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JP7610938B2 - Power control system and hydrogen production equipment using the same - Google Patents
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Description

本発明は、電力制御システム及びこれを用いた水素製造設備に関する。 The present invention relates to a power control system and a hydrogen production facility using the same.

日本のエネルギー自給率は低く、特に化石燃料はその大半を海外からの輸入に依存している。化石燃料は、利用時に二酸化炭素を排出する。そのため、近年では、環境問題を考慮したエネルギー供給源として、風力や太陽光などを利用した再生可能エネルギーによって発電するシステムの導入が促進されている。また、利用時に二酸化炭素を排出しないことから、エネルギー供給源として水素が着目されている。 Japan has a low energy self-sufficiency rate, and is particularly dependent on imports for the majority of its fossil fuels. Fossil fuels emit carbon dioxide when used. For this reason, in recent years, there has been a push to introduce systems that generate electricity from renewable energy sources such as wind and solar power as an energy supply source that takes environmental issues into consideration. Hydrogen has also been attracting attention as an energy supply source because it does not emit carbon dioxide when used.

水素の製造方法には、化石燃料の水蒸気改質が最も利用されているが、製造時に二酸化炭素が排出される。また、水電解による水素製造においても電力に火力発電を利用した場合、製造時に二酸化炭素が排出される。そこで、トータルでの二酸化炭素排出量を低減させた水素製造方法の一つとして再生可能エネルギーを利用した水素の製造が試みられている。再生可能エネルギーは、風力や太陽光などの自然界のエネルギーを利用するものであり、その性質上、エネルギー変動が大きい。 The most commonly used method for producing hydrogen is steam reforming of fossil fuels, but carbon dioxide is emitted during production. Furthermore, when hydrogen is produced by water electrolysis using thermal power generation, carbon dioxide is also emitted during production. Therefore, attempts are being made to produce hydrogen using renewable energy as one method of producing hydrogen that reduces total carbon dioxide emissions. Renewable energy uses natural energy such as wind and solar power, and by its nature, is subject to large energy fluctuations.

特許文献１では電解セルスタックがそれぞれリレーを介して並列に接続され、各セルスタックへの電力供給量を増減させることで再生可能エネルギーの変動に対応させている。 In Patent Document 1, electrolysis cell stacks are connected in parallel via relays, and the amount of power supplied to each cell stack is increased or decreased to accommodate fluctuations in renewable energy.

特開２０１５－１５１５６１号公報JP 2015-151561 A

しかし、特許文献１では、再生可能エネルギーに由来する電源と水素製造装置とを直結して運転しており、変動に応じて電力を調節できるものの水素製造装置の電解セルに過剰な負担がかかるため、電解セルの劣化が促進されるおそれ又は電解セルの寿命が短くなるおそれがある。 However, in Patent Document 1, the hydrogen production device is directly connected to a power source derived from renewable energy and is operated, and although the power can be adjusted according to fluctuations, excessive strain is placed on the electrolysis cell of the hydrogen production device, which may accelerate deterioration of the electrolysis cell or shorten its lifespan.

また、再生可能エネルギー利用率が向上すると二酸化炭素排出量は削減されるが、例えば、太陽光発電のような再生可能エネルギーはエネルギー効率が悪いので経済性が低下する。逆に水素製造設備利用率を向上させると経済性は向上するが、火力発電由来の電力などを利用することにより二酸化炭素排出量が増加する。このように再生可能エネルギー利用率と水素製造設備利用率とはトレードオフの関係になっている。 In addition, while increasing the utilization rate of renewable energy reduces carbon dioxide emissions, the economic viability of renewable energy sources such as solar power generation is poor because of its poor energy efficiency. Conversely, increasing the utilization rate of hydrogen production facilities improves economic viability, but carbon dioxide emissions increase due to the use of electricity derived from thermal power plants. In this way, there is a trade-off between the utilization rate of renewable energy and the utilization rate of hydrogen production facilities.

上述の実情に鑑みて、本発明は、水素製造装置の電解セルへの負担を軽減し、安定した水素の製造量を確保する電力制御システム及びこれを用いた水素製造設備を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned circumstances, the present invention aims to provide a power control system that reduces the burden on the electrolytic cells of a hydrogen production device and ensures a stable amount of hydrogen production, and a hydrogen production facility using the same.

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、再生可能エネルギー発電装置から供給される電力を直流電力Ｘに変換する第１の電力変換器と、商用電力系統から供給される電力を直流電力Ｙに変換する第２の電力変換器と、上記直流電力Ｘと上記直流電力Ｙとの合計電力を直流電力Ｚに変換する第３の電力変換器と、上記直流電力Ｙを所定値となるように制御する制御装置とを備える電力制御システムである。 One aspect of the present invention, which has been made to solve the above problems, is a power control system that includes a first power converter that converts power supplied from a renewable energy power generation device into DC power X, a second power converter that converts power supplied from a commercial power system into DC power Y, a third power converter that converts the total power of the DC power X and the DC power Y into DC power Z, and a control device that controls the DC power Y to a predetermined value.

当該電力制御システムでは、上記第１の電力変換器が上記再生可能エネルギー発電装置から供給される電力を上記直流電力Ｘに変換する。一方、上記第２の電力変換器が上記商用電力系統から供給される電力を上記直流電力Ｙに変換する。上記制御装置が上記直流電力Ｙを所定値となるように制御する。このように上記制御装置が、上記直流電力Ｙを所定値となるように制御することで、上記再生可能エネルギー発電装置からの電力だけである場合に比べて、電力の変動を抑制することができる。 In the power control system, the first power converter converts the power supplied from the renewable energy power generation device into the DC power X. Meanwhile, the second power converter converts the power supplied from the commercial power system into the DC power Y. The control device controls the DC power Y to a predetermined value. In this way, the control device controls the DC power Y to a predetermined value, thereby making it possible to suppress power fluctuations compared to the case where only power is supplied from the renewable energy power generation device.

上記第１の電力変換器は、上記再生可能エネルギー発電装置から供給される電力を所定電圧の上記直流電力Ｘに変換し、上記制御装置は、上記直流電力Ｘを検知して、上記商用電力系統から供給される電力を上記所定電圧の上記直流電力Ｙになるよう上記第２の電力変換器の電流を制御するよう構成されることが好ましい。このように、上記制御装置が上記再生可能エネルギー発電装置から供給される電力と上記商用電力系統から供給される電力とを所定電圧に変換するので、双方の電力を合計することができる。 It is preferable that the first power converter converts the power supplied from the renewable energy power generation device into the DC power X of a predetermined voltage, and the control device detects the DC power X and controls the current of the second power converter so that the power supplied from the commercial power system becomes the DC power Y of the predetermined voltage. In this way, the control device converts the power supplied from the renewable energy power generation device and the power supplied from the commercial power system to a predetermined voltage, so that both powers can be summed.

上記直流電力Ｚの値が任意に設定されることが好ましい。このように、上記直流電力Ｚの値が任意に設定されることで、必要とされる電力量が異なる水素製造装置を採用することができる。 It is preferable that the value of the DC power Z is set arbitrarily. In this way, by arbitrarily setting the value of the DC power Z, it is possible to employ hydrogen production devices that require different amounts of power.

上記制御装置が、上記直流電力Ｘを検知して、上記直流電力Ｙを所定値となるように制御し、上記所定値が、上記直流電力Ｚの値から上記直流電力Ｘの値を差し引いた値であることが好ましい。このように上記制御装置が、上記直流電力Ｙを上記直流電力Ｚの値から上記直流電力Ｘの値を差し引いた値に制御することで、合計電力が上記直流電力Ｚとなるように上記直流電力Ｘの変動分に対応して不足分を上記直流電力Ｙで補償することができる。その結果、合計電力（直流電力Ｚ）を一定に維持することができる。 It is preferable that the control device detects the DC power X and controls the DC power Y to a predetermined value, the predetermined value being a value obtained by subtracting the value of the DC power X from the value of the DC power Z. In this way, the control device controls the DC power Y to a value obtained by subtracting the value of the DC power X from the value of the DC power Z, thereby compensating for the shortage with the DC power Y in response to the fluctuation of the DC power X so that the total power becomes the DC power Z. As a result, the total power (DC power Z) can be maintained constant.

上記第３の電力変換器が、上記直流電力Ｚを水素製造装置へ供給するように構成されており、上記直流電力Ｚの値が上記水素製造装置で製造された水素を貯蔵する貯蔵タンク内の上記水素の残存量に応じて設定されることが好ましい。このように、上記貯蔵タンク内の上記水素の残存量に応じて上記直流電力Ｚの値が設定されることで、必要となる水素の量を適切に製造することができる。 It is preferable that the third power converter is configured to supply the DC power Z to the hydrogen production device, and the value of the DC power Z is set according to the remaining amount of hydrogen in a storage tank that stores the hydrogen produced by the hydrogen production device. In this way, by setting the value of the DC power Z according to the remaining amount of hydrogen in the storage tank, the required amount of hydrogen can be appropriately produced.

上記貯蔵タンクが上記水素の残存量を計測する圧力計を有することが好ましい。このように、上記貯蔵タンクが、上記水素の残存量を計測する圧力計を有することで、的確に水素の残存量を検知することができる。 It is preferable that the storage tank has a pressure gauge that measures the remaining amount of hydrogen. In this way, by having the storage tank have a pressure gauge that measures the remaining amount of hydrogen, the remaining amount of hydrogen can be accurately detected.

上記直流電力Ｚが、上記水素製造装置に搭載されている除湿器の再生用水素を製造するために必要な直流電力よりも大きいことが好ましい。このように上記直流電力Ｚを上記除湿器の再生用水素を製造するために必要な直流電力よりも大きくすることで、除湿器の再生用水素を確保することができ、再生可能エネルギー由来の水素を安定的に供給することができる。 It is preferable that the DC power Z is greater than the DC power required to produce hydrogen for regeneration in the dehumidifier mounted on the hydrogen production device. By making the DC power Z greater than the DC power required to produce hydrogen for regeneration in the dehumidifier in this way, hydrogen for regeneration in the dehumidifier can be secured, and hydrogen derived from renewable energy can be supplied stably.

上記制御装置が、上記直流電力Ｙを所定値となるように制御し、上記所定値が、一定の値であることが好ましい。このように上記直流電力Ｙを一定の値となるように制御することで、直流電力Ｚが、再生可能エネルギー発電装置からの直流電力Ｘに加えて一定値に維持される商用電力系統からの直流電力Ｙを含むので、その分、水素製造装置に供給される直流電力Ｚが再生可能エネルギー発電装置からの電力だけである場合に比べて、変動が相対的に小さくなる。また、上記直流電力Ｘの変動にかかわらず一定の値の電力を安定して確保することができる。 It is preferable that the control device controls the DC power Y to a predetermined value, and that the predetermined value is a constant value. By controlling the DC power Y to a constant value in this manner, the DC power Z includes the DC power X from the renewable energy power generation device as well as the DC power Y from the commercial power system that is maintained at a constant value, and therefore fluctuations are relatively small compared to when the DC power Z supplied to the hydrogen production device is only power from the renewable energy power generation device. Furthermore, a constant value of power can be stably secured regardless of fluctuations in the DC power X.

上記第３の電力変換器が、上記直流電力Ｚを水素製造装置へ供給するように構成されており、上記制御装置が、上記直流電力Ｚの全部又は一部を上記水素製造装置に搭載されている除湿器の再生用水素を製造するために必要な直流電力に割り当てることが好ましい。このように除湿器の再生用水素を製造するために必要な直流電力に割り当てることで、除湿器の再生用水素を確保することができ、再生可能エネルギー由来の水素を安定的に供給することができる。 It is preferable that the third power converter is configured to supply the DC power Z to the hydrogen production device, and the control device allocates all or a part of the DC power Z to the DC power required to produce hydrogen for regeneration in a dehumidifier mounted on the hydrogen production device. By allocating it to the DC power required to produce hydrogen for regeneration in the dehumidifier in this manner, hydrogen for regeneration in the dehumidifier can be secured, and hydrogen derived from renewable energy can be supplied stably.

当該電力制御システムの制御装置が、上記直流電力Ｘを検知して、上記直流電力Ｙを上記直流電力Ｚの値から上記直流電力Ｘの値を差し引いた値となるように制御する運転パターンＡと、上記直流電力Ｙを一定の値となるように制御する運転パターンＢとを切り替えて、上記直流電力Ｙを制御することが好ましい。このように上記二つの運転パターンを切り替えることで、必要に応じて、上記水素製造装置の電解セルへ印加される電力を一定に保つことにより、電解セルへの負担を軽減することができる。そして、上記水素製造装置が安定して水素を製造することができる。 It is preferable that the control device of the power control system detects the DC power X and controls the DC power Y by switching between an operation pattern A in which the DC power Y is controlled to a value obtained by subtracting the value of the DC power X from the value of the DC power Z, and an operation pattern B in which the DC power Y is controlled to a constant value. By switching between the two operation patterns in this way, the power applied to the electrolysis cell of the hydrogen production device can be kept constant as necessary, thereby reducing the burden on the electrolysis cell. This allows the hydrogen production device to stably produce hydrogen.

上記第１の電力変換器がＤＣ／ＤＣコンバータ又はＡＣ／ＤＣコンバータであり、上記第２の電力変換器がＡＣ／ＤＣコンバータであり、上記第３の電力変換器がＤＣ／ＤＣコンバータであることが好ましい。このように、第１の電力変換器がＤＣ／ＤＣコンバータ又はＡＣ／ＤＣコンバータであることにより、再生可能エネルギー発電装置から供給される電力が、交流電力又は直流電力であっても直流電力Ｘに変換することができる。 It is preferable that the first power converter is a DC/DC converter or an AC/DC converter, the second power converter is an AC/DC converter, and the third power converter is a DC/DC converter. In this way, by using the first power converter as a DC/DC converter or an AC/DC converter, the power supplied from the renewable energy power generation device can be converted into DC power X even if it is AC power or DC power.

本発明の別の態様は、上述した当該電力制御システムと、上記水素製造装置と、上記水素製造装置で製造された水素を貯蔵する上記貯蔵タンクとを備える水素製造設備である。 Another aspect of the present invention is a hydrogen production facility that includes the power control system described above, the hydrogen production device, and the storage tank that stores the hydrogen produced by the hydrogen production device.

当該水素製造設備は、上述した当該電力制御システムを利用した水素製造設備であるので、再生可能エネルギーを利用していても、電力の変動が抑制された電力を上記水素製造設備に供給することができる。そして、当該水素製造設備は、水素製造装置の電解セルの負担を軽減し、安定して水素を製造することができる。また、再生可能エネルギー利用率を下げすぎることなく、水素製造設備利用率を向上させることができる。 The hydrogen production facility utilizes the power control system described above, so even if renewable energy is used, power with suppressed fluctuations can be supplied to the hydrogen production facility. The hydrogen production facility can reduce the burden on the electrolytic cells of the hydrogen production device and produce hydrogen stably. It can also improve the utilization rate of the hydrogen production facility without reducing the utilization rate of renewable energy too much.

「再生可能エネルギー」とは、太陽光、太陽熱、水力、風力、バイオマスなど自然の活動によってエネルギー源が絶えず再生され、又は半永久的に供給され、再利用可能若しくは無尽蔵な供給が可能なエネルギーのことをいう。「再生可能エネルギー発電装置」は、これらのエネルギーを利用して発電する装置のことをいう。 "Renewable energy" refers to energy sources that are constantly regenerated or supplied semi-permanently through natural activities such as sunlight, solar heat, hydroelectric power, wind power, and biomass, and that can be reused or supplied inexhaustibly. "Renewable energy power generation equipment" refers to equipment that generates electricity using these energies.

以上のように、本発明は、再生可能エネルギー発電装置からの電力だけである場合に比べて、電力の変動を抑制することができる。 As described above, the present invention can suppress power fluctuations compared to when only power is supplied from a renewable energy power generation device.

図１は、本発明の一実施形態に係る電力制御システム及びこれを用いた水素製造設備を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a power control system according to an embodiment of the present invention and a hydrogen production facility using the power control system. 図２は、直流電力Ｘの変動分を直流電力Ｙで補償する運転パターンＡを示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing an operation pattern A in which the fluctuation of the DC power X is compensated for by the DC power Y. In FIG. 図３は、直流電力Ｚが１００％のときの水素製造装置の運転データを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing operation data of the hydrogen production device when the DC power Z is 100%. 図４は、直流電力Ｘの変動にかかわらず直流電力Ｙを一定の値に制御する運転パターンＢを示す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram showing an operation pattern B in which the DC power Y is controlled to a constant value regardless of fluctuations in the DC power X. 図５は、直流電力Ｙの値を定格の５％に固定したときの水素製造装置の運転データを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing operation data of the hydrogen production device when the value of the DC power Y is fixed at 5% of the rated value.

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。 The following describes in detail an embodiment of the present invention, with reference to the drawings as appropriate.

（実施形態１）
図１は、実施形態１の当該電力制御システム及び当該電力制御システムが適用される一例である水素製造設備を示す概略構成図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the power control system of the first embodiment and a hydrogen production facility as an example to which the power control system is applied.

以下、本発明の一実施形態に係る水素製造設備について詳説し、その中で電力制御システムについて詳説する。 Below, we will explain in detail the hydrogen production equipment according to one embodiment of the present invention, and the power control system therein.

［構成］
図１に示すように、水素製造設備２００は、電力制御システム１００と、水素製造装置７と、水素製造装置７内に搭載される除湿器１０と、製造した水素Ｈを貯蔵する貯蔵タンク８と、貯蔵タンク８に付属する圧力計９とを備える。電力制御システム１００は、再生可能エネルギー発電装置１からの電力ＰＲを直流電力Ｘに変換する第１の電力変換器２と、商用電力系統３からの電力ＰＣを直流電力Ｙに変換する第２の電力変換器４と、直流電力Ｘと直流電力Ｙとの合計電力を水素製造装置７の駆動に必要な直流電力Ｚに変換する第３の電力変換器５と、第１の電力変換器２の電圧を検知し、商用電力系統３からの電圧を一定にして、電流を調整するよう第２の電力変換器４を制御する制御装置６とを備える。また、制御装置６は、貯蔵タンク８に取り付けられた圧力計９の値から貯蔵タンク８内の水素の残存量を検知し、水素製造装置７の駆動に必要な直流電力Ｚの値を決定する。水素製造装置７で製造された水素は、除湿器１０を通して除湿される。以下、電力の流れの順にこれらの要素を説明する。 [composition]
As shown in Fig. 1, the hydrogen production facility 200 includes a power control system 100, a hydrogen production device 7, a dehumidifier 10 mounted in the hydrogen production device 7, a storage tank 8 for storing the produced hydrogen H, and a pressure gauge 9 attached to the storage tank 8. The power control system 100 includes a first power converter 2 for converting power P R from a renewable energy power generation device 1 into DC power X, a second power converter 4 for converting power P C from a commercial power system 3 into DC power Y, a third power converter 5 for converting the total power of the DC power X and the DC power Y into DC power Z required to drive the hydrogen production device 7, and a control device 6 for detecting the voltage of the first power converter 2 and controlling the second power converter 4 to adjust the current while keeping the voltage from the commercial power system 3 constant. The control device 6 also detects the remaining amount of hydrogen in the storage tank 8 from the value of the pressure gauge 9 attached to the storage tank 8, and determines the value of the DC power Z required to drive the hydrogen production device 7. The hydrogen produced by the hydrogen production device 7 is dehumidified through a dehumidifier 10. These elements will be described below in the order of the flow of power.

＜再生可能エネルギー発電装置＞
再生可能エネルギー発電装置１は、自然エネルギーを利用して発電し、直流電力又は交流電力を出力するものである。再生可能エネルギー発電装置１としては、例えば、太陽光発電装置、地熱発電装置、風力発電装置、潮力発電装置、バイオマス発電装置などによる周知の再生可能エネルギー発電装置を適宜用いることができる。 <Renewable energy power generation equipment>
The renewable energy power generation device 1 generates power by utilizing natural energy and outputs DC power or AC power. As the renewable energy power generation device 1, for example, a well-known renewable energy power generation device such as a solar power generation device, a geothermal power generation device, a wind power generation device, a tidal power generation device, or a biomass power generation device can be appropriately used.

＜商用電力系統＞
商用電力系統３は、安定した電力源であって直流電力Ｚの値から直流電力Ｘの値を差し引いた電力を補償する電力源である。商用電力系統３としては、安定した電力の供給ができるものであれば特に限定されるものではなく、例えば火力発電、原子力発電などによる電力を用いることができる。 <Commercial power grid>
The commercial power system 3 is a stable power source that compensates for the power obtained by subtracting the value of the DC power X from the value of the DC power Z. The commercial power system 3 is not particularly limited as long as it can supply stable power, and for example, power generated by thermal power generation, nuclear power generation, etc. can be used.

＜第１の電力変換器＞
第１の電力変換器２は、再生可能エネルギー発電装置１から出力される直流電力又は交流電力を所定電圧の直流電力Ｘに変換する。この所定電圧は、水素製造装置７に供給されるべき電圧に応じて、適宜、設定される。第１の電力変換器２としては、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ又はＡＣ／ＤＣコンバータが挙げられる。ＤＣ／ＤＣコンバータ又はＡＣ／ＤＣコンバータとしては、再生可能エネルギー発電装置１から出力される直流電力又は交流電力を直流電力に変換できるものであれば特に限定されるものではなく、市販のＤＣ／ＤＣコンバータ、ＡＣ／ＤＣコンバータ又はパワーコンディショナーなどを適宜採用することができる。 <First Power Converter>
The first power converter 2 converts the DC power or AC power output from the renewable energy power generation device 1 into DC power X of a predetermined voltage. This predetermined voltage is set appropriately according to the voltage to be supplied to the hydrogen production device 7. The first power converter 2 may be, for example, a DC/DC converter or an AC/DC converter. The DC/DC converter or AC/DC converter is not particularly limited as long as it can convert the DC power or AC power output from the renewable energy power generation device 1 into DC power, and a commercially available DC/DC converter, AC/DC converter, power conditioner, or the like may be appropriately adopted.

＜第２の電力変換器＞
第２の電力変換器４は、商用電力系統３から出力される交流電力を所定電圧の直流電力Ｙに変換する。第２の電力変換器４としては、例えばＡＣ／ＤＣコンバータが挙げられる。ＡＣ／ＤＣコンバータは、第１の電力変換器２と同様のものを採用することができる。 <Second Power Converter>
The second power converter 4 converts AC power output from the commercial power system 3 into DC power Y of a predetermined voltage. An example of the second power converter 4 is an AC/DC converter. The AC/DC converter may be the same as that of the first power converter 2.

＜第３の電力変換器＞
第３の電力変換器５は、直流電力Ｘと直流電力Ｙの合計電力を直流電力Ｚに変換する。第３の電力変換器５としては、例えばＤＣ／ＤＣコンバータが挙げられる。ＤＣ／ＤＣコンバータは、第１の電力変換器２と同様のものを採用することができる。 <Third Power Converter>
The third power converter 5 converts the total power of the DC power X and the DC power Y into DC power Z. An example of the third power converter 5 is a DC/DC converter. The DC/DC converter may be the same as that of the first power converter 2.

＜水素製造装置＞
水素製造装置７は、直流電力Ｚで駆動され水素を製造する。水素製造装置７としては、電解法により水素を生成する装置を備えているものを用いることができるが、所定の量の水素を製造することができるものであれば特に限定されるものではなく、既存の水素製造装置などを用いることができる。 <Hydrogen production equipment>
The hydrogen production device 7 is driven by DC power Z to produce hydrogen. The hydrogen production device 7 may be equipped with a device for generating hydrogen by electrolysis, but is not particularly limited as long as it can produce a predetermined amount of hydrogen, and an existing hydrogen production device or the like may be used.

＜除湿器＞
除湿器１０は、製造した水素に含まれる水分を取り除く装置である。除湿器１０は、例えば水素中の水分を吸収する吸着剤を内部に備える吸着塔により構成される。
水素製造装置７は、電解法（水の電気分解）により水素を生成するが、生成された水素には、通常多くの水分が含有されている。この生成された水素に含有されている水分を除去するため除湿器１０が備えられている。
水素製造装置７は、水電解装置（図示しない）と、２台の除湿器１０（図示しない）を備えている。２台の除湿器１０は同じ構造を有しており、内部に水分を吸着可能で且つ加熱することにより吸着した水分を放出させて水分吸着性能を再生可能な吸着剤と当該吸着剤を加熱するためのヒーター（図示しない）とを備えている。 <Dehumidifier>
The dehumidifier 10 is a device that removes moisture contained in the produced hydrogen. The dehumidifier 10 is, for example, configured with an adsorption tower that includes an adsorbent therein that absorbs moisture in the hydrogen.
The hydrogen production device 7 generates hydrogen by electrolysis (electrolysis of water), but the generated hydrogen usually contains a large amount of moisture. A dehumidifier 10 is provided to remove the moisture contained in the generated hydrogen.
The hydrogen production device 7 includes a water electrolysis device (not shown) and two dehumidifiers 10 (not shown). The two dehumidifiers 10 have the same structure and include an adsorbent capable of adsorbing moisture and releasing the adsorbed moisture by heating to regenerate the moisture adsorption performance, and a heater (not shown) for heating the adsorbent.

水素製造装置７には、上記水電解装置で生成された水素を貯蔵タンク８に導く流路（配管）があり、その流路の途中に２台の除湿器１０が並列に配置されている。並列配置された２台の除湿器１０の上流側（入口側）と下流側（出口側）とにそれぞれ３方バルブが配置されており、上流側の３方バルブ（以下「除湿器切り替えバルブ」ともいう）は、それぞれ上記水電解装置からの流路、一方の除湿器１０及び他方の除湿器１０への流路に接続され、下流側の３方バルブ（以下「除湿器再生切り替えバルブ」ともいう）は、それぞれ一方の除湿器１０、他方の除湿器１０及び貯蔵タンク８への流路に接続されている。 The hydrogen production device 7 has a flow path (piping) that leads the hydrogen generated by the water electrolysis device to the storage tank 8, and two dehumidifiers 10 are arranged in parallel along the flow path. Three-way valves are arranged on the upstream side (inlet side) and downstream side (outlet side) of the two parallel-arranged dehumidifiers 10, and the upstream three-way valve (hereinafter also referred to as the "dehumidifier switching valve") is connected to the flow path from the water electrolysis device, one dehumidifier 10, and the flow path to the other dehumidifier 10, and the downstream three-way valve (hereinafter also referred to as the "dehumidifier regeneration switching valve") is connected to the flow paths from the water electrolysis device, one dehumidifier 10, and the other dehumidifier 10, and the storage tank 8.

また、上記除湿器切り替えバルブと上記一方の除湿器１０とを接続する流路の途中には、当該流路から大気開放可能にする３方バルブ（以下「一方の除湿器１０側から大気開放するバルブ」ともいう）が備えられ、上記除湿器切り替えバルブと上記他方の除湿器１０とを接続する流路の途中には、当該流路を大気開放可能にする３方バルブ（以下「他方の除湿器１０側から大気開放するバルブ」ともいう）が備えられている。 In addition, a three-way valve (hereinafter also referred to as "a valve that opens to the atmosphere from the side of one dehumidifier 10") is provided in the middle of the flow path connecting the dehumidifier switching valve and the one dehumidifier 10, and a three-way valve (hereinafter also referred to as "a valve that opens to the atmosphere from the side of the other dehumidifier 10") is provided in the middle of the flow path connecting the dehumidifier switching valve and the other dehumidifier 10, allowing the flow path to be opened to the atmosphere.

本実施形態では、２台の除湿器１０を交互に用いるサイクル運転を実施し得るように構成されている。 In this embodiment, the system is configured to perform cycle operation in which two dehumidifiers 10 are used alternately.

上述について、詳細に説明すると、本実施形態では、上記除湿器切り替えバルブと上記除湿器再生切り替えバルブとの水素流路の調整によって上記水電解装置から生成された水素を一方の除湿器１０に供給し、上記一方の除湿器１０を通過した乾燥水素を製品ガスとして貯蔵タンク８に供給するようになっている。 To explain the above in more detail, in this embodiment, the hydrogen generated from the water electrolysis device is supplied to one of the dehumidifiers 10 by adjusting the hydrogen flow path between the dehumidifier switching valve and the dehumidifier regeneration switching valve, and the dry hydrogen that has passed through the one of the dehumidifiers 10 is supplied to the storage tank 8 as product gas.

また、一方の除湿器１０の吸着剤に十分に水分が吸着された後には、上記除湿器切り替えバルブによって生成された水素の供給先を他方の除湿器１０に切り替え、上記他方の除湿器１０を通過した乾燥水素を製品ガスとして貯蔵タンク８に供給するようになっている。
即ち、生成された水素の流路を一方の除湿器１０から他方の除湿器１０への切り替えることによって、一方の除湿器１０で吸着剤を再生させる再生モードとし、他方の除湿器１０で水分を含有した水素を除湿する除湿モードとするように構成されている。
また、他方の除湿器１０の除湿モードにおいて乾燥水素の全量を製品ガスとするのではなく、一部を一方の除湿器１０の再生モードにおける吸着剤を再生するための再生用水素として利用し得るように構成されている。
即ち、上記一方の除湿器１０のヒーターに通電を実施して、上記一方の除湿器１０の吸着剤を加熱しつつ、上記除湿器再生切り替えバルブを通じて上記一方の除湿器１０の下流側から上記再生用水素を導入させ、吸着剤から脱離させた水分を上記再生用水素に同伴させて湿潤状態の水素（排ガス）として上記一方の除湿器１０側から大気開放するバルブから系外に放出し得るように構成されている。
本実施形態では、除湿器１０を稼働させるための電力を確保することにより、除湿器１０の再生用水素を確保することができ、再生可能エネルギー由来の水素を安定的に供給することができる。 Furthermore, after sufficient moisture has been adsorbed by the adsorbent in one of the dehumidifiers 10, the supply destination of the generated hydrogen is switched to the other dehumidifier 10 by the dehumidifier switching valve, and the dry hydrogen that has passed through the other dehumidifier 10 is supplied to the storage tank 8 as product gas.
In other words, by switching the flow path of the generated hydrogen from one dehumidifier 10 to the other dehumidifier 10, one dehumidifier 10 is configured to operate in a regeneration mode in which the adsorbent is regenerated, and the other dehumidifier 10 is configured to operate in a dehumidification mode in which hydrogen containing moisture is dehumidified.
In addition, rather than using the entire amount of dry hydrogen as product gas in the dehumidification mode of the other dehumidifier 10, a portion of the dry hydrogen can be used as regeneration hydrogen for regenerating the adsorbent in the regeneration mode of one dehumidifier 10.
That is, while energizing the heater of the one of the dehumidifiers 10 to heat the adsorbent in the one of the dehumidifiers 10, the hydrogen for regeneration is introduced from the downstream side of the one of the dehumidifiers 10 through the dehumidifier regeneration switching valve, and the moisture desorbed from the adsorbent is entrained in the hydrogen for regeneration so that it can be released outside the system from a valve that opens to the atmosphere from the one of the dehumidifiers 10 side as moist hydrogen (exhaust gas).
In this embodiment, by securing the electricity required to operate the dehumidifier 10, hydrogen for regeneration by the dehumidifier 10 can be secured, and hydrogen derived from renewable energy can be supplied stably.

＜貯蔵タンク＞
貯蔵タンク８は、水素製造装置７で製造された水素を貯蔵することができる。貯蔵タンク８としては、水素を貯蔵することができるものであれば特に限定されるものではなく、例えば既存の水素貯蔵タンクを用いることができる。 <Storage tank>
The storage tank 8 can store the hydrogen produced by the hydrogen production device 7. The storage tank 8 is not particularly limited as long as it can store hydrogen, and for example, an existing hydrogen storage tank can be used.

＜圧力計＞
圧力計９は、貯蔵タンク８内の圧力を検知する。水素の残存量は、貯蔵タンク８内の水素の残存量が満タンのときの圧力に対する測定値の圧力の比率で表される。圧力計９としては、貯蔵タンク８内の圧力を計測できるものであれば特に限定されるものでなく既存の圧力計を用いることができる。 <Pressure gauge>
The pressure gauge 9 detects the pressure inside the storage tank 8. The remaining amount of hydrogen is expressed as the ratio of the measured pressure to the pressure when the remaining amount of hydrogen in the storage tank 8 is full. The pressure gauge 9 is not particularly limited as long as it can measure the pressure inside the storage tank 8, and any existing pressure gauge can be used.

＜制御装置＞
制御装置６は、第１の電力変換器２から出力される直流電力Ｘを検知して、直流電力Ｚの値から直流電力Ｘの値を差し引いた値が、直流電力Ｙの値となるよう、第２の電力変換器４の電流を制御する。この直流電力の検知は、電力計（図示しない）、電圧計（図示しない）、又は電流計（図示しない）を用いて行う。また、制御装置６は、圧力計９が検出する貯蔵タンク８の圧力に基づいて、この直流電力Ｙの値を算出する際の直流電力Ｚの値を設定する。さらに、制御装置６は、本実施形態では第１の電力変換器２、第２の電力変換器４、及び第３の電力変換器５が上述のように動作するよう、これらの第１の電力変換器２、第２の電力変換器４、及び第３の電力変換器５の動作を制御する。制御装置６は、例えば、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどの演算処理装置で構成される。なお、第１の電力変換器２及び第３の電力変換器５の動作を他の制御装置によって制御してもよい。
制御装置６は、運転パターンＡに従って、直流電力Ｙを制御する。すなわち、制御装置６は、直流電力Ｙを直流電力Ｚの値から直流電力Ｘの値を差し引いた値となるように制御する。つまり、制御装置６は、下記式（１）を満たすように直流電力Ｙを制御する。
Ｙ＝Ｚ－Ｘ・・・（１）
図２は、運転パターンＡの概念図である。図２では、再生可能エネルギー発電装置１として太陽光発電装置を用いた場合を示す。縦軸は、電力（ｋＷ）を示し、横軸は、時刻を示す。参照符号Ｘで示す白地の領域が再生可能エネルギー発電装置１からの電力（直流電力Ｘ）を示し、参照符号Ｙで示す斜線の領域が商用電力系統からの電力（直流電力Ｙ）を示す。図２を参照すると、再生可能エネルギー発電装置１からの電力（直流電力Ｘ）は、朝方７時付近に供給が開始され、その後徐々に増大して昼１２時付近にピークを迎え、その後徐々に減少して夕方１７時付近では供給が終了している。このように再生可能エネルギー発電装置１からの電力（直流電力Ｘ）は、大きく変動している。しかし、この変動分を補う（補償する）ように商用電力系統からの電力（直流電力Ｙ）が供給されるので、両者の合計電力（直流電力Ｚ）が一定に維持される。なお、直流電力Ｚは、水素製造装置７に搭載されている除湿器１０の再生用水素を製造するために必要な直流電力よりも大きい。 <Control device>
The control device 6 detects the DC power X output from the first power converter 2 and controls the current of the second power converter 4 so that the value obtained by subtracting the value of the DC power X from the value of the DC power Z becomes the value of the DC power Y. The detection of the DC power is performed using a wattmeter (not shown), a voltmeter (not shown), or an ammeter (not shown). The control device 6 sets the value of the DC power Z when calculating the value of the DC power Y based on the pressure of the storage tank 8 detected by the pressure gauge 9. Furthermore, in this embodiment, the control device 6 controls the operations of the first power converter 2, the second power converter 4, and the third power converter 5 so that the first power converter 2, the second power converter 4, and the third power converter 5 operate as described above. The control device 6 is composed of an arithmetic processing device such as a microcontroller or a microprocessor. The operations of the first power converter 2 and the third power converter 5 may be controlled by another control device.
The control device 6 controls the DC power Y in accordance with the operation pattern A. That is, the control device 6 controls the DC power Y to be a value obtained by subtracting the value of the DC power X from the value of the DC power Z. That is, the control device 6 controls the DC power Y to satisfy the following formula (1).
Y=Z-X...(1)
FIG. 2 is a conceptual diagram of the operation pattern A. FIG. 2 shows a case where a solar power generation device is used as the renewable energy power generation device 1. The vertical axis indicates power (kW), and the horizontal axis indicates time. The white area indicated by reference character X indicates the power (DC power X) from the renewable energy power generation device 1, and the shaded area indicated by reference character Y indicates the power (DC power Y) from the commercial power system. Referring to FIG. 2, the power (DC power X) from the renewable energy power generation device 1 starts to be supplied around 7:00 in the morning, gradually increases thereafter, peaks around 12:00 noon, and then gradually decreases, ending around 5:00 in the evening. In this way, the power (DC power X) from the renewable energy power generation device 1 fluctuates greatly. However, the power (DC power Y) from the commercial power system is supplied to compensate for this fluctuation, so that the total power (DC power Z) of both is maintained constant. The DC power Z is greater than the DC power required to produce hydrogen for regeneration in the dehumidifier 10 mounted on the hydrogen production device 7 .

［動作］
次に、上述のように構成された水素製造設備２００及び電力制御システム１００の動作を詳説する。
まず、第１の電力変換器２が再生可能エネルギー発電装置１から供給される電力を直流電力Ｘに変換する。一方、第２の電力変換器４が商用電力系統３から供給される電力を直流電力Ｙに変換する。制御装置６が、変換された直流電力Ｘを検知し、直流電力Ｙの値が直流電力Ｚの値から直流電力Ｘの値を差し引いた値になるように、直流電力Ｙの電流値を制御する。このように制御装置６が、直流電力Ｙを制御することで、合計電力を直流電力Ｚとする。この場合、直流電力Ｚは、水素製造装置７に搭載されている除湿器１０の再生用水素を製造するために必要な直流電力よりも大きい。
この直流電力Ｚが、第３の電力変換器５を介して、水素製造装置７に供給される。水素製造装置７は、この直流電力Ｚを用いて電気分解により水素を製造する。この製造された水素が貯蔵タンク８に貯蔵される。 [Action]
Next, the operation of the hydrogen production facility 200 and the power control system 100 configured as described above will be described in detail.
First, the first power converter 2 converts the power supplied from the renewable energy power generation device 1 into DC power X. Meanwhile, the second power converter 4 converts the power supplied from the commercial power system 3 into DC power Y. The control device 6 detects the converted DC power X and controls the current value of DC power Y so that the value of DC power Y becomes a value obtained by subtracting the value of DC power X from the value of DC power Z. By controlling the DC power Y in this manner, the total power becomes DC power Z. In this case, DC power Z is greater than the DC power required to produce hydrogen for regeneration in the dehumidifier 10 mounted on the hydrogen production device 7.
This DC power Z is supplied to the hydrogen production device 7 via the third power converter 5. The hydrogen production device 7 produces hydrogen by electrolysis using this DC power Z. The produced hydrogen is stored in a storage tank 8.

上述の実施形態１によれば、水素製造装置７の電解セルへ印加される電力が一定に保たつことにより、電解セルへの負担を軽減することができ、かつ水素製造装置７が安定して水素を製造することができる。さらに、水素製造装置７の駆動に必要な直流電力Ｚに対する再生可能エネルギー発電装置１から供給される電力の不足分を商用電力系統３から供給される電力で補うので、再生可能エネルギー利用率を下げすぎることなく、水素製造設備２００利用率を向上させることができる。
また、貯蔵タンク８内の水素の残存量に応じて直流電力Ｚの値が設定されるので、必要量の水素を適切に製造することができる。
さらに、直流電力Ｚが、水素製造装置７に搭載されている除湿器１０の再生用水素を製造するために必要な直流電力よりも大きいので、除湿器１０の稼働に必要な直流電力を除湿器１０に割り当てることができる。その結果、除湿器１０再生用の水素を確保することができ、安定した再生ガスを供給することができる。 According to the above-mentioned embodiment 1, the power applied to the electrolytic cell of the hydrogen production device 7 is kept constant, thereby reducing the burden on the electrolytic cell and enabling the hydrogen production device 7 to stably produce hydrogen. Furthermore, the shortfall in the power supplied from the renewable energy power generation device 1 with respect to the DC power Z required to drive the hydrogen production device 7 is made up for by the power supplied from the commercial power grid 3, so the utilization rate of the hydrogen production facility 200 can be improved without excessively reducing the utilization rate of renewable energy.
Furthermore, since the value of the DC power Z is set according to the amount of hydrogen remaining in the storage tank 8, the required amount of hydrogen can be appropriately produced.
Furthermore, since the DC power Z is greater than the DC power required to produce hydrogen for regeneration in the dehumidifier 10 mounted on the hydrogen production device 7, the DC power required to operate the dehumidifier 10 can be allocated to the dehumidifier 10. As a result, hydrogen for regenerating the dehumidifier 10 can be secured, and a stable supply of regeneration gas can be achieved.

［実施例１］
以下、本発明の一実施形態である水素製造設備の一実施例を詳説するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。 [Example 1]
An example of a hydrogen production facility according to one embodiment of the present invention will be described in detail below, but the present invention should not be construed as being limited based on the description of this example.

水素製造設備として、図１に示す水素製造設備２００を用いた。この水素製造設備の２００の主な構成を以下に説明する。 The hydrogen production equipment used was the hydrogen production equipment 200 shown in Figure 1. The main components of this hydrogen production equipment 200 are described below.

再生可能エネルギー発電装置としては、太陽光発電装置を用いた。太陽光発電装置は、太陽光を受けて発電して直流電力を出力する。 A solar power generation device was used as the renewable energy power generation device. A solar power generation device receives sunlight, generates electricity, and outputs DC power.

商用電力系統３は、定格電圧４４０Ｖ、定格容量２２５ｋＶＡのものを利用した。 The commercial power system 3 used had a rated voltage of 440V and a rated capacity of 225kVA.

第１の電力変換器２としては、定格電圧５００Ｖ、定格容量１００ｋＷのＤＣ／ＤＣコンバータを用いた。第１の電力変換器２には図示しない電圧検出器が取り付けられており、再生可能エネルギー発電装置１から出力された直流電力を第１の電力変換器２が直流電力Ｘに変換し、第１の電力変換器２から出力された直流電力Ｘの電圧値を上記電圧検出器が検出する。 A DC/DC converter with a rated voltage of 500 V and a rated capacity of 100 kW was used as the first power converter 2. A voltage detector (not shown) is attached to the first power converter 2, and the first power converter 2 converts the DC power output from the renewable energy power generation device 1 into DC power X, and the voltage value of the DC power X output from the first power converter 2 is detected by the voltage detector.

第２の電力変換器４としては、直流出力が定格電圧７５０Ｖ、定格容量２１０ｋＷ、交流出力が定格電圧４４０Ｖ、定格容量１００ｋＶＡのＡＣ／ＤＣコンバータを用いた。 The second power converter 4 was an AC/DC converter with a DC output rated voltage of 750 V and a rated capacity of 210 kW, and an AC output rated voltage of 440 V and a rated capacity of 100 kVA.

第３の電力変換器５としては、定格電圧３００Ｖ、定格出力電流９００ＡのＤＣ／ＤＣコンバータを用いた。 A DC/DC converter with a rated voltage of 300 V and a rated output current of 900 A was used as the third power converter 5.

制御装置６としては、電圧型／電流制御方式による回路／制御方式を有した適宜な演算処理装置を用いた。演算処理装置は、ＣＰＵ及びメモリ等を有する計算機を有しており、発電出力信号に基づいて、電力変動を補償するための各種演算を行い、制御指令を出力するものを使用した。 As the control device 6, an appropriate arithmetic processing device having a circuit/control method based on a voltage type/current control method was used. The arithmetic processing device has a computer with a CPU and memory, etc., and performs various calculations to compensate for power fluctuations based on the power generation output signal and outputs control commands.

水素製造装置７としては、水電解式高純度水素発生装置（神鋼環境ソリューション製 ＳＨ２０Ｄ）を用いた。水素ガス供給量：２０Ｎｍ３／ｈ、水素供給圧力：０．８２ＭＰａＧのスキッドマウント型を使用した。
を用いた。 A water electrolysis type high purity hydrogen generator (SH20D manufactured by Kobelco Eco-Solutions) was used as the hydrogen production device 7. A skid-mounted type with a hydrogen gas supply rate of 20 Nm 3 /h and a hydrogen supply pressure of 0.82 MPaG was used.
was used.

除湿器１０としては、吸着材を使った除湿処理が行われるものを使用した。 The dehumidifier 10 used was one that uses an adsorbent to perform dehumidification.

貯蔵タンク８としては、ＳＣＭ４３５（クロムモリブデン鋼）製、内容積０．１５ｍ３、設計圧力５０ＭＰａを用いた。 The storage tank 8 was made of SCM435 (chrome molybdenum steel), had an internal volume of 0.15 m 3 , and a design pressure of 50 MPa.

圧力計９としては、貯蔵タンク８内の水素の残量を測定できる市販の圧力計を使用した。 A commercially available pressure gauge capable of measuring the amount of hydrogen remaining in the storage tank 8 was used as the pressure gauge 9.

図３に、水素製造設備２００における直流電力Ｚが１００％のときの水素製造装置７の運転データを示す。「直流電力Ｚが１００％のとき」とは、水素製造装置が、所定の水素の量を製造するために必要な電力（直流電力Ｚ）が維持されている状態のことをいう。
図３において、縦軸は電力（％）を示し、横軸は、運転開始からの経過時間（分）を示す。丸印を結ぶジグザグの線が水素製造装置７に供給される直流電力Ｚを示し、四角印を結ぶジグザグの線が再生可能エネルギー発電装置１からの直流電力Ｘを示し、三角印を結ぶジグザグの線が商用電力系統３からの直流電力Ｙを示す。ジグザグの線が実測データを示す。丸印、三角印、四角印のプロットは代表位置を示す。このようにした理由は、これらの三本の実測データの線を互いに区別するためである。
図３を参照すると、再生可能エネルギー発電装置１からの直流電力Ｘが運転開始からの時間経過に伴って変化した。しかし、商用電力系統３からの直流電力Ｙが、制御装置６による第２の電力変換器４の制御によって、この直流電力Ｘの変動を補償するように変化した。その結果、水素製造装置７に供給される直流電力Ｚが、一定の値１００％に維持された。
上述より、本実施形態の水素製造設備２００及び電力制御システム１００の運転パターンＡの上記効果が実証された。 3 shows the operating data of the hydrogen production device 7 when the DC power Z in the hydrogen production facility 200 is 100%. "When the DC power Z is 100%" refers to a state in which the hydrogen production device maintains the power (DC power Z) required to produce a predetermined amount of hydrogen.
In Fig. 3, the vertical axis indicates power (%), and the horizontal axis indicates the elapsed time (minutes) from the start of operation. The zigzag line connecting the circles indicates DC power Z supplied to the hydrogen production device 7, the zigzag line connecting the squares indicates DC power X from the renewable energy power generation device 1, and the zigzag line connecting the triangles indicates DC power Y from the commercial power system 3. The zigzag line indicates actual measurement data. The plots of circles, triangles, and squares indicate representative positions. The reason for this is to distinguish these three lines of actual measurement data from each other.
3, the DC power X from the renewable energy power generation device 1 changed over time from the start of operation. However, the DC power Y from the commercial power system 3 changed so as to compensate for the fluctuations in the DC power X through the control of the second power converter 4 by the control device 6. As a result, the DC power Z supplied to the hydrogen production device 7 was maintained at a constant value of 100%.
From the above, the above-mentioned effects of the operation pattern A of the hydrogen production facility 200 and the power control system 100 of this embodiment have been demonstrated.

（実施形態２）
実施形態２では、制御装置６が、直流電力Ｙを一定の値となるように制御する。つまり、制御装置６は、運転パターンＢになるように直流電力Ｙを制御する。これ以外の構成は、実施形態１と同じである。 (Embodiment 2)
In the second embodiment, the control device 6 controls the DC power Y to be a constant value. That is, the control device 6 controls the DC power Y to be in the operation pattern B. The other configurations are the same as those in the first embodiment.

図４は、運転パターンＢの概念図である。図４では、運転パターンＡと同様に太陽光発電装置を用いた場合を示している。縦軸は、電力（ｋＷ）を示し、横軸は、時刻を示す。参照符号Ｘで示す白地の領域が再生可能エネルギー発電装置１からの電力（直流電力Ｘ）を示し、参照符号Ｙで示す斜線の領域が商用電力系統からの電力（直流電力Ｙ）を示す。図４に示すように、再生可能エネルギー発電装置１からの電力（直流電力Ｘ）は、大きく変動している。一方、商用電力系統から一定の電力（直流電力Ｙ）が供給される。その結果、両者の合計電力（直流電力Ｚ）が、一定値のベースロード電力（直流電力Ｙ）に山状に変化する電力（直流電力Ｘ）が重畳された波形を有する電力になる。 Figure 4 is a conceptual diagram of operation pattern B. Figure 4 shows the case where a solar power generation device is used in the same way as operation pattern A. The vertical axis indicates power (kW), and the horizontal axis indicates time. The white area indicated by reference character X indicates the power (DC power X) from the renewable energy power generation device 1, and the shaded area indicated by reference character Y indicates the power (DC power Y) from the commercial power system. As shown in Figure 4, the power (DC power X) from the renewable energy power generation device 1 fluctuates greatly. On the other hand, a constant power (DC power Y) is supplied from the commercial power system. As a result, the total power of both (DC power Z) becomes a power having a waveform in which a constant value of base load power (DC power Y) is superimposed with a mountain-shaped changing power (DC power X).

次に、このように構成された実施形態２における水素製造設備２００及び電力制御システム１００の動作を詳説する。
第１の電力変換器２が再生可能エネルギー発電装置１から供給される電力を直流電力Ｘに変換する。一方、第２の電力変換器４が商用電力系統３から供給される電力を直流電力Ｙに変換する。制御装置６が、直流電力Ｙを一定の値になるように、直流電力Ｙの電流値を制御する。 Next, the operation of the hydrogen production facility 200 and the power control system 100 in the second embodiment thus configured will be described in detail.
A first power converter 2 converts the power supplied from the renewable energy power generation device 1 into DC power X. Meanwhile, a second power converter 4 converts the power supplied from a commercial power system 3 into DC power Y. A control device 6 controls the current value of DC power Y so that DC power Y becomes a constant value.

上述の実施形態２によれば、水素製造装置７に供給される電力（直流電力Ｚ）が、再生可能エネルギー発電装置１からの電力（直流電力Ｘ）に加えて一定値に維持される商用電力系統からの電力（直流電力Ｙ）を含むので、その分、水素製造装置７に供給される電力（直流電力Ｚ）が再生可能エネルギー発電装置１からの電力だけである場合に比べて、変動が相対的に小さくなる。また、直流電力Ｘの変動にかかわらず一定の値の電力を安定して確保することができる。また、一定の直流電力Ｙを確保するので、制御装置６が、直流電力Ｚにおける全部又は一部を水素製造装置７に搭載されている除湿器１０の再生用水素を製造するために必要な直流電力に割り当てることができる。その結果、除湿器再生用の水素を確保することができ、安定した再生ガスを供給することができる。 According to the above-mentioned second embodiment, the power (DC power Z) supplied to the hydrogen production device 7 includes the power (DC power X) from the renewable energy power generation device 1 as well as the power (DC power Y) from the commercial power system, which is maintained at a constant value. Therefore, the fluctuation is relatively small compared to the case where the power (DC power Z) supplied to the hydrogen production device 7 is only the power from the renewable energy power generation device 1. In addition, a constant value of power can be stably secured regardless of the fluctuation of the DC power X. In addition, since a constant DC power Y is secured, the control device 6 can allocate all or a part of the DC power Z to the DC power required to produce hydrogen for regeneration of the dehumidifier 10 mounted on the hydrogen production device 7. As a result, hydrogen for dehumidifier regeneration can be secured, and a stable regeneration gas can be supplied.

［実施例２］
以下、本発明の一実施形態である水素製造設備の実施例２を詳説するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。 [Example 2]
Example 2 of the hydrogen production equipment according to one embodiment of the present invention will be described in detail below, but the present invention should not be construed as being limited based on the description of this example.

水素製造設備として、実施例１と同様のものを用いた。 The hydrogen production equipment used was the same as that used in Example 1.

図５に、水素製造設備２００における直流電力Ｙが定格５％のときの水素製造装置７の運転データを示す。「直流電力Ｙが定格５％のとき」とは、水素製造装置が、所定の水素の量を製造するために必要な電力を１００％としたときの直流電力Ｙの電力供給量が５％であることをいう。
図５において、縦軸は電力（％）を示し、横軸は、運転開始からの経過時間（分）を示す。丸印を結ぶジグザグの線が水素製造装置７に供給される直流電力Ｚを示し、四角印を結ぶジグザグの線が再生可能エネルギー発電装置１からの直流電力Ｘを示し、三角印を結ぶ直線が商用電力系統３からの直流電力Ｙを示す。ジグザグの線及び直線が実測データを示す。丸印、三角印、四角印のプロットは代表位置を示す。このようにした理由は、上述の図３と同様である。図５は、日中に太陽光発電が発電している状態を示している。そして、経過時間３３０分付近で晴天から急に雨などで暗くなって太陽光発電装置からの電力が実質的にゼロになった状態を示している。
図５を参照すると、商用電力系統３からの直流電力Ｙは、直流電力Ｘの供給される電力の変動にかかわらず定格５％の電力を供給した。再生可能エネルギー発電装置１からの直流電力Ｘは、経過時間３３０分手前で定格５％の電力を下回ったが、直流電力Ｚは、直流電力Ｙからの電力補償分で、定格５％の電力を下回ることはなかった。その結果、直流電力Ｚが、除湿器再生用の水素を確保する必要な電力である定格５％以上の電力が供給されている状態が維持された。
上述より、本実施形態の水素製造設備２００及び電力制御システム１００の運転パターンＢの上記効果が実証された。 5 shows the operating data of the hydrogen production device 7 when the DC power Y in the hydrogen production facility 200 is 5% of the rated power. "When the DC power Y is 5% of the rated power" means that the power supply amount of the DC power Y is 5% when the power required for the hydrogen production device to produce a predetermined amount of hydrogen is taken as 100%.
In Fig. 5, the vertical axis indicates power (%), and the horizontal axis indicates the elapsed time (minutes) from the start of operation. The zigzag line connecting the circles indicates the DC power Z supplied to the hydrogen production device 7, the zigzag line connecting the squares indicates the DC power X from the renewable energy power generation device 1, and the straight line connecting the triangles indicates the DC power Y from the commercial power system 3. The zigzag line and the straight line indicate the actual measured data. The plots of the circles, triangles, and squares indicate representative positions. The reason for this is the same as in Fig. 3 described above. Fig. 5 shows a state in which solar power generation is performed during the day. And it shows a state in which the weather suddenly changes from sunny to dark due to rain or the like around 330 minutes after the start of operation, and the power from the solar power generation device becomes substantially zero.
5, DC power Y from the commercial power grid 3 supplied 5% of the rated power regardless of fluctuations in the power supplied by DC power X. Although DC power X from the renewable energy power generation device 1 fell below 5% of the rated power just before 330 minutes had elapsed, DC power Z did not fall below 5% of the rated power due to power compensation from DC power Y. As a result, the state in which DC power Z supplied 5% or more of the rated power, which is the power necessary to secure hydrogen for regenerating the dehumidifier, was maintained.
From the above, the above-mentioned effects of the operation pattern B of the hydrogen production facility 200 and the power control system 100 of this embodiment have been demonstrated.

（実施形態３）
実施形態３では、制御装置６が、直流電力Ｘを検知して、直流電力Ｙを直流電力Ｚの値から直流電力Ｘの値を差し引いた値となるように制御する運転パターンＡと、直流電力Ｙを一定の値となるように制御する運転パターンＢと、を切り替えて、直流電力Ｙを制御する。これ以外の構成は、実施形態１と同じである。 (Embodiment 3)
In the third embodiment, the control device 6 detects the DC power X, and controls the DC power Y by switching between an operation pattern A in which the DC power Y is controlled to a value obtained by subtracting the value of the DC power X from the value of the DC power Z, and an operation pattern B in which the DC power Y is controlled to a constant value. The rest of the configuration is the same as that of the first embodiment.

このような実施形態３によれば、運転パターンＡと運転パターンＢとを切り替えることで、必要に応じて、上記水素製造装置の電解セルへ印加される電力を一定に保ち、電解セルへの負担を軽減することができ、かつ電力を一定に保つことによって、上記水素製造装置が安定して水素を製造することができる。 According to this embodiment 3, by switching between operation pattern A and operation pattern B as necessary, the power applied to the electrolytic cell of the hydrogen production device can be kept constant, reducing the burden on the electrolytic cell, and by keeping the power constant, the hydrogen production device can stably produce hydrogen.

（その他の実施形態）
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈される。 Other Embodiments
The above-mentioned embodiment does not limit the configuration of the present invention. Therefore, the above-mentioned embodiment may omit, replace, or add the configuration of each part of the above-mentioned embodiment based on the description in this specification and common technical knowledge, and it is understood that all of these are within the scope of the present invention.

上記実施形態では、商用電力系統からの交流電力を直流電力Ｙに変換することにより電力を補償する場合を説明したが、例えば蓄電池などからの直流電力を直流電力Ｙに変換することにより電力を補償してもよい。この場合、蓄電池などからの直流電力を直流電力Ｙに変換する第２の電力変換器は、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの直流電力を所定の直流電力に変換できるものを用いることが好ましい。 In the above embodiment, the case where power is compensated by converting AC power from a commercial power system to DC power Y has been described, but power may also be compensated by converting DC power from a storage battery or the like to DC power Y. In this case, it is preferable to use a second power converter that converts DC power from a storage battery or the like to DC power Y, which is capable of converting DC power to a predetermined DC power, such as a DC/DC converter.

上述では、蓄電池などからの直流電力を直流電力Ｙに変換することにより電力を補償する場合を説明したが、例えば蓄電池などからの電力を直接、直流電力Ｘを補償するような構成にしてもよい。 In the above, we have described a case where power is compensated by converting DC power from a storage battery or the like into DC power Y, but it is also possible to configure the system so that DC power X is compensated directly from a storage battery or the like.

本発明の電力制御システム及び水素製造設備を用いることで、水素製造装置の電解セルの負担を軽減し、安定して水素を製造することができる。従って、再生可能エネルギー発電装置のような電力が変動する装置を電力源として用いた水素の製造に好適に利用することができる。 By using the power control system and hydrogen production equipment of the present invention, the burden on the electrolytic cell of the hydrogen production device can be reduced, and hydrogen can be produced stably. Therefore, it can be suitably used for producing hydrogen using a device with fluctuating power, such as a renewable energy power generation device, as a power source.

１ 再生可能エネルギー発電装置
２ 第１の電力変換器
３ 商用電力系統
４ 第２の電力変換器
５ 第３の電力変換器
６ 制御装置
７ 水素製造装置
８ 貯蔵タンク
９ 圧力計
１０ 除湿器
１００ 電力制御システム
２００ 水素製造設備 Reference Signs List 1 Renewable energy power generation device 2 First power converter 3 Commercial power system 4 Second power converter 5 Third power converter 6 Control device 7 Hydrogen production device 8 Storage tank 9 Pressure gauge 10 Dehumidifier 100 Power control system 200 Hydrogen production facility

Claims (10)

時間経過に伴って変化する直流電力又は交流電力を出力する再生可能エネルギー発電装置から供給される電力を直流電力Ｘに変換する第１の電力変換器と、
商用電力系統から供給される電力を直流電力Ｙに変換する第２の電力変換器と、
上記直流電力Ｘと上記直流電力Ｙとの合計電力を直流電力Ｚに変換する第３の電力変換器と、
上記直流電力Ｙを所定値となるように制御する制御装置と
を備え、
上記第３の電力変換器が、直流電力Ｚを水素製造装置へ供給するように構成されており、
上記再生可能エネルギー発電装置からの電力の供給開始から供給終了までの間、上記直流電力Ｚが一定に維持される電力制御システム。 A first power converter that converts power supplied from a renewable energy power generation device that outputs DC power or AC power that changes over time into DC power X;
a second power converter that converts power supplied from a commercial power system into DC power Y;
a third power converter that converts a total power of the DC power X and the DC power Y into DC power Z;
a control device that controls the DC power Y to be a predetermined value,
the third power converter is configured to supply DC power Z to the hydrogen production apparatus,
A power control system in which the DC power Z is maintained constant from the start of power supply from the renewable energy power generation device to the end of power supply . 時間経過に伴って変化する直流電力又は交流電力を出力する再生可能エネルギー発電装置から供給される電力を直流電力Ｘに変換する第１の電力変換器と、
商用電力系統から供給される電力を直流電力Ｙに変換する第２の電力変換器と、
上記直流電力Ｘと上記直流電力Ｙとの合計電力を直流電力Ｚに変換する第３の電力変換器と、
上記直流電力Ｙを所定値となるように制御する制御装置と
を備え、
上記第３の電力変換器が、直流電力Ｚを水素製造装置へ供給するように構成されており、
上記再生可能エネルギー発電装置からの電力の供給開始から供給終了までの間、上記直流電力Ｙが常に供給され、
上記制御装置が、上記直流電力Ｘを検知して、上記直流電力Ｙを上記直流電力Ｚの値から上記直流電力Ｘの値を差し引いた値となるように制御する制御パターンＡに従って、上記直流電力Ｙを制御する電力制御システム。 A first power converter that converts power supplied from a renewable energy power generation device that outputs DC power or AC power that changes over time into DC power X;
a second power converter that converts power supplied from a commercial power system into DC power Y;
a third power converter that converts a total power of the DC power X and the DC power Y into DC power Z;
a control device that controls the DC power Y to be a predetermined value,
the third power converter is configured to supply DC power Z to the hydrogen production apparatus,
The DC power Y is constantly supplied from the renewable energy power generation device from the start of power supply to the end of power supply,
The control device detects the DC power X, and controls the DC power Y in accordance with a control pattern A in which the control device controls the DC power Y to a value obtained by subtracting the value of the DC power X from the value of the DC power Z. 時間経過に伴って変化する直流電力又は交流電力を出力する再生可能エネルギー発電装置から供給される電力を直流電力Ｘに変換する第１の電力変換器と、
商用電力系統から供給される電力を直流電力Ｙに変換する第２の電力変換器と、
上記直流電力Ｘと上記直流電力Ｙとの合計電力を直流電力Ｚに変換する第３の電力変換器と、
上記直流電力Ｙを所定値となるように制御する制御装置と
を備え、
上記第３の電力変換器が、直流電力Ｚを水素製造装置へ供給するように構成されており、
上記所定値が、一定の値である電力制御システム。 A first power converter that converts power supplied from a renewable energy power generation device that outputs DC power or AC power that changes over time into DC power X;
a second power converter that converts power supplied from a commercial power system into DC power Y;
a third power converter that converts a total power of the DC power X and the DC power Y into DC power Z;
a control device that controls the DC power Y to be a predetermined value,
the third power converter is configured to supply DC power Z to the hydrogen production apparatus,
A power control system in which the predetermined value is a constant value. 時間経過に伴って変化する直流電力又は交流電力を出力する再生可能エネルギー発電装置から供給される電力を直流電力Ｘに変換する第１の電力変換器と、
商用電力系統から供給される電力を直流電力Ｙに変換する第２の電力変換器と、
上記直流電力Ｘと上記直流電力Ｙとの合計電力を直流電力Ｚに変換する第３の電力変換器と、
上記直流電力Ｙを所定値となるように制御する制御装置と
を備え、
上記第３の電力変換器が、直流電力Ｚを水素製造装置へ供給するように構成されており、
上記制御装置が、上記直流電力Ｘを検知して、上記直流電力Ｙを上記直流電力Ｚの値から上記直流電力Ｘの値を差し引いた値となるように制御する運転パターンＡと、
上記直流電力Ｙを一定の値となるように制御する運転パターンＢと、を切り替えて、上記直流電力Ｙを制御する電力制御システム。 A first power converter that converts power supplied from a renewable energy power generation device that outputs DC power or AC power that changes over time into DC power X;
a second power converter that converts power supplied from a commercial power system into DC power Y;
a third power converter that converts a total power of the DC power X and the DC power Y into DC power Z;
a control device that controls the DC power Y to be a predetermined value,
the third power converter is configured to supply DC power Z to the hydrogen production apparatus,
an operation pattern A in which the control device detects the DC power X and controls the DC power Y to a value obtained by subtracting the value of the DC power X from the value of the DC power Z;
and an operation pattern B in which the DC power Y is controlled to be a constant value, thereby controlling the DC power Y. 上記制御装置が、上記直流電力Ｘを検知して、上記直流電力Ｙを上記所定値となるように制御し、
上記所定値が、上記直流電力Ｚの値から上記直流電力Ｘの値を差し引いた値である請求項１に記載の電力制御システム。 the control device detects the DC power X and controls the DC power Y to be the predetermined value;
2. The power control system according to claim 1 , wherein the predetermined value is a value obtained by subtracting the value of the DC power X from the value of the DC power Z. 上記直流電力Ｚの値が上記水素製造装置で製造された水素を貯蔵する貯蔵タンク内の水素の残存量に応じて設定される請求項５に記載の電力制御システム。 6. The power control system according to claim 5 , wherein the value of the DC power Z is set in accordance with the amount of hydrogen remaining in a storage tank that stores hydrogen produced by the hydrogen production device. 上記第１の電力変換器は、上記再生可能エネルギー発電装置から供給される電力を所定電圧の上記直流電力Ｘに変換するように構成されており、上記制御装置は、上記直流電力Ｘを検知して、上記商用電力系統から供給される電力が上記所定電圧の上記直流電力Ｙになるよう上記第２の電力変換器の電流を制御するよう構成されている請求項１、請求項５又は請求項６に記載の電力制御システム。 7. The power control system according to claim 1, 5, or 6, wherein the first power converter is configured to convert power supplied from the renewable energy power generation device into the DC power X of a predetermined voltage, and the control device is configured to detect the DC power X and control a current of the second power converter so that power supplied from the commercial power system becomes the DC power Y of the predetermined voltage. 上記直流電力Ｚの値が任意に設定される請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電力制御システム。 8. The power control system according to claim 1 , wherein the value of the DC power Z is set arbitrarily. 上記第１の電力変換器がＤＣ／ＤＣコンバータ又はＡＣ／ＤＣコンバータであり、
上記第２の電力変換器がＡＣ／ＤＣコンバータであり、
上記第３の電力変換器がＤＣ／ＤＣコンバータである請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電力制御システム。 the first power converter is a DC/DC converter or an AC/DC converter,
the second power converter is an AC/DC converter;
9. The power control system according to claim 1, wherein the third power converter is a DC/DC converter. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電力制御システムと、
水素製造装置と、
上記水素製造装置で製造された水素を貯蔵する貯蔵タンクと
を備える水素製造設備。 A power control system according to any one of claims 1 to 9 ;
A hydrogen production device;
A hydrogen production facility comprising: a storage tank for storing hydrogen produced by the hydrogen production device.
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