷電力と現在の発電出力とに差分が発生している場合に、前記差分を前記基本制御部の制御に基づき発電量を追従させたときの一次エネルギーの使用量である第１の使用量、現在の発電出力における一次エネルギーの使用量である第２の使用量、及び、前記差分を前記商用電源による電力を利用したときの一次エネルギーの使用量である第３の使用量、を選択的に用いて、前記基本制御部による発電出力の追従を実行する否かを判定する判定部と、
を有する発電制御装置。

【請求項2】

前記判定部が、
必要な負荷電力が現在の発電出力以上の場合、前記第１の使用量と、前記第２の使用量及び第３の使用量の合計値と、を比較し、
第１の使用量が、前記合計値以上の場合は、現在の発電出力を維持し、
第１の使用量が、前記合計値未満の場合は、前記基本制御部の制御に基づき、発電出力を必要な電力負荷に追従させる、請求項１記載の発電制御装置。

【請求項3】

前記判定部が、
必要な負荷電力が現在の発電出力未満の場合、前記第１の使用量と、前記第２の使用量と、を比較し、
第１の使用量が、前記第２の使用量以上の場合は、現在の発電出力を維持し、
第１の使用量が、前記第２の使用量未満の場合は、前記基本制御部の制御に基づき、発電出力を必要な負荷電力に追従させる、請求項１記載の発電制御装置。

【請求項4】

前記判定部で、前記基本制御部による発電出力の追従をせず、現在の発電出力を維持する判定の場合、余剰の電力を、前記発電装置を構成する内部電力消費機器で消費させると共に、前記内部電力消費機器による消費でも逆潮流が発生する場合は、前記基本制御部による発電出力の追従を実行する、請求項１記載の発電制御装置。

【請求項5】

コンピュータを、
請求項１～請求項４の何れか1項記載の発電制御装置として動作させる、
発電制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、分散型電源設備の発電制御装置に関するものである。詳しくは、分散型電源設備の一例である、家庭用燃料電池コージェネレーションシステムの発電制御において、電力負荷に応じて発電出力を追従させる発電制御装置及び発電制御プログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来の燃料電池システムの発電制御として、電力負荷に追従して発電出力を変更する負荷追従運転制御がある。発電出力を負荷の変化に追従させるため、電力負荷に対して発電量の過不足を小さくすることができる。

【0003】

追従運転に関する先行文献として、特許文献１には、燃料電池の運転に際して、負荷変動が大きい場合にフィードフォワード制御で制御することにより負荷変動に早急に追従できる電力負荷追従による燃料電池の運転制御方法及びシステムが記載されている。

【0004】

特許文献１では、燃料電池における、実際の発電出力をＰａｃ（ｎ）、目標発電出力をＰａｃ（ｎ＋１）、実際の発電出力Ｐａｃ（ｎ）と目標発電出力Ｐａｃ（ｎ＋１）の差をΔＰとし、ある閾値Ｐ１を定めたとき、ΔＰの絶対値がＰ１以下のときはフィードバック制御を行い、ΔＰの絶対値がＰ１より大きいときはフィードフォワード制御を行うことが記載されている。

【0005】

また、追従運転を効率よく行う先行文献として、特許文献２には、家庭用コージェネレーションシステムに、電力負荷のサンプリング値について所定時間毎に偏差を算出して記憶する電力負荷処理手段と、所定の条件に基づいて読み出した電力負荷及び電力負荷偏差に基づいて燃料電池を負荷追従運転したときの発電出力、発電効率、熱回収率、買電量、熱回収量を演算し、燃料電池の起動時刻と停止時刻を仮決めする運転パターン仮決め手段と、仮決めされた運転パターンの消費エネルギー量を演算する消費エネルギー量演算手段と、消費エネルギー量が最小となる運転パターンを選定する運転パターン選定手段と、を設けることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１１－２３３４３９号公報

【特許文献2】特開２００５－０３０２１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

燃料電池の発電のためのエネルギー源であるガスの使用量と発電出力との関係は、理論上は発電出力が増加するにつれてガス使用量が増えるという線形な比例関係（正の傾き）である。

【0008】

ここで、一次エネルギー使用量は、燃料電池の発電のためのエネルギー源がガスの場合、以下の式で計算される。

【0009】

一次エネルギー＝（燃料電池の発電のためのガス使用量×ガス熱量）＋（購入電力量×一次エネルギー換算係数）

【0010】

発電出力とガス使用量との関係が、理論上の線形な比例関係であれば、追従運転を常に継続することで、一次エネルギーの削減となり得る。

【0011】

しかしながら、発電出力とガス使用量との関係が、必ずしも線形な比例関係を維持するとは限らない。極端な場合、正の傾きの相関と、負の傾き相関とが混在する場合もある。

【0012】

発電出力とガス使用量との関係が、負の傾きの相関の領域では、発電出力を増加することで、ガス使用量を軽減する場合もある。

【0013】

すなわち、一次エネルギーの観点から考えると、現在の電力負荷、及び現在の電力負荷から増減する電力負荷の状況によっては、負荷追従しない方が一次エネルギーの使用量を軽減できる場合がある。

【0014】

例えば、発電装置には、定格（４００Ｗ又は７００Ｗ等）があり、通常はこの定格で最大の能力（燃費を含む）を発生するように設計されており、それ以外（例えば、４０Ｗ～２００Ｗ）の領域では、発電出力とガス使用量との関係は、正比例にならず、また、非線形な特性になる場合がある。このような不安定な領域では、必要な電力負荷に追従して発電量を調整することが、かえって、燃費を悪くする（ガス使用量を増加させる）原因となる。

【0015】

一例として、図４（Ａ）に示される如く、ある時刻の負荷が４０Ｗで、発電装置も４０Ｗで発電しているとする。

【0016】

次の時刻の負荷を取得すると８０Ｗであったとする。

【0017】

このとき、負荷追従して発電出力を８０Ｗに変更すると、ガス使用量が増加する。

【0018】

一方、負荷追従せずに４０Ｗで発電出力を維持すると、ガス使用量が変化しないが、商用電源から購入する電力量が４０Ｗ増加する。

【0019】

負荷追従する場合又は発電出力を維持する場合、図４（Ａ）の特性の中で現在の発電電力の違い、或いは、図４（Ａ）と（Ｂ）等のように特性の違いで、一次エネルギー使用量が異なる場合がある。

【0020】

本発明は、電力負荷と現在の発電出力とに所定の差分が生じた場合、最適な一次エネルギーの消費効率となるように、負荷追従するか現状維持とするかの判断を行うことができる発電制御装置及び発電制御プログラムを得ることが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0021】

本発明に係る発電制御装置は、商用電源に対して系統連系された発電装置の運転を制御する制御を行う発電制御装置であって、前記商用電源の出力を所定値に維持するように、負荷の増減に応じて前記発電装置の発電量を追従させる基本制御部と、前記発電装置の発電量を必要とする負荷電力と現在の発電出力とに差分が発生している場合に、前記差分を前記基本制御部の制御に基づき発電量を追従させたときの一次エネルギーの使用量である第１の使用量、現在の発電出力における一次エネルギーの使用量である第２の使用量、及び、前記差分を前記商用電源による電力を利用したときの一次エネルギーの使用量である第３の使用量、を選択的に用いて、前記基本制御部による発電出力の追従を実行する否かを判定する判定部と、を有している。

【0022】

本発明において、前記判定部が、必要な負荷電力が現在の発電出力以上の場合、前記第１の使用量と、前記第２の使用量及び第３の使用量の合計値と、を比較し、第１の使用量が、前記合計値以上の場合は、現在の発電出力を維持し、第１の使用量が、前記合計値未満の場合は、前記基本制御部の制御に基づき、発電出力を必要な電力負荷に追従させることを特徴としている。

【0023】

本発明において、前記判定部が、必要な負荷電力が現在の発電出力未満の場合、前記第１の使用量と、前記第２の使用量と、を比較し、第１の使用量が、前記第２の使用量以上の場合は、現在の発電出力を維持し、第１の使用量が、前記第２の使用量未満の場合は、前記基本制御部の制御に基づき、発電出力を必要な負荷電力に追従させることを特徴としている。

【0024】

本発明において、前記判定部で、前記基本制御部による発電出力の追従をせず、現在の発電出力を維持する判定の場合、余剰の電力を、前記発電装置を構成する内部電力消費機器で消費させると共に、前記内部電力消費機器による消費でも逆潮流が発生する場合は、前記基本制御部による発電出力の追従を実行することを特徴としている。

【0025】

本発明に係る発電制御プログラムは、コンピュータを、上記発電制御装置として動作させることを特徴としている。

【0026】

本発明によれば、発電装置の発電量を必要とする電力負荷と現在の発電出力とに差分が発生している場合に、差分を基本制御部の制御に基づき発電量を追従させたときの一次エネルギーの使用量である第１の使用量、現在の発電出力における一次エネルギーの使用量である第２の使用量、及び、差分を商用電源による電力を利用したときの一次エネルギーの使用量である第３の使用量、を選択的に用いて、前記基本制御部による発電出力の追従を実行する否かを判定することで、電力負荷と現在の発電出力とに所定の差分が生じた場合、最適な一次エネルギーの消費効率となるように、負荷追従するか現状維持とするかの判断を行うことができる。

【0027】

例えば、負荷追従したときのガス使用量の一次エネルギーをＡ、現在発電出力におけるガス使用量の一次エネルギーをＢ、（電力負荷―現在の発電出力）の一次エネルギーをＣと定義し、電力負荷を取得して、発電装置の発電量を必要とする電力負荷が現在の発電電力以上と判定された場合は、Ａ≧Ｂ＋Ｃで現在の発電出力を維持し、Ａ＜Ｂ＋Ｃで発電出力を電力負荷と一致するように変更（追従）する。

【0028】

また、電力負荷を取得して、発電装置の発電量を必要とする電力負荷が現在の発電電力未満と判定された場合は、Ａ≧Ｂで現在の発電出力を維持し、Ａ＜Ｂで発電出力を電力負荷と一致するように変更（追従）する。

【発明の効果】

【0029】

以上説明した如く本発明によれば、電力負荷と現在の発電出力とに所定の差分が生じた場合、最適な一次エネルギーの消費効率となるように、負荷追従するか現状維持とするかの判断を行うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本実施の形態に係るコージェネレーション装置及び当該コージェネレーション装置が設置された家屋の概略図（無線方式で電力情報を取得する場合）である。

【図2】本実施の形態に係るコージェネレーション装置のコントローラの制御ブロック図である。

【図3】本実施の形態に係るコージェネレーション装置のコントローラにおける、発電制御機能に特化した機能ブロック図である。

【図4】（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ本実施の形態に適用可能な、異なるコージェネレーション装置の発電出力－ガス使用量特性図である。

【図5】本実施の形態に係るコージェネレーション装置の発電制御ルーチンを示すフローチャートである。

【図6】変形例１に係るコージェネレーション装置の発電制御ルーチンを示すフローチャートである。

【図7】変形例３に係るコージェネレーション装置及び当該コージェネレーション装置が設置された家屋の概略図（有線方式で電力情報を取得する場合）である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

図１には、本実施の形態に係る分散型電源設備の一例として、家庭用燃料電池コージェネレーション装置（以下、本実施の形態において、単に、「コージェネレーション装置１０」という）の概略図が示されている。図１のコージェネレーション装置１０は、電力情報を無線方式で取得する構成である。

【0032】

図１に示される如く、コージェネレーション装置１０は、タンクユニットと燃料電池ユニットとが併設されたシステムである。なお、併設とは、物理的に隣接していることに限定するものではなく、相互に連携しあうことを意味する。すなわち、タンクユニットと燃料電池ユニットとが離れた状態で設置され、配管や電気配線等で連結するようにしてもよい。

【0033】

コージェネレーション装置１０は、家屋１２の外壁に沿って設置されるものであり、作業者が現場へ出向き、設置作業を実行する。

【0034】

図１は、設置作業が完了し、試運転が完了し、家屋１２側の各種設備（電気機器、給湯設備等）と連携して、定常的に運転可能な状態である。

【0035】

コージェネレーション装置１０は、図示は省略したが、ホットモジュール、パワーコンディショナ、排熱回収装置、蓄熱タンク、ラジエータ、熱交換器等を備え、それぞれが、コントローラ１４によって、図２に示す、給湯関連制御部２７及び発電関連制御部２９を介して、相互に連携して制御される。

【0036】

ホットモジュールは、燃料処理装置で水素を取り出し、取り出した水素を燃料電池セルスタックへ供給し、空気中の酸素により直流電力を発生させる。

【0037】

パワーコンディショナは、発電された直流電力を交流電力に変換し、家屋へ供給する。

【0038】

排熱回収装置は、発電によって発生する排熱ガスから熱を回収する。

【0039】

蓄熱タンクは、熱媒を介して回収した熱を高温で貯めることができ、貯められた熱は給湯時に利用される。

【0040】

ラジエータは、熱媒を放熱し冷却する。ラジエータは、必須ではない。

【0041】

熱交換器は、熱媒タンクからの高温熱媒を利用し、水道水を温める。熱交換器は、必須ではない。

【0042】

また、コージェネレーション装置１０は、発電電力を、電源線１５を介して熱源機１６へ送ることも可能である。熱源機１６は、コージェネレーション装置１０で加熱された温水を、必要に応じて都市ガス（例えば、１３Ａ）の燃焼によりさらに加温して家屋１２へ供給する。

【0043】

図２に示される如く、コントローラ１４は、ＣＰＵ１８、ＲＡＭ２０、ＲＯＭ２２、Ｉ／Ｏ２４、及びこれらを接続するデータバスやコントロールバス等のバス２６で構成されたマイクロコンピュータ２８を備える。

【0044】

Ｉ／Ｏ２４には、給湯関連制御部２７と、発電関連制御部２９とが接続され、給湯及び発電に伴う動作がコントローラ１４によって制御される。

【0045】

また、Ｉ／Ｏ２４には、大規模記憶装置３０が接続されており、コントローラ１４で実行される発電及び給湯に関する処理プログラムが記憶される共に、発電に基づく履歴情報（例えば、本実施の形態では、通信インタバルの調整情報等）が記憶されるようになっている。

【0046】

さらに、Ｉ／Ｏ２４には、リモコン３２が接続されている。リモコン３２は、コージェネレーション装置１０が設置される対象の家屋１２の内部に設置され、使用者がコージェネレーション装置１０（及び熱源機１６）に関して指令を入力する機能やコージェネレーション装置１０の状態を表示する機能等を有する。

【0047】

（分散型電源の構成）
図１に示される如く、本実施の形態に係る分散型電源では、電源線３８によって電力が供給される商用電源３４とコージェネレーション装置１０の発電電力が、家屋１２での電源とされている。

【0048】

分電盤４０は、上流側から順に、サービスブレーカ４２、漏電遮断器４６、及び安全ブレーカ４８が設置されている。

【0049】

サービスブレーカ４２は、契約容量を決定するための遮断器であるが、設置されていない場合もある。

【0050】

漏電遮断器４６は、家屋１２の内部配線や電気機器の漏電を素早く感知・遮断し、電気事故を未然に防ぐための遮断器である。

【0051】

安全ブレーカ４８は、分電盤４０から家屋１２の各使用場所へ送電するための分岐回路のそれぞれに取り付けられ、電気機器の故障等に伴うショートや一定以上の電力使用を検知した場合に自動的に回路を保護する遮断器である。

【0052】

ここで、コージェネレーション装置１０によって発電した発電電力は、分電盤４０に設けられた専用の安全ブレーカ４８Ａを介して、商用電源３４と合流し、家屋１２の内部の電気機器の電源として用いることができる。

【0053】

なお、図示は省略したが、コージェネレーション装置１０には、商用電源３４の停電時専用の電源線が設けられ、停電により商用電源３４から電力が供給されない状況において、コージェネレーション装置１０の発電電力を、家屋１２の一部に取り付けられた停電時専用コンセントを介して、供給することができるようになっている。

【0054】

ここで、コージェネレーション装置１０のコントローラ１４では、時々刻々と変動する家屋１２における電力使用量に応じて、発電電力を追従制御するため、電源線に流れる電流等の電力情報を取得し、取得した電力情報に基づいて、負荷電力に応じて、発電電力量を制御するようにしている。この負荷電力に応じた発電電力の制御を、負荷追従制御という。

【0055】

（無線方式による電力情報取得構成）
図１に示される如く、商用電源３４は、スマートメータ３６に接続されている。スマートメータ３６は商用電源３４の電流、電力、電力量をはじめとする電力情報等を計測し、計測した情報を、Ａルート、Ｂルート、Ｃルートの通信経路によって、特定の通信先へ送信することが可能である。

【0056】

すなわち、Ａルートは、スマートメータ３６と電力会社とを結ぶ通信経路であり、Ｂルートは、スマートメータ３６と家屋１２に設置された機器（例えば、ＨＥＭＳが構築されている場合は、そのコントローラ等）を結ぶ通信経路であり、Ｃルートは、Ａルートを介して電力会社が取得したデータを第三者（小売電気事業者等）へ提供するための通信経路である。

【0057】

スマートメータ３６から出力される電源線３８は、家屋１２に設置された分電盤４０へ配線されている。

【0058】

無線方式では、Ｂルートの通信経路を介してスマートメータ３６から電力情報を取得するインタバルとして、３０秒に１回を基準としている。当該インタバルであれば、無線通信の各種基準に抵触することなく、時々刻々と変動する家屋１２における使用電力におおむね追従し、負荷推移に近似する制御が可能である。

【0059】

ここで、前述した負荷追従制御は、発電による出力（発電出力）と、発電に使用される都市ガス（以下、単にガスという）の使用量との関係が、正比例（発電出力が大きければ、ガス使用量が増加する関係）であることを前提として、一次エネルギーの抑制に寄与するものである。

【0060】

ところが、発電出力とガス使用量との関係が、必ずしも線形な比例関係を維持するとは限らない。

【0061】

図４（Ａ）と図４（Ｂ）とは、同じ仕様（例えば、定格４００Ｗ）異なるコージェネレーション装置１０の発電出力－ガス使用量特性図である。

【0062】

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す、それぞれの＊１部分では、傾きが異なっている。１００Ｗ域の傾きの方が２００Ｗ域の傾きよりも立っていることがわかる。これは、１００Ｗ域では、追従して発電を増加するとき、２００Ｗ域よりも、多くのガスを使用することを意味する。この１００Ｗ域の負荷追従のガスの一次エネルギーが、商用電源３４から購入した電力（買電）の一次エネルギーよりも大きい場合がある。これは、異なる仕様（図４（Ａ）と図４（Ｂ）との間の＊２部分参照）でも起こり得る。

【0063】

また、図４（Ａ）と図４（Ｂ）との間の比較において、＊３部分においては、発電出力が増加するガス使用量が増加する場合（図４（Ａ））と、減少する場合（図４（Ｂ））とがある。

【0064】

すなわち、一次エネルギーの観点から考えると、現在の電力負荷、及び現在の電力負荷から増減する電力負荷の状況によっては、負荷追従しない方が一次エネルギーの使用量を軽減できる場合がある。

【0065】

そこで、本実施の形態では、現在の発電電力と、負荷の消費に必要な負荷電力（必要な電力負荷）との比較、及び演算によって求められる現在の一次エネルギー、追従時の一部エネルギー、買電時の一次エネルギーを勘案して、現在の発電出力を維持して商用電源３４から買電した方がよいか、発電出力が電力負荷と一致するように、発電電力を負荷追従させた方がよいかを判断し、制御対象デバイスを制御（発電制御）するようにした。

【0066】

図３は、コージェネレーション装置１０のコントローラ１４における、発電制御のための機能ブロック図である。この機能ブロック図の各ブロックは、機能別に分類したものであり、本実施の形態では、ＲＯＭ２２に記憶された通信インタバル調整プログラムに基づいて、ＣＰＵ１８が当該通信インタバル調整プログラムに基づいて動作する、ソフトウェアによる制御として実行される。なお、一部又は全部の機能ブロックに示す動作プログラムを、ＡＳＩＣ等のＩＣチップを組み込んで動作させるようにしてもよい。

【0067】

図３に示される如く、無線通信部５０は、スマートメータ３６のＢルートの通信経路を介して電力情報を取得するための通信プロトコルを確立する。無線通信部５０は、所定の通信インタバル（本実施の形態では、デフォルトとして、３０秒に１回の通信インタバル）で通信プロトコルを確立する。

【0068】

無線通信部５０は、電力情報取得部５２に接続されている。無線通信部５０において、通信プロトコルが確立すると（成功すると）、電力情報取得部５２は、Ｂルートの通信経路によって、スマートメータ３６から現在の電力情報を取得する。

【0069】

電力情報取得部５２は、必要電力負荷演算部５４に接続されており、取得した電力情報に基づいて、必要電力負荷Ｐｒを演算する。必要電力負荷演算部５４の演算結果は、状況比較部５６に送出される。

【0070】

状況比較部５６は、前記無線通信部５０での電力情報の取得毎に、現在発電電力取得部５８から現在の発電電力Ｐｇが読み出される。

【0071】

状況比較部５６では、第１の比較として、現在発電電力Ｐｇと、必要電力負荷Ｐｒとが比較されるようになっている。この第１の比較は、必要とする電力負荷Ｐｒが、現在の発電電力Ｐｇに対して不足なのか過剰なのかを判定するものである。

【0072】

一方、必要電力負荷演算部５４は、負荷追従時ガス使用量取得部６０及び買電エネルギー演算部６２に接続されており、演算結果（必要電力負荷Ｐｒが）が、負荷追従時ガス使用量取得部６０及び買電エネルギー演算部６２に送出される。

【0073】

（追従一次エネルギーＡの特定）
追従一次エネルギーＡは、負荷追従したときのガス使用量の一次エネルギーである。

【0074】

負荷追従時ガス使用量取得部６０では、発電出力－ガス使用量テーブルメモリ６４に接続されており、コージェネレーション装置１０固有の特性である発電出力－ガス使用量特性（一例として、図４（Ａ）又は図４（Ｂ））を読み出す。
負荷追従時ガス使用量取得部６０では、読み出した特性図に基づき、必要電力負荷Ｐｒにおけるガス使用量（負荷追従時ガス使用量）を取得して、追従一次エネルギー演算部６６へ送出する。

【0075】

追従一次エネルギー演算部６６では、ガス熱量との積算により、追従一次エネルギーＡを演算し、状況比較部５６へ送出する。

【0076】

（現在一次エネルギーＢの特定）
現在一次エネルギーＢは、現在の発電出力におけるガス使用量の一次エネルギーである。

【0077】

ここで、現在発電電力取得部５８は、現在ガス使用量取得部６８に接続されており、現在の発電電力Ｐｇを現在ガス使用量取得部６８に送出する。

【0078】

現在ガス使用量取得部６８では、発電出力－ガス使用量テーブルメモリ６４に接続されており、コージェネレーション装置１０固有の特性である発電出力－ガス使用量特性（一例として、図４（Ａ）又は図４（Ｂ））を読み出す。

【0079】

現在ガス使用量取得部６８では、読み出した特性図に基づき、現在発電電力Ｐｇにおけるガス使用量（現在ガス使用量）を取得して、現在一次エネルギー演算部７０へ送出する。

【0080】

現在一次エネルギー演算部７０では、ガス熱量との積算により、現在一次エネルギーＢを演算し、状況比較部５６へ送出する。

【0081】

（買電一次エネルギーＣの特定）
買電一次エネルギーＣは、電力負荷から現在の発電出力を現在した値の一次エネルギーである。

【0082】

買電エネルギー演算部６２は、買電一次エネルギー換算係数メモリ７２に接続されており、必要電力を商用電源３４から購入した場合の電力を、買電一次エネルギー換算係数を用いて換算し買電一次エネルギーＣを演算し、状況比較部５６へ送出する。

【0083】

状況比較部５６では、前述した第１の比較の結果に基づいて、追従一次エネルギーＡ、現在一次エネルギーＢ、及び買電一次エネルギーＣを用いて、必要電力負荷に対して、追従して発電量を制御した方がよいか、現状の発電量を維持して商用電源３４から電力を購入した方がよいかを選択する。

【0084】

（選択のためのファクターの比較）
前記第１の比較において、現在発電電力Ｐｇ≧必要電力負荷Ｐｒと判定された場合は、現在の発電電力では不足のため、電力を増加する必要がある。

【0085】

この場合は、第２の比較として、増加する電力を、負荷追従で対応するか、商用電源３４から購入した電力で対応するかを判断する必要があり、追従一次エネルギーＡと、現在一次エネルギーＢ及び買電一次エネルギーＣの加算値との比較が実行される（Ａ：Ｂ＋Ｃ）。

【0086】

一方、前記第１の比較において、必要電力負荷Ｐｒ＜現在発電電力Ｐｇと判定された場合は、現在の発電電力は、電力過剰のため、電力を減少する必要がある。

【0087】

この場合は、商用電源３４から電力を購入する必要がないので、第３の比較として、追従一次エネルギーＡと、現在一次エネルギーＢとの比較が実行される（Ａ：Ｂ）。

【0088】

状況比較部５６では、第１の比較、第２の比較又は第３の比較の結果を発電調整部７４へ送出する。発電調整部７４では、比較結果に基づいて、現在の発電出力を維持するか、発電出力を電力負荷と一致するように変更（追従）するかを判断し、判断結果（制御指示）をシステム稼働制御部７６へ送出する。

【0089】

システム稼働制御部７６では、取得した制御指示に基づいて、発電出力等（発電維持、増加等）を計算し、コージェネレーション装置１０の必要な制御対象デバイスへ制御指示信号を送出する。これにより、コージェネレーション装置１０は、一次エネルギーを考慮して、追従の要否を判定しつつ、家屋１２における使用電力におおむね追従した発電出力で運転される。

【0090】

以下に本実施の形態の作用を図５のフローチャートに従い説明する。

【0091】

ステップ１００では、無線通信部５０の通信インタバル（通信成功時）に合わせて、電力情報を取得し、ステップ１０２へ移行する。

【0092】

ステップ１０２では、第１の比較、すなわち、必要電力負荷Ｐｒと現在発電電力Ｐｇとを比較する。

【0093】

このステップ１０２で、必要電力負荷Ｐｒが現在発電電力Ｐｇ以上（Ｐｒ≧Ｐｇ）と判定された場合は、現在の発電電力Ｐｇが、必要とする電力負荷Ｐに対して不足していると判断され、ステップ１０４へ移行する。

【0094】

ステップ１０４では、増加する電力を、負荷追従で対応するか、商用電源３４から購入した電力で対応するかを判断する。この判断のため、第２の比較を実行する。

【0095】

すなわち、ステップ１０４では、追従一次エネルギーＡと、現在一次エネルギーＢ及び買電一次エネルギーＣの加算値との比較が実行される（Ａ：Ｂ＋Ｃ）。

【0096】

このステップ１０４で、肯定判定（Ａ≧Ｂ＋Ｃ）された場合は、負荷追従すると、かえって一次エネルギーが増加すると判断し、ステップ１０６へ移行して、現在の発電出力を維持して、ステップ１００へ戻る。この結果、商用電源３４から電力を購入（買電）することになる。

【0097】

また、ステップ１０４で、否定判定（Ａ＜Ｂ＋Ｃ）された場合は、負荷追従すると、買電よりも一次エネルギーが減少すると判断し、ステップ１０８へ移行して、発電出力を電力負荷と一致するように変更（追従）させ、ステップ１００へ戻る。

【0098】

一方、ステップ１０２で、必要電力負荷Ｐｒが現在発電電力Ｐｇ未満（Ｐｒ＜Ｐｇ）と判定された場合は、現在の発電電力Ｐｇが、必要とする電力負荷Ｐに対して過剰であると判断され、ステップ１１０へ移行する。

【0099】

ステップ１１０では、減少させる場合に負荷追従で対応するか、商用電源３４から購入した電力を減らすかを判断する。この判断のため、第３の比較を実行する。

【0100】

すなわち、ステップ１１０では、追従一次エネルギーＡと、現在一次エネルギーＢの比較が実行される（Ａ：Ｂ）。

【0101】

通常は、発電量を減らせばガス使用量が減るのが一般的（正の傾き）であるが、例えば、図４（Ｂ）の＊３に示す。＊３部分では、負の傾きであるため、発電量を減らすとガス使用量が増えることになる。このように、現在の発電出力域によっては、正の傾きとならない場合があるため、実績値で比較するようにした。

【0102】

このステップ１１０で、肯定判定（Ａ≧Ｂ）された場合は、負荷追従すると、かえって一次エネルギーが増加すると判断し、ステップ１０６へ移行して、現在の発電出力を維持して、ステップ１００へ戻る。この結果、余剰電力は、コージェネレーション装置１０の内部（例えば、ヒータ）で消費されることになる。

【0103】

また、ステップ１１０で、否定判定（Ａ＜Ｂ）された場合は、負荷追従すると、一次エネルギーが減少すると判断し、ステップ１０８へ移行して、発電出力を電力負荷と一致するように変更（追従）させ、ステップ１００へ戻る。

【0104】

以上説明したように、本実施の形態では、発電出力の全域にわたって、ガス使用量との関係が、定格（例えば、図４（Ａ）及び（Ｂ）では４００Ｗ）近傍のような安定した特性（正の傾きの正比例関係）にならず、負荷追従した場合に、かえって一次エネルギーが増加することを回避するべく、通信インタバル毎の実績値（追従一次エネルギーＡ、現在一次エネルギーＢ、及び買電一次エネルギーＣ）で、負荷追従の要否を判断するようにした。このため、発電出力－ガス使用量の特性に適合した発電制御を、定格近傍のみならず、全ての発電域で実現することができる。

【0105】

（変形例１「逆潮流抑止」）
現在の発電出力を維持した場合、その余剰を燃料電池内部で消費する（ヒータ等）。それでも、逆潮流が発生する場合は、逆潮流抑止を最優先として、今回の発電出力維持は中止する。

【0106】

以下に変形例１の作用を図６のフローチャートに従い説明する。なお、本実施の形態（図５参照）と同一処理のステップについては、同一の符号を付して、その説明を省略する。

【0107】

図６に示される如く、ステップ１１０において、追従一次エネルギーＡと、現在一次エネルギーＢの比較が実行され（Ａ：Ｂ）、肯定判定（Ａ≧Ｂ）された場合は、負荷追従すると、かえって一次エネルギーが増加すると判断し、ステップ１１２へ移行する。

【0108】

ステップ１１２では、余剰電力を、コージェネレーション装置１０の内部（例えば、ヒータ）で消費しても、逆潮流されるか否かを判断する。

【0109】

逆潮流は、予めその是非が、例えば、契約等で締結されている場合が多い。そこで、ステップ１１２へ移行して、肯定判定された場合は、現在の発電電力の維持で逆潮流されることになるため、Ａ≧Ｂであっても、ステップ１０８へ移行して、発電出力を電力負荷と一致するように変更（追従）させ、ステップ１００へ戻る。

【0110】

また、ステップ１１２で、否定判定された場合は、ステップ１０６へ移行して、現在の発電出力を維持して、ステップ１００へ戻る。この結果、余剰電力は、コージェネレーション装置１０の内部（例えば、ヒータ）で消費されることになる。

【0111】

（変形例２「無線方式の変形例」）
本実施の形態に係るコージェネレーション装置１０のコントローラ１４では、家屋１２に設置されたスマートメータ３６から直接Ｂルートを介して、電力情報を取得するようにした。

【0112】

ここで、家屋１２には、ＨＥＭＳが構築されている場合がある。ＨＥＭＳは、家屋１２で使用する電気及びガスを、リアルタイムで管理して節約すると共に、二酸化炭素削減等、温暖化対策にも役立つものである。ＨＥＭＳに、家電製品等を接続し、電気やガスの使用状況をモニタで管理することで、可視化（モニタ表示）を実現し、かつ家電製品を自動制御する。

【0113】

ところで、ＨＥＭＳでは、管理のもとになるデータを、スマートメータから取得する。言い換えれば、ＨＥＭＳは、スマートメータと同等の電力情報を取得している。

【0114】

そこで、変形例では、コージェネレーション装置１０のコントローラ１４と、ＨＥＭＳとの間で、Ｗｉ－ＳＵＮ ＨＡＮ無線通信、Ｗｉ－ＳＵＮ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＨＡＮ無線通信、特定小電力無線通信、ＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）等の通信手段を用いて、通信プロトコルを確立し、ＨＥＭＳから電力情報を取得するようにしてもよい。

【0115】

（変形例３「有線方式の変形例」）
本実施の形態では、電力情報を無線方式で取得するようにしたが、有線方式で取得するようにしてもよい。

【0116】

図７に従い、変形例３に係るコージェネレーション装置１０Ａについて説明する。なお、本実施の形態のコージェネレーション装置１０（図１参照）と同一構成部分については、同一の符号を付して、その構成の説明を省略する。

【0117】

図７に示される如く、コージェネレーション装置１０Ａは、家屋１２の内部の分電盤４０（電源線３８）には、クランプ型電流センサ７８（以下、ＣＴクランプ５０という）が取り付けられている。

【0118】

ＣＴクランプ７８は、電源線８０を流れる電流、電力、電力量をはじめとする電力情報を検出する。検出した電力情報は、信号線５２を介して、コージェネレーション装置１０のコントローラ１４へ送出される。

【0119】

このとき、ＣＴクランプ７８は家屋１２内に設けられ、コージェネレーション装置１０は屋外に設置されるため、必然的に信号線８０は家屋１２の壁面を貫通させる必要があり、壁面貫通工事によって施工された貫通部１２Ａを貫通し、配線されることになる。

【0120】

上記のような変形例に係る有線方式の電力情報取得であっても、本発明の発電制御（負荷追従による発電の要否判定に基づく発電制御）は、同様の効果を奏する。

【符号の説明】

【0121】

１０ コージェネレーション装置
１２ 家屋
１２Ａ 貫通部
１４ コントローラ
１５ 電源線
１６ 熱源機
１８ ＣＰＵ
２０ ＲＡＭ
２２ ＲＯＭ
２４ Ｉ／Ｏ
２６ バス
２７ 給湯関連制御部
２８ マイクロコンピュータ
２９ 発電関連制御部
３０ 大規模記憶装置
３２ リモコン
３４ 商用電源
３６ スマートメータ
３８ 電源線
４０ 分電盤
４２ サービスブレーカ
４６ 漏電遮断器
４８ 安全ブレーカ
４８Ａ 安全ブレーカ
５０ 無線通信部
５２ 電力情報取得部
５４ 必要電力負荷演算部
５６ 状況比較部(判定部)
５８ 現在発電電力取得部
６０ 負荷追従時ガス使用量取得部
６２ 買電エネルギー演算部
６４ 発電出力－ガス使用量テーブルメモリ
６６ 追従一次エネルギー演算部
６８ 現在ガス使用量取得部
７０ 現在一次エネルギー演算部
７２ 買電一次エネルギー換算係数メモリ
７４ 発電調整部（基本制御部）
７６ システム稼働制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】