JP7811527B2 - Load-following control device for fuel cell system - Google Patents
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Description
本発明は、調整力指令を受けて、電力を拠出する燃料電池システムの負荷追従制御装置に関するものである。 The present invention relates to a load-following control device for a fuel cell system that receives a load-adjustment command and contributes electric power.
住宅で使用される電気等のエネルギーを制御するものとして住宅用機器制御装置又は住宅用機器制御システム(HEMS「Home Energy Management System」)が従来技術として知られている。また、近年、住宅やビル等に設置される小規模発電設備の普及に伴い、これら複数の小規模発電設備を制御してあたかも一つの発電所のように扱う仮想発電所(VPP「Virtual Power Plant」)の技術が知られている。 Home appliance control devices or home appliance control systems (HEMS, "Home Energy Management Systems") are known as prior art for controlling energy such as electricity used in homes. In recent years, with the spread of small-scale power generation facilities installed in homes and buildings, a virtual power plant (VPP, "Virtual Power Plant") technology has emerged that controls multiple small-scale power generation facilities and treats them as if they were a single power plant.
小規模発電設備、例えば、家庭用燃料電池システムは、発電装置を備えている。なお、発電した電力を蓄積する蓄電池を備える場合がある。 Small-scale power generation facilities, such as household fuel cell systems, are equipped with a power generation device. They may also be equipped with a storage battery to store the generated electricity.
VPPの調整主体(例えば、リソースアグリゲータ)は、家庭用燃料電池システムに対して、調整力を指令することで、複数の家庭用燃料電池システムからの電力を集約して、1つの発電所であるかのようにまとめて機能させることができる。 The VPP's coordinating entity (e.g., a resource aggregator) can issue adjustment commands to the home fuel cell system, aggregating the electricity from multiple home fuel cell systems and making them function as if they were a single power plant.
ここで、例えば、家庭用燃料電池システムの発電は、家庭の負荷変動に対して、負荷追従運転を行う。 Here, for example, power generation in a household fuel cell system operates in load-following mode in response to fluctuations in the household load.
このとき、燃料電池スタックの出力変動速度は、家庭の負荷変動よりも遅く、この追従遅れによって、受電量(商用電源からの電力消費)が増加することがある。 At this time, the speed at which the fuel cell stack's output fluctuates is slower than the household's load fluctuations, and this tracking delay can result in an increase in the amount of power received (power consumption from commercial power sources).
特許文献1には、燃料電池システムにおいて、システムに悪影響を与えることなく、負荷変動に対する追従性を有効にすることが記載されている。具体的には、特許文献1の燃料電池システムは、燃料電池と、改質部と、原料ガス供給装置と、改質水供給装置と、酸化剤ガスを供給する参加剤ガス供給装置と、燃焼物と、要求出力に基づいて目標出力を設定し、燃料電池の出力が目標出力に近づくように原料ガス供給装置と改質水供給装置と酸化剤ガス供給装置とを制御する制御装置と、を備え、制御装置は、要求出力が上昇した場合、燃料電池の現在の出力が小さいときには大きいときに比して目標出力の上昇速度を大きくすることが記載されている。 Patent Document 1 describes a method for enabling a fuel cell system to respond to load fluctuations without adversely affecting the system. Specifically, the fuel cell system in Patent Document 1 includes a fuel cell, a reforming section, a raw material gas supply device, a reforming water supply device, an oxidant gas supply device that supplies oxidant gas, a combustible material, and a control device that sets a target output based on a required output and controls the raw material gas supply device, reforming water supply device, and oxidant gas supply device so that the fuel cell output approaches the target output. It also describes that, when the required output increases, the control device increases the rate of increase of the target output when the current fuel cell output is small compared to when it is large.
しかしながら、家庭用燃料電池システムを、VPPとして利用する場合、前述した追従遅れによる受電電力の増加は、VPPによる遠隔制御効果の減少に繋がる可能性がある。 However, when a home fuel cell system is used as a VPP, the increase in received power due to the aforementioned tracking delay may lead to a reduction in the remote control effectiveness of the VPP.
特許文献1では、要求される出力が上昇した場合、燃料電池の上昇速度を大きくすることが記載されているが、VPPと関連した技術はなく、VPPによる遠隔制御効果を課題とする技術的根拠は存在しない。 Patent Document 1 describes increasing the fuel cell's rate of increase when the required output increases, but does not include any technology related to VPP, and there is no technical basis for considering the remote control effect of VPP as an issue.
本発明は、燃料電池システム単体での電力負荷追従の応答性よりも、VPPによる遠隔制御の下での電力負荷追従の応答性を高めることができる燃料電池システムの負荷追従制御装置を得ることが目的である。 The objective of the present invention is to provide a load-following control device for a fuel cell system that can improve the responsiveness of power load following under remote control by a VPP, rather than the responsiveness of power load following in a stand-alone fuel cell system.
本発明に係る燃料電池システムの負荷追従制御装置の第1の態様は、電力市場から、電力を拠出する時間帯及び要求される電力量が設定された調整力指令を受けている場合に、電力を拠出する燃料電池システムで消費される電力負荷に追従し、当該燃料電池システムでの発電を制御する燃料電池システムの負荷追従制御装置であって、前記調整力指令を受けているか否かを判断する判断部と、前記判断部で、前記調整力指令を受けていると判断された場合に、個別の負荷追従運転制御を休止して、前記電力市場からの遠隔により前記電力負荷の追従運転を行う遠隔制御に移行する移行部とを有し、前記移行部において、前記遠隔制御での前記電力負荷の追従運転に移行している期間中は、前記個別の負荷追従運転制御よりも、前記電力負荷の低下に追従する発電量の減少率を遅らせる、及び、前記電力負荷の増加に追従する発電量の増加率を早める、の少なくとも一方を行う追従調整を実行することを特徴としている。 A first aspect of the load following control device for a fuel cell system according to the present invention is a load following control device for a fuel cell system that, when receiving an adjustment capability command from the electricity market that sets the time period for providing power and the amount of power required, follows the power load consumed by the fuel cell system that provides power and controls power generation in the fuel cell system. The load following control device includes a determination unit that determines whether the adjustment capability command has been received, and a transition unit that, when the determination unit determines that the adjustment capability command has been received, suspends individual load following operation control and transitions to remote control that remotely follows the power load from the electricity market. During the period when the transition is made to remote control to follow the power load, the transition unit performs a follow-up adjustment that at least one of slows the rate of decrease in power generation following a decrease in the power load and accelerates the rate of increase in power generation following an increase in the power load, compared to the individual load following operation control.
本発明に係る燃料電池システムの負荷追従制御装置の第2の態様は、前記第1の態様において、前記追従調整が、前記遠隔制御での前記電力負荷の追従運転の期間中は、前記燃料電池システムを構成する電力消費機器を動作させることで負荷を増加させ、前記電力負荷の低下に追従する発電量の減少率を遅らせることを特徴としている。 A second aspect of the load following control device for a fuel cell system according to the present invention is the same as the first aspect, characterized in that the following adjustment increases the load by operating power consuming devices that constitute the fuel cell system during the period of power load following operation under the remote control, thereby slowing the rate of decrease in power generation that follows a decrease in the power load.
本発明に係る燃料電池システムの負荷追従制御装置の第3の態様は、前記第1の態様又は第2の態様において、前記追従調整が、前記電力負荷に対する発電の追従を実行するために、予め設定された前記電力負荷の追従運転プログラムを変更し、前記電力負荷の低下に追従する発電量の減少率を遅らせることを特徴としている。 A third aspect of the load following control device for a fuel cell system according to the present invention is the first or second aspect, characterized in that the following adjustment modifies a preset power load following operation program in order to perform power generation following the power load, thereby slowing the rate of decrease in power generation following a decrease in the power load.
本発明に係る燃料電池システムの負荷追従制御装置の第4の態様は、前記第1の態様又は第2の態様において、前記追従調整が、前記電力負荷に対する発電の追従を実行するために、予め設定された前記電力負荷の追従運転プログラムを変更し、前記電力負荷の上昇に追従する発電量の増加率を早めることを特徴としている。 A fourth aspect of the load following control device for a fuel cell system according to the present invention is the first or second aspect, characterized in that the following adjustment modifies a preset power load following operation program in order to perform power generation following the power load, thereby accelerating the rate of increase in power generation following an increase in the power load.
本発明に係る燃料電池システムの負荷追従制御装置の第5の態様は、前記第1の態様又は第2の態様において、前記追従調整が、前記電力負荷に対する発電の追従を実行するために、予め設定された前記電力負荷の追従運転プログラムを変更し、前記電力負荷の低下に追従する発電量の減少率を遅らせ、かつ、前記電力負荷の上昇に追従する発電量の増加率を早めることを特徴としている。 A fifth aspect of the load following control device for a fuel cell system according to the present invention is the first or second aspect, characterized in that the following adjustment modifies a preset power load following operation program in order to perform power generation following the power load, slowing the rate of decrease in power generation following a decrease in the power load and accelerating the rate of increase in power generation following an increase in the power load.
以上説明した如く本発明では、燃料電池システム単体での電力負荷追従の応答性よりも、VPPによる遠隔制御の下での電力負荷追従の応答性を高めることができる。 As explained above, the present invention can improve the responsiveness of power load following under remote control by VPP compared to the responsiveness of power load following in a fuel cell system alone.
[仮想発電システム]
図1は、本実施の形態に係る仮想発電システム10(VPP/バーチャル・パワー・プラント)の概略図が示されている。
[Virtual power generation system]
FIG. 1 shows a schematic diagram of a virtual power generation system 10 (VPP/Virtual Power Plant) according to this embodiment.
仮想発電システム10は、大概的には、さまざまな再生可能エネルギーや蓄電池、自家発電装置などの電源を束ね、その地域にまるで大きな1つの発電所があるかのように電力を安定的に供給できる仕組みを言う。 The virtual power generation system 10 generally refers to a mechanism that combines various power sources such as renewable energy sources, storage batteries, and private power generation equipment, and can provide a stable supply of electricity to the area as if there was a single large power plant.
本実施の形態に係る仮想発電システム10は、仮想的(バーチャル)に、例えば、同一エリア内の電力供給源(後述する、燃料電池システム16)をコントロールするシステムであり、従来の、所謂大規模発電所にとって代わる電力インフラとして機能させる。 The virtual power generation system 10 according to this embodiment is a system that virtually controls, for example, power supply sources (fuel cell systems 16, described below) within the same area, and functions as a power infrastructure that replaces conventional so-called large-scale power plants.
仮想発電システム10は、仮想発電所を活用し得る電力市場(一般送配電事業者が需給バランスを整える需給調整市場等)12と、電力市場12から調整力指令(詳細後述)を受ける複数の調整主体14と、複数の調整主体の各々からの調整力指令に基づいて、燃料電池システム16からの電力の拠出を制御する複数の電力拠出制御装置18とによって構成される。 The virtual power generation system 10 is composed of an electricity market 12 (such as a supply-demand adjustment market where general electricity transmission and distribution companies balance supply and demand) that can utilize virtual power plants, multiple adjustment entities 14 that receive adjustment capacity commands (described in detail below) from the electricity market 12, and multiple power contribution control devices 18 that control the contribution of electricity from the fuel cell system 16 based on the adjustment capacity commands from each of the multiple adjustment entities.
なお、電力市場12は、一般送配電事業者に限定されるものではなく、例えば、発電部門や小売部門に特化した事業者が独自に調整力を調達する場合を含む。 Note that the electricity market 12 is not limited to general electricity transmission and distribution companies, but also includes, for example, cases where companies specializing in the power generation or retail sectors independently procure adjustment capacity.
調整力指令とは、当該調整力指令を受けてから電力の拠出までの応動時間、及び要求される電力量(要求電力量)を継続して拠出する継続時間帯が設定された電力拠出を要求する指令情報である。電力市場12は、調整主体14へ、調整力指令を出力する。 A regulation capacity command is command information requesting the contribution of power, which specifies the response time from receiving the regulation capacity command until the contribution of power, and the duration of time during which the requested amount of power (requested power amount) is to be continuously contributed. The electricity market 12 outputs the regulation capacity command to the adjustment entity 14.
ここで、電力市場12の内、需給調整市場が発信する調整力指令には、電力を拠出するまでの応動時間、及び予め定められた要求電力量を継続して拠出する継続時間帯の違いにより、以下の表1に示す5種類の調整力が存在する。 Here, within the electricity market 12, there are five types of adjustment capacity commands issued by the supply and demand balancing market, as shown in Table 1 below, which differ in the response time until electricity is contributed and the duration for which a predetermined requested amount of electricity is continuously contributed.
本実施の形態に係る仮想発電システム10の電力市場12では、表1における、「三次調整力[1]([1]の丸付き数字の代替表示)を目的とする調整力とした調整力指令を送出し、電力拠出制御装置18の制御により、各家庭に設置された燃料電池システム16から電力を拠出するようにしている。 In the electricity market 12 of the virtual power generation system 10 according to this embodiment, a control capacity command is sent with the target control capacity being "tertiary control capacity [1] (alternative display of the circled number [1])" in Table 1, and power is contributed from the fuel cell system 16 installed in each home under the control of the power contribution control device 18.
なお、目的とする調整力は、「三次調整力[1]([1]の丸付き数字の代替表示)に限らず、一次調整力及び二次調整力を目的としてもよい。 The target control capacity is not limited to "tertiary control capacity [1]" (an alternative notation for [1] in a circle), but may also be primary control capacity and secondary control capacity.
図1に示される如く、調整主体14は階層化されており、本実施の形態では、上層側としての複数のアグリゲーションコーディネータ20と、下層側としての複数のリソースアグリゲータ22とで構成され、2階層構造となっている。 As shown in Figure 1, the coordination entity 14 is hierarchical. In this embodiment, it has a two-tier structure consisting of multiple aggregation coordinators 20 on the upper tier and multiple resource aggregators 22 on the lower tier.
なお、階層数は2階層に限定されるものではなく、3以上の階層であってもよい。また、1階層でアグリゲーションコーディネータ20が直接複数のリソース24を制御してもよい。リソース24とは、1つのリソースアグリゲータ22が管理する、複数の燃料電池システム16及び電力拠出制御装置18の集合体である。 The number of hierarchical levels is not limited to two, and may be three or more. Furthermore, at one level, the aggregation coordinator 20 may directly control multiple resources 24. A resource 24 is a collection of multiple fuel cell systems 16 and power contribution control devices 18 managed by a single resource aggregator 22.
上層側のアグリゲーションコーディネータ20は、電力市場12から要求される調整力指令を、下層側のリソースアグリゲータ22に分担する役目を有する。 The upper-level aggregation coordinator 20 is responsible for distributing adjustment capacity commands requested by the electricity market 12 to the lower-level resource aggregator 22.
リソースアグリゲータ22は、アグリゲーションコーディネータ20から、自身が担当する調整力指令(例えば、応動時間及び継続時間帯が同一で、要求電力量が異なる指令)を受ける。 The resource aggregator 22 receives adjustment capability commands for which it is responsible (e.g., commands with the same response time and duration time period but different requested power amounts) from the aggregation coordinator 20.
複数のリソースアグリゲータ22の各々に接続されたリソース24の各々は、電力拠出制御装置18を備えている。 Each of the resources 24 connected to each of the multiple resource aggregators 22 is equipped with a power contribution control device 18.
電力拠出制御装置18は、燃料電池システム16から出力され、リソースアグリゲータ22へ拠出する電力の拠出を管理する。 The power contribution control device 18 manages the contribution of power output from the fuel cell system 16 to the resource aggregator 22.
燃料電池システム16は、図示しない商用電源による電力と、燃料電池26の発電による電力とを併用し、各家庭の電力供給源となるコージェネレーションシステムである。なお、燃料電池26で発電した電力を蓄電する蓄電池を備えることを否定するものではない。 The fuel cell system 16 is a cogeneration system that uses both power from a commercial power source (not shown) and power generated by the fuel cell 26 to serve as a power supply source for each household. However, this does not preclude the provision of a storage battery to store the power generated by the fuel cell 26.
燃料電池26による発電は、商用電源からの電力を含め、システム制御部29によって一括管理され、家庭で消費される電力に見合う電力を供給している。 The power generated by the fuel cell 26, including power from commercial power sources, is managed centrally by the system control unit 29, and an amount of power equivalent to the amount consumed in the home is supplied.
電力拠出制御装置18は、システム制御部29による家庭内の電力供給制御に加え、リソースアグリゲータ22からの調整力指令に基づき、燃料電池システム16の燃料電池26で発電した電力を、リソースアグリゲータ22へ拠出する電力(拠出電力)として利用するように制御する。 In addition to controlling the power supply within the home using the system control unit 29, the power contribution control device 18 controls the use of power generated by the fuel cell 26 of the fuel cell system 16 as power contributed to the resource aggregator 22 (contributed power) based on adjustment capability commands from the resource aggregator 22.
図2は、図1で説明した電力市場12、調整主体14(アグリゲーションコーディネータ20及びリソースアグリゲータ22)、及び電力拠出制御装置18(燃料電池システム16からの電力拠出制御主体)を連携して、電力市場12への電力拠出のための調整力指令制御、及び電力拠出時の拠出電力監視制御のための機能ブロック図である。 Figure 2 is a functional block diagram for coordination command control for power contribution to the power market 12 and contributed power monitoring control during power contribution, by linking the power market 12, the coordinating entity 14 (aggregation coordinator 20 and resource aggregator 22), and the power contribution control device 18 (the entity that controls power contribution from the fuel cell system 16) described in Figure 1.
なお、図2の機能ブロック図の各ブロックは、各部のハード構成を限定するものではなく、機能別に分類したものであり、一部又は全部を調整力指令制御プログラム及び拠出電力監視制御プログラムに基づき動作するソフトウェアで構築してもよい。 Note that the blocks in the functional block diagram in Figure 2 do not limit the hardware configuration of each section, but are classified by function, and some or all of them may be constructed using software that operates based on the adjustment capacity command control program and the contributed power monitoring and control program.
また、複数のアグリゲーションコーディネータ20、複数のリソースアグリゲータ22、複数のリソース24は、それぞれ同一構成であるので、その内の1つの構成の説明を説明し、その他については構成の説明を省略する。 Furthermore, since the multiple aggregation coordinators 20, the multiple resource aggregators 22, and the multiple resources 24 all have the same configuration, we will only explain the configuration of one of them and omit explanations of the others.
(アグリゲーションコーディネータ20)
アグリゲーションコーディネータ20は、電力市場12から調整力指令を受ける調整力受信部30を備えている。本実施の形態で受け取る調整力指令は、表1に示す三次調整力[1]([1]の丸付き数字の代替表示)である。
(Aggregation Coordinator 20)
The aggregation coordinator 20 includes a regulation capacity receiving unit 30 that receives a regulation capacity command from the electricity market 12. In this embodiment, the received regulation capacity command is the tertiary regulation capacity [1] (alternative display of the circled number [1]) shown in Table 1.
調整力受信部30は、受信した調整力を、調整力配分部32に送出する。調整力配分部32では、管轄する複数のリソースアグリゲータ22の電力拠出能力(事前に情報把握)に応じて、調整力(要求する発電量)を配分する。 The adjustment power receiving unit 30 sends the received adjustment power to the adjustment power allocation unit 32. The adjustment power allocation unit 32 allocates adjustment power (requested power generation amount) according to the power contribution capacity (information obtained in advance) of the multiple resource aggregators 22 under its jurisdiction.
調整力配分部32は、送信部34に接続されており、管轄する複数のリソースアグリゲータ22に、配分した要求電力量の調整力(配分調整力)を送信する。 The adjustment power allocation unit 32 is connected to the transmission unit 34 and transmits the adjustment power (distribution adjustment power) of the allocated requested power amount to the multiple resource aggregators 22 under its jurisdiction.
配分調整力は、基本的には、応動時間及び継続時間帯が同一で、全体として要求する電力量の一部を要求するものである。 Distribution adjustment capacity basically requests a portion of the total amount of electricity required, with the same response time and duration.
なお、複数のリソースアグリゲータ22へ送信する配分調整力を、時系列で応動時間及び継続時間帯を異ならせ、総合的に、アグリゲーションコーディネータ20が電力市場12から受けた三次調整力[1]([1]の丸付き数字の代替表示)を満たすようにしてもよい。 The allocation adjustment capacity transmitted to multiple resource aggregators 22 may be varied in response time and duration over time, so as to collectively satisfy the tertiary adjustment capacity [1] (alternatively represented by the circled number [1]) received by the aggregation coordinator 20 from the electricity market 12.
また、アグリゲーションコーディネータ20は、複数のリソースアグリゲータ22から、図示しない電力供給ラインにより集めた電力に関する情報(電力情報)を監視する上層電力情報監視部35を備えている。 The aggregation coordinator 20 also includes an upper-layer power information monitoring unit 35 that monitors information about power (power information) collected from multiple resource aggregators 22 via power supply lines (not shown).
上層電力情報監視部35では、各リソースアグリゲータ22からの電力情報に基づき、調整力を監視すると共に、それぞれの電力情報を集約して電力市場12へ拠出する。電力市場12では、三次調整力[1]([1]の丸付き数字の代替表示)で設定された電力を、電力需要家へ提供する。 The upper-layer power information monitoring unit 35 monitors the adjustment capacity based on the power information from each resource aggregator 22, and aggregates the power information and contributes it to the power market 12. In the power market 12, the power set as the tertiary adjustment capacity [1] (alternatively represented by a circled number [1]) is provided to power consumers.
(リソースアグリゲータ22)
リソースアグリゲータ22は、配分調整力受信部36を備えており、前述したアグリゲーションコーディネータ20の送信部34から、配分調整力を受信する。
(Resource aggregator 22)
The resource aggregator 22 includes a distribution adjustment capacity receiving unit 36 and receives the distribution adjustment capacity from the transmitting unit 34 of the aggregation coordinator 20 described above.
配分調整力受信部36は、選択部38に接続され、受信した配分調整力を送出する。 The distribution adjustment capacity receiving unit 36 is connected to the selection unit 38 and transmits the received distribution adjustment capacity.
選択部38では、リソースアグリゲータ22が担当するリソース24に属する電力拠出制御装置18を選択する。電力拠出制御装置18は、それぞれが担当する燃料電池システム16の能力(事前に情報把握)を監視している。 The selection unit 38 selects the power contribution control device 18 that belongs to the resource 24 managed by the resource aggregator 22. The power contribution control devices 18 monitor the capabilities (information is obtained in advance) of the fuel cell systems 16 that they are responsible for.
選択部38は、配分調整力送信部40を介して、選択部38で選択した電力拠出制御装置18のそれぞれに対して、要求電力量の調整力(個別調整力)を送信する。 The selection unit 38 transmits the adjustment capacity (individual adjustment capacity) of the requested amount of power to each of the power contribution control devices 18 selected by the selection unit 38 via the distribution adjustment capacity transmission unit 40.
また、リソースアグリゲータ22は、複数のリソース24から、図示しない電力供給ラインにより集めた電力に関する情報(電力情報)を監視する下層電力情報監視部42を備えている。 The resource aggregator 22 also includes a lower-level power information monitoring unit 42 that monitors information about power (power information) collected from multiple resources 24 via power supply lines (not shown).
下層電力情報監視部42では、リソース24の各電力拠出制御装置18から受けた電力情報に基づき、調整力を監視すると共に、それぞれの電力情報を集約してアグリゲーションコーディネータ20へ拠出する。 The lower-layer power information monitoring unit 42 monitors the adjustment capacity based on the power information received from each power contribution control device 18 of the resource 24, and aggregates the respective power information and contributes it to the aggregation coordinator 20.
(リソース24)
リソース24は、1つのリソースアグリゲータ22が管理する電力拠出制御装置18の集合体である。
(Resource 24)
A resource 24 is a collection of power contribution controllers 18 managed by one resource aggregator 22 .
電力拠出制御装置18は、それぞれ燃料電池システム16による電力拠出を制御する。 The power contribution control devices 18 each control the power contribution by the fuel cell systems 16.
燃料電池システム16は、システム制御部29及び燃料電池26を備えている。システム制御部29は、燃料電池システム16が設置された家屋(家庭等)で消費する電力を制御するものであり、図示しない商用電源からの電力と、例えば、都市ガスを原料とする燃料電池26による発電とを総合的に制御し、家屋内で消費する電力を確保する。 The fuel cell system 16 includes a system control unit 29 and a fuel cell 26. The system control unit 29 controls the power consumed in the house (e.g., home) in which the fuel cell system 16 is installed, and comprehensively controls the power from a commercial power source (not shown) and the power generated by the fuel cell 26, which uses, for example, city gas as a raw material, to ensure the power consumed in the house.
一方、電力拠出制御装置18は、家屋内で消費する電力とは別に、リソースアグリゲータ22から要求された調整力(個別調整力)に基づいて、燃料電池システム16から電力を拠出する制御を行う。 Meanwhile, the power contribution control device 18 controls the contribution of power from the fuel cell system 16 based on the adjustment power (individual adjustment power) requested by the resource aggregator 22, separate from the power consumed within the house.
(仮想発電システム10の通常稼働制御の流れ) (Flow of normal operation control of virtual power generation system 10)
電力拠出制御装置18は、調整力指令に基づき前記発電装置を起動させて、要求電力量を拠出する。 The power contribution control device 18 activates the power generation device based on the adjustment power command and contributes the requested amount of power.
電力市場12から調整力指令情報を受信すると、調整力の種類を特定し、各々のリソースアグリゲータに配分調整力を指令する。 When adjustment capacity command information is received from the electricity market 12, the type of adjustment capacity is identified and a distribution adjustment capacity command is issued to each resource aggregator.
アグリゲーションコーディネータ20から、配分調整力指令を受信すると、担当するリソース24から応動する電力拠出制御装置18の選択を行い、選択した電力拠出制御装置18へ、個別調整力を指令し、監視する。 When it receives a distribution adjustment power command from the aggregation coordinator 20, it selects a corresponding power contribution control device 18 from the resources 24 it is responsible for, and issues and monitors the individual adjustment power to the selected power contribution control device 18.
リソースアグリゲータ22から、個別調整力指令を受信すると、燃料電池システム16のシステム制御部29による制御の一部又は全部を、電力拠出制御装置18へ移行する。 When an individual adjustment power command is received from the resource aggregator 22, some or all of the control by the system control unit 29 of the fuel cell system 16 is transferred to the power contribution control device 18.
燃料電池26は、発電中ではない場合は起動し、発電中の場合は、燃料電池26の発電による電力量を確認する。 If the fuel cell 26 is not generating electricity, it will start up, and if it is generating electricity, it will check the amount of electricity being generated by the fuel cell 26.
所定調整時間(継続時間帯に相当)が経過すると(例えば、継続時間帯は、三次調整力[1]([1]の丸付き数字の代替表示)の場合は、3時間である)、燃料電池システム16の制御を通常制御(システム制御部29による制御)に移行し、電力拠出制御は終了する。 When the specified adjustment time (corresponding to the duration time period) has elapsed (for example, the duration time period is 3 hours in the case of tertiary control capability [1] (alternative display of a circled number [1])), control of the fuel cell system 16 is transitioned to normal control (control by the system control unit 29), and power contribution control ends.
(負荷追従制御)
ところで、燃料電池システム16は、家庭内における電力消費に対して負荷追従運転を行うが、燃料電池26の出力変動速度は、家庭の電力消費に基づく負荷変動速度よりも遅く、追従遅れによって、商用電源の利用(受電電力)が増加することがある。
(Load following control)
The fuel cell system 16 performs load-following operation in response to the power consumption within the home, but the output fluctuation speed of the fuel cell 26 is slower than the load fluctuation speed based on the power consumption within the home, and the follow-up delay can result in an increase in the use of commercial power (received power).
仮想発電システム10において、調整力指令に基づき、燃料電池システム16を電力拠出制御装置18で制御を行う場合に、追従遅れによる受電電力増加は、燃料電池26の出力が少ない状態であるため、必要な発電量を得るための応動時間が遅れることになる(遠隔制御効果が低下)。 In the virtual power generation system 10, when the fuel cell system 16 is controlled by the power contribution control device 18 based on the adjustment capability command, an increase in received power due to a tracking delay results in a state in which the output of the fuel cell 26 is low, resulting in a delay in the response time required to obtain the required amount of power generation (reducing the effectiveness of remote control).
そこで、本発明では、調整力指令を受けていると判断された場合に、燃料電池システム16の燃料電池26の出力を上げるための負荷追従制御を実行するようにした。 Therefore, in the present invention, when it is determined that an adjustment capability command has been received, load following control is executed to increase the output of the fuel cell 26 in the fuel cell system 16.
具体的には、システム制御部29で実行する個別の負荷追従運転制御よりも、電力負荷の低下に追従する発電量の減少率を遅らせる第1の負荷追従制御、及び、電力負荷の増加に追従する発電量の増加率を早める第2の負荷追従制御の少なくとも一方の負荷追従制御を実行する。 Specifically, at least one of the following load following controls is executed: a first load following control that delays the rate of decrease in power generation following a decrease in the power load, and a second load following control that accelerates the rate of increase in power generation following an increase in the power load, compared to the individual load following operation controls executed by the system control unit 29.
以下に負荷追従制御を実現可能な実施の形態について、詳細に説明する。 Below is a detailed description of an embodiment that can implement load following control.
(負荷追従制御の第1の実施の形態)
図3は、本発明の第1の実施の形態に係る、燃料電池システム16の負荷追従制御の特性図である。
(First embodiment of load following control)
FIG. 3 is a characteristic diagram of the load following control of the fuel cell system 16 according to the first embodiment of the present invention.
図3(A)の点線Xに示される如く、家庭負荷特性は、負荷給電用スイッチのオン・オフによって極端に変化する場合があり、負荷給電用スイッチのオフにより、高負荷状態から低負荷状態へ移行すると(図3(A)の矢印A点参照)、図3(A)の一点鎖線Yに示される如く、燃料電池26の発電量特性は、所定の変化率(傾きθ1)をもって追従する。この低負荷状態が長ければ長いほど、発電量は徐々に低下することになる。 As shown by the dotted line X in Figure 3(A), household load characteristics can change dramatically depending on whether the load power supply switch is turned on or off. When the load power supply switch is turned off, resulting in a transition from a high load state to a low load state (see arrow A in Figure 3(A)), the power generation characteristics of the fuel cell 26 follow this transition at a predetermined rate of change (slope θ1), as shown by the dashed-dotted line Y in Figure 3(A). The longer this low load state lasts, the more gradually the power generation amount will decrease.
その後、負荷給電用スイッチのオンにより、低負荷状態から高負荷状態へ移行すると(図3(A)の矢印B点参照)、燃料電池26の発電量は、所定の変化率(傾きθ2)をもって追従するが、定格として設定した追従制御(傾きθ2)では、負荷給電用スイッチのオフ前(図3(A)の矢印A点以前)の発電量に戻るまで、時間t1を要し(以下追従遅れ期間という)、当該所定時間t1の期間は、商用電源(受電電力)が利用されることになる。 After that, when the load power supply switch is turned on to transition from a low load state to a high load state (see point B in Figure 3(A)), the amount of power generated by the fuel cell 26 follows at a predetermined rate of change (slope θ2). However, with the rated tracking control (slope θ2), it takes time t1 (hereinafter referred to as the tracking delay period) for the amount of power generated to return to the amount before the load power supply switch was turned off (before point A in Figure 3(A)), and the commercial power source (received power) is used during this predetermined time t1.
第1の実施の形態では、追従遅れ期間の軽減の手段として、調整力指令が受けたとき、燃料電池システム16に必須として装備されている燃料電池システム16を構成する電力消費機器(例えば、内部ヒータ)を利用して、負荷給電用スイッチがオフ(図3(A)の矢印A点参照)した後の負荷を増加する構成とした。 In the first embodiment, as a means of reducing the tracking delay period, when an adjustment capability command is received, a power consuming device (e.g., an internal heater) that constitutes the fuel cell system 16 and is required to be equipped in the fuel cell system 16 is used to increase the load after the load power supply switch is turned off (see arrow A in Figure 3(A)).
内部ヒータは、所謂バックアップ熱源機であり、発電により発生する熱に加え、貯湯タンク内の水を加熱する場合に利用されるものである。なお、電力消費機器としては、予め定めた負荷(消費電力)以上の機器であれば、内部ヒータに限定されるものではなく、新たに、本発明の電力消費機器として新たに取り付けてもよい。 The internal heater is a so-called backup heat source, and is used to heat the water in the hot water storage tank in addition to the heat generated by power generation. Note that the power consuming device is not limited to an internal heater, and any device with a load (power consumption) greater than a predetermined value may be installed as a new power consuming device of the present invention.
調整指令を受けたとき、家庭負荷の変化に応じて、この内部ヒータを稼働させると、図3(A)の実線Zに示される如く、発電量が徐々に低下する傾きθ3の勾配が、傾きθ1よりも小さくなる(θ3<θ1)。 When an adjustment command is received and this internal heater is operated in response to changes in household load, the gradient of the slope θ3, at which the amount of power generated gradually decreases, becomes smaller than the slope θ1 (θ3 < θ1), as shown by the solid line Z in Figure 3(A).
この結果,負荷給電用スイッチのオン(図3(A)の矢印B参照)により、家庭負荷が低負荷状態から高負荷状態へ移行すると、この移行時の傾きθ4が、傾きθ2と同等であっても(θ4≒θ2)、総合的な負荷(家庭負荷+内部ヒータ負荷)が増えた分、図3(A)の矢印Aに示す発電量に戻る時間t2が、時間t1より短くなる。 As a result, when the load power supply switch is turned on (see arrow B in Figure 3(A)) and the household load transitions from a low load state to a high load state, even if the slope θ4 during this transition is equal to the slope θ2 (θ4 ≒ θ2), the time t2 required to return to the power generation amount indicated by arrow A in Figure 3(A) will be shorter than time t1 due to the increase in the overall load (household load + internal heater load).
以下に、電力拠出制御装置18における、負荷追従制御の第1の実施の形態に対する作用を、図3(B)のフローチャートに従い説明する。 The operation of the power contribution control device 18 in the first embodiment of load following control is explained below with reference to the flowchart in Figure 3 (B).
ステップ100では、調整力指令を受けたか否かを判断し、肯定判定されると、ステップ102へ移行して、電力拠出制御装置18は、システム制御部29の一部の制御機能(遠隔制御機能)を取得し、ステップ104移行する。 In step 100, it is determined whether a regulation capability command has been received. If the determination is affirmative, the process proceeds to step 102, where the power contribution control device 18 acquires some of the control functions (remote control functions) of the system control unit 29, and the process proceeds to step 104.
ステップ104では、燃料電池システム16内の電力消費機器の稼働を指示する。具体的には、内部ヒータ、補機等が挙げられる。この結果、図3(A)に示される如く、負荷追従特性の傾きθ3(<θ1)となる。 In step 104, the operation of power-consuming devices within the fuel cell system 16 is instructed. Specifically, this includes the internal heater, auxiliary equipment, etc. As a result, the load-following characteristic has a slope θ3 (<θ1), as shown in Figure 3(A).
次のステップ106では、調整力指令に基づく電力拠出制御が実行される。次のステップ108で調整力指令の解除が確認されると(肯定判定)、ステップ110へ移行して、遠隔制御を解除し、次いで、ステップ112へ移行して、調整力指令の受け付けに基づく、燃料電池システム16内の電力消費機器を平時の稼働状態に戻した後、ステップ100へ戻り、上記工程を繰り返す。 In the next step 106, power contribution control is executed based on the adjustment capability command. If the release of the adjustment capability command is confirmed in the next step 108 (positive judgment), the process proceeds to step 110, where remote control is released, and then to step 112, where the power consuming devices in the fuel cell system 16 are returned to their normal operating state based on the acceptance of the adjustment capability command, and then the process returns to step 100, and the above process is repeated.
(負荷追従制御の第2の実施の形態)
図4は、本発明の第2の実施の形態に係る、燃料電池システム16の負荷追従制御の特性図である。
(Second embodiment of load following control)
FIG. 4 is a characteristic diagram of the load following control of the fuel cell system 16 according to the second embodiment of the present invention.
図4(A)の点線Xに示される如く、家庭負荷特性は、負荷給電用スイッチのオン・オフによって極端に変化する場合があり、負荷給電用スイッチのオフにより、高負荷状態から低負荷状態へ移行すると(図4(A)の矢印A点参照)、図4(A)の一点鎖線Yに示される如く、燃料電池26の発電量特性は、所定の変化率(傾きθ1)をもって追従する。この低負荷状態が長ければ長いほど、発電量は徐々に低下することになる。 As shown by the dotted line X in Figure 4(A), household load characteristics can change drastically depending on whether the load power supply switch is turned on or off. When the load power supply switch is turned off, resulting in a transition from a high load state to a low load state (see arrow A in Figure 4(A)), the power generation characteristics of the fuel cell 26 follow this transition at a predetermined rate of change (slope θ1), as shown by the dashed-dotted line Y in Figure 4(A). The longer this low load state lasts, the more gradually the power generation amount will decrease.
その後、負荷給電用スイッチのオンにより、低負荷状態から高負荷状態へ移行すると(図4(A)の矢印B点参照)、燃料電池26の発電量は、所定の変化率(傾きθ2)をもって追従するが、定格として設定した追従制御(傾きθ2)では、負荷給電用スイッチのオフ前(図4(A)の矢印A点以前)の発電量に戻るまで、時間t1を要し(以下追従遅れ期間という)、当該所定時間t1の期間は、商用電源(受電電力)が利用されることになる。 After that, when the load power supply switch is turned on to transition from a low load state to a high load state (see point B in Figure 4(A)), the amount of power generated by the fuel cell 26 follows at a predetermined rate of change (slope θ2). However, with the rated tracking control (slope θ2), it takes time t1 (hereinafter referred to as the tracking delay period) for the amount of power generated to return to the amount before the load power supply switch was turned off (before point A in Figure 4(A)), and the commercial power source (received power) is used during this predetermined time t1.
第2の実施の形態では、追従遅れ期間の軽減の手段として、調整力指令が受けたとき、負荷降下時の発電コントロールプログラム(追従特性)を変更し、負荷給電用スイッチがオフ(図4(A)の矢印A点参照)した後の追従特性を鈍感にする構成とした。 In the second embodiment, as a means of reducing the tracking delay period, when a regulation capability command is received, the power generation control program (tracking characteristics) during load drop is changed, and the tracking characteristics are made less sensitive after the load power supply switch is turned off (see point A indicated by arrow in Figure 4(A)).
調整指令を受けたとき、家庭負荷の変化に応じて、負荷降下時の発電コントロールプログラム(追従特性)を変更すると、図4(A)の実線Zに示される如く、発電量が徐々に低下する傾きθ5の勾配が、傾きθ1よりも小さくなる(θ5<θ1)。 When an adjustment command is received, if the power generation control program (tracking characteristics) for load drops is changed in response to changes in household load, the gradient of the slope θ5, at which the amount of power generation gradually decreases, becomes smaller than the slope θ1 (θ5 < θ1), as shown by the solid line Z in Figure 4(A).
この結果,負荷給電用スイッチのオン(図4(A)の矢印B参照)により、家庭負荷が低負荷状態から高負荷状態へ移行すると、この移行時の傾きθ6が、傾きθ2と同等であっても(θ6≒θ2)、図4(A)の矢印Aに示す発電量に戻る時間t3が、時間t1より短くなる。 As a result, when the household load transitions from a low load state to a high load state by turning on the load power supply switch (see arrow B in Figure 4(A)), even if the slope θ6 during this transition is equivalent to the slope θ2 (θ6 ≒ θ2), the time t3 required to return to the power generation amount indicated by arrow A in Figure 4(A) will be shorter than the time t1.
以下に、電力拠出制御装置18における、負荷追従制御の第2の実施の形態に対する作用を、図4(B)のフローチャートに従い説明する。 The operation of the power contribution control device 18 in the second embodiment of load following control is explained below with reference to the flowchart in Figure 4(B).
ステップ200では、調整力指令を受けたか否かを判断し、肯定判定されると、ステップ202へ移行して、電力拠出制御装置18は、システム制御部29の一部の制御機能(遠隔制御機能)を取得し、ステップ204へ移行する。 In step 200, it is determined whether a regulation power command has been received. If the determination is affirmative, the process proceeds to step 202, where the power contribution control device 18 acquires some of the control functions (remote control functions) of the system control unit 29, and the process proceeds to step 204.
ステップ204では、負荷降下時の発電コントロールプログラム(追従特性)を変更する。具体的には、変更後の図4(A)の負荷追従時の応答性(傾きθ5)を、図4(A)の負荷追従時の応答性(傾きθ1)よりも鈍感にする(θ5<θ1)。 In step 204, the power generation control program (following characteristics) during load drop is changed. Specifically, the responsiveness (slope θ5) during load following in Figure 4(A) after the change is made less sensitive than the responsiveness (slope θ1) during load following in Figure 4(A) (θ5<θ1).
次のステップ206では、調整力指令に基づく電力拠出制御が実行される。次のステップ208で調整力指令の解除が確認されると(肯定判定)、ステップ210へ移行して、遠隔制御を解除し、次いで、ステップ212へ移行して、調整力指令の受け付けに基づく、負荷下降時の発電コントロールプログラムを通常に戻した後、ステップ200へ戻り、上記工程を繰り返す。 In the next step 206, power contribution control is executed based on the adjustment capability command. If the release of the adjustment capability command is confirmed in the next step 208 (positive judgment), the process proceeds to step 210, where remote control is released, and then to step 212, where the power generation control program for load reduction is returned to normal based on the acceptance of the adjustment capability command, and then the process returns to step 200, and the above process is repeated.
(負荷追従制御の第3の実施の形態)
図5は、本発明の第3の実施の形態に係る、燃料電池システム16の負荷追従制御の特性図である。
(Third embodiment of load following control)
FIG. 5 is a characteristic diagram of the load following control of the fuel cell system 16 according to the third embodiment of the present invention.
図5(A)の点線Xに示される如く、家庭負荷特性は、負荷給電用スイッチのオン・オフによって極端に変化する場合があり、負荷給電用スイッチのオフにより、高負荷状態から低負荷状態へ移行すると(図5(A)の矢印A点参照)、図5(A)の一点鎖線Yに示される如く、燃料電池26の発電量特性は、所定の変化率(傾きθ1)をもって追従する。この低負荷状態が長ければ長いほど、発電量は徐々に低下することになる。 As shown by the dotted line X in Figure 5(A), household load characteristics can change dramatically depending on whether the load power supply switch is turned on or off. When the load power supply switch is turned off, resulting in a transition from a high load state to a low load state (see arrow A in Figure 5(A)), the power generation characteristics of the fuel cell 26 follow this transition at a predetermined rate of change (slope θ1), as shown by the dashed-dotted line Y in Figure 5(A). The longer this low load state lasts, the more gradually the power generation amount will decrease.
その後、負荷給電用スイッチのオンにより、低負荷状態から高負荷状態へ移行すると(図5(A)の矢印B点参照)、燃料電池26の発電量は、所定の変化率(傾きθ2)をもって追従するが、定格として設定した追従制御(傾きθ2)では、負荷給電用スイッチのオフ前(図5(A)の矢印A点以前)の発電量に戻るまで、時間t1を要し(以下追従遅れ期間という)、当該所定時間t1の期間は、商用電源(受電電力)が利用されることになる。 After that, when the load power supply switch is turned on to transition from a low load state to a high load state (see point B in Figure 5(A)), the amount of power generated by the fuel cell 26 follows at a predetermined rate of change (slope θ2). However, with the rated tracking control (slope θ2), it takes time t1 (hereinafter referred to as the tracking delay period) for the amount of power generated to return to the amount before the load power supply switch was turned off (before point A in Figure 5(A)), and the commercial power source (received power) is used during this predetermined time t1.
第3の実施の形態では、追従遅れ期間の軽減の手段として、調整力指令が受けたとき、負荷降下時の発電コントロールプログラム(追従特性)を変更し、負荷給電用スイッチがオン(図5(A)の矢印B点参照)した後の追従特性を敏感にする構成とした。 In the third embodiment, as a means of reducing the tracking delay period, when a regulation capability command is received, the power generation control program (tracking characteristics) during load drop is changed, and the tracking characteristics are made more sensitive after the load power supply switch is turned on (see arrow B in Figure 5(A)).
調整指令を受けたとき、家庭負荷の変化に応じて、負荷上昇時の発電コントロールプログラム(追従特性)を変更すると、図5(A)の実線Zに示される如く、発電量が徐々に上昇する傾きθ7の勾配が、傾きθ2よりも大きくなる(θ7>θ2)。 When an adjustment command is received, if the power generation control program (tracking characteristics) for load increases is changed in response to changes in household load, the gradient of the slope θ7 at which the amount of power generated gradually increases becomes greater than the slope θ2 (θ7 > θ2), as shown by the solid line Z in Figure 5(A).
この結果、図5(A)の矢印Aに示す発電量に戻る時間t4が、時間t1より短くなる。 As a result, the time t4 required to return to the power generation amount indicated by arrow A in Figure 5(A) is shorter than time t1.
以下に、電力拠出制御装置18における、負荷追従制御の第3の実施の形態に対する作用を、図5(B)のフローチャートに従い説明する。 The operation of the power contribution control device 18 in the third embodiment of load following control is explained below with reference to the flowchart in Figure 5(B).
ステップ300では、調整力指令を受けたか否かを判断し、肯定判定されると、ステップ302へ移行して、電力拠出制御装置18は、システム制御部29の一部の制御機能(遠隔制御機能)を取得し、ステップ303へ移行する。ステップ303では、ライフサイクルで許容される時間内か否かを判断し、項知恵判定された場合は、ステップ304へ移行する。また、ステップ303で否定判定された場合は、ステップ306へ移行する。 In step 300, it is determined whether a regulation capability command has been received. If the determination is affirmative, the process proceeds to step 302, where the power contribution control device 18 acquires some of the control functions (remote control functions) of the system control unit 29, and the process proceeds to step 303. In step 303, it is determined whether the time is within the allowable time for the life cycle, and if the determination is affirmative, the process proceeds to step 304. If the determination is negative in step 303, the process proceeds to step 306.
ステップ304では、負荷上昇時の発電コントロールプログラム(追従特性)を変更する。具体的には、変更後の図4(A)の負荷下降時の応答性(傾きθ7)を、図4(A)の負荷追従時の応答性(傾きθ2)よりも急こう配にする(θ7>θ2)。 In step 304, the power generation control program (following characteristics) during load increase is changed. Specifically, the response (slope θ7) during load decrease in Figure 4(A) after the change is made steeper than the response (slope θ2) during load follow-up in Figure 4(A) (θ7 > θ2).
次のステップ306では、調整力指令に基づく電力拠出制御が実行される。次のステップ308で調整力指令の解除が確認されると(肯定判定)、ステップ310へ移行して、遠隔制御を解除し、次いで、ステップ312へ移行して、調整力指令の受け付けに基づく、負荷上昇時の発電コントロールプログラムを通常に戻した後、ステップ300へ戻り、上記工程を繰り返す。 In the next step 306, power contribution control is executed based on the adjustment capability command. If the release of the adjustment capability command is confirmed in the next step 308 (positive judgment), the process proceeds to step 310, where remote control is released, and then to step 312, where the power generation control program for load increase is returned to normal based on the acceptance of the adjustment capability command, and then the process returns to step 300, and the above process is repeated.
図5(C)は、発電コントロールのプログラム変更中に割り込まれるルーチンであり、ステップ314では、1回の稼働中で許容される時間内か否かを判断し、否定判定された場合は、発電コントロールのプログラム変更が継続され、リターンする。また、ステップ314で肯定判定された場合は、ステップ316へ移行して、発電コントロールプログラムの変更解除指示を実行し、リターンする。 Figure 5 (C) shows a routine that is interrupted during a change to the power generation control program. In step 314, it is determined whether the change is within the time allowed for one operation. If the determination is negative, the power generation control program change continues and the program returns. If the determination is positive in step 314, the program proceeds to step 316, an instruction to cancel the change to the power generation control program is issued, and the program returns.
(負荷追従制御の第4の実施の形態)
図6は、本発明の第4の実施の形態に係る、燃料電池システム16の負荷追従制御の特性図である。
(Fourth embodiment of load following control)
FIG. 6 is a characteristic diagram of the load following control of the fuel cell system 16 according to the fourth embodiment of the present invention.
図6(A)の点線Xに示される如く、家庭負荷特性は、負荷給電用スイッチのオン・オフによって極端に変化する場合があり、負荷給電用スイッチのオフにより、高負荷状態から低負荷状態へ移行すると(図6(A)の矢印A点参照)、図6(A)の一点鎖線Yに示される如く、燃料電池26の発電量特性は、所定の変化率(傾きθ1)をもって追従する。この低負荷状態が長ければ長いほど、発電量は徐々に低下することになる。 As shown by the dotted line X in Figure 6(A), household load characteristics can change drastically depending on whether the load power supply switch is turned on or off. When the load power supply switch is turned off, resulting in a transition from a high load state to a low load state (see arrow A in Figure 6(A)), the power generation characteristics of the fuel cell 26 follow this transition at a predetermined rate of change (slope θ1), as shown by the dashed-dotted line Y in Figure 6(A). The longer this low load state lasts, the more gradually the power generation amount will decrease.
その後、負荷給電用スイッチのオンにより、低負荷状態から高負荷状態へ移行すると(図6(A)の矢印B点参照)、燃料電池26の発電量は、所定の変化率(傾きθ2)をもって追従するが、定格として設定した追従制御(傾きθ2)では、負荷給電用スイッチのオフ前(図6(A)の矢印A点以前)の発電量に戻るまで、時間t1を要し(以下追従遅れ期間という)、当該所定時間t1の期間は、商用電源(受電電力)が利用されることになる。 After that, when the load power supply switch is turned on to transition from a low load state to a high load state (see point B in Figure 6(A)), the amount of power generated by the fuel cell 26 follows at a predetermined rate of change (slope θ2). However, with the rated tracking control (slope θ2), it takes time t1 (hereinafter referred to as the tracking delay period) for the amount of power generated to return to the amount before the load power supply switch was turned off (before point A in Figure 6(A)), and the commercial power source (received power) is used during this predetermined time t1.
第4の実施の形態では、追従遅れ期間の軽減の手段として、調整力指令が受けたとき、負荷降下時の発電コントロールプログラム(追従特性)を変更し、負荷給電用スイッチがオフ(図6(A)の矢印A点参照)した後の追従特性を鈍感にする構成とすると共に、負荷給電用スイッチがオン(図5(A)の矢印B点参照)した後の追従特性を敏感にする構成とした。 In the fourth embodiment, as a means of reducing the tracking delay period, when a regulation capability command is received, the power generation control program (tracking characteristics) during load drop is changed to make the tracking characteristics less sensitive after the load power supply switch is turned off (see arrow A in Figure 6(A)), and more sensitive after the load power supply switch is turned on (see arrow B in Figure 5(A)).
調整指令を受けたとき、家庭負荷の変化に応じて、負荷降下時の発電コントロールプログラム(追従特性)を変更すると、図6(A)の実線Zに示される如く、発電量が徐々に低下する傾きθ5の勾配が、傾きθ1よりも小さくなり(θ8<θ1)、かつ、発電量が徐々に上昇する傾きθ9の勾配が、傾きθ2よりも大きくなる(θ9>θ2)。 When an adjustment command is received and the power generation control program (tracking characteristics) for load drops is changed in response to changes in household load, as shown by solid line Z in Figure 6(A), the gradient of the slope θ5 at which the amount of power generation gradually decreases becomes smaller than the slope θ1 (θ8<θ1), and the gradient of the slope θ9 at which the amount of power generation gradually increases becomes larger than the slope θ2 (θ9>θ2).
この結果、負荷給電用スイッチのオン(図6(A)の矢印B参照)により、家庭負荷が低負荷状態から高負荷状態へ移行すると、図6(A)の矢印Aに示す発電量に戻る時間t5が、時間t1より短くなる。 As a result, when the load power supply switch is turned on (see arrow B in Figure 6(A)) and the household load transitions from a low load state to a high load state, the time t5 required to return to the power generation amount indicated by arrow A in Figure 6(A) is shorter than time t1.
以下に、電力拠出制御装置18における、負荷追従制御の第4の実施の形態に対する作用を、図6(B)のフローチャートに従い説明する。 The operation of the fourth embodiment of load-following control in the power contribution control device 18 is explained below with reference to the flowchart in Figure 6 (B).
ステップ400では、調整力指令を受けたか否かを判断し、肯定判定されると、ステップ402へ移行して、電力拠出制御装置18は、システム制御部29の一部の制御機能(遠隔制御機能)を取得し、ステップ404へ移行する。 In step 400, it is determined whether a regulation power command has been received. If a positive determination is made, the process proceeds to step 402, where the power contribution control device 18 acquires some of the control functions (remote control functions) of the system control unit 29, and the process proceeds to step 404.
ステップ404では、負荷降下時の発電コントロールプログラム(追従特性)を変更する。具体的には、変更後の図6(A)の負荷減少時の応答性(傾きθ8)を、図6(A)の負荷追従時の応答性(傾きθ1)よりも鈍感にすると共に(θ8<θ1)、変更後の図6(A)の負荷上昇時の応答性(傾きθ9)を、図6(A)の負荷追従時の応答性(傾きθ2)よりも敏感にする。 In step 404, the power generation control program (following characteristics) during load drop is changed. Specifically, the responsiveness during load decrease (slope θ8) in Figure 6(A) after the change is made less sensitive than the responsiveness during load follow (slope θ1) in Figure 6(A) (θ8<θ1), and the responsiveness during load increase (slope θ9) in Figure 6(A) after the change is made more sensitive than the responsiveness during load follow (slope θ2) in Figure 6(A).
次のステップ406では、調整力指令に基づく電力拠出制御が実行される。次のステップ408で調整力指令の解除が確認されると(肯定判定)、ステップ410へ移行して、遠隔制御を解除し、次いで、ステップ412へ移行して、調整力指令の受け付けに基づく、負荷下降時の発電コントロールプログラムを通常に戻した後、ステップ400へ戻り、上記工程を繰り返す。 In the next step 406, power contribution control is executed based on the adjustment capability command. If the release of the adjustment capability command is confirmed in the next step 408 (positive judgment), the process proceeds to step 410, where remote control is released, and then to step 412, where the power generation control program for load reduction is returned to normal based on the acceptance of the adjustment capability command, and then the process returns to step 400, and the above process is repeated.
以上、第1の実施の形態~第4の実施の形態では、調整力指令を受けていると判断された場合に、燃料電池システム16の燃料電池26の出力を上げるための負荷追従制御について説明した。 In the first to fourth embodiments, we have explained load following control for increasing the output of the fuel cell 26 in the fuel cell system 16 when it is determined that a regulation capability command has been received.
すなわち、システム制御部29で実行する個別の負荷追従運転制御よりも、電力負荷の低下に追従する発電量の減少率を遅らせる第1の負荷追従制御、及び、電力負荷の増加に追従する発電量の増加率を早める第2の負荷追従制御の少なくとも一方の負荷追従制御を実行することで、燃料電池システム16の単体での電力負荷追従の応答性よりも、仮想発電システム10の遠隔制御の下での、電力拠出制御装置18による電力負荷追従の応答性を高めることができる。 In other words, by executing at least one of the load following controls, namely, first load following control, which delays the rate of decrease in power generation following a decrease in the power load, and second load following control, which accelerates the rate of increase in power generation following an increase in the power load, rather than the individual load following operation control executed by the system control unit 29, the responsiveness of power load following by the power contribution control device 18 under remote control of the virtual power generation system 10 can be improved compared to the responsiveness of power load following by the fuel cell system 16 alone.
10 仮想発電システム
12 電力市場
14 調整主体
16 燃料電池システム
18 電力拠出制御装置(判断部、移行部)
20 アグリゲーションコーディネータ
22 リソースアグリゲータ
24 リソース
26 燃料電池
29 システム制御部
30 調整力受信部
32 調整力配分部
34 送信部
35 上層電力情報監視部
36 配分調整力受信部
38 選択部
40 配分調整力送信部
42 下層電力情報監視部
10 Virtual power generation system 12 Electricity market 14 Adjustment entity 16 Fuel cell system 18 Power contribution control device (judgment unit, transition unit)
20 Aggregation coordinator 22 Resource aggregator 24 Resource 26 Fuel cell 29 System control unit 30 Adjustment power receiving unit 32 Adjustment power distributing unit 34 Transmission unit 35 Upper layer power information monitoring unit 36 Distribution adjustment power receiving unit 38 Selection unit 40 Distribution adjustment power transmitting unit 42 Lower layer power information monitoring unit
Claims (5)
前記調整力指令を受けているか否かを判断する判断部と、
前記判断部で前記調整力指令を受けていると判断された場合に、前記燃料電池システムが個別で行う負荷追従運転制御を休止して、前記負荷追従制御装置により前記電力負荷の追従運転を遠隔で行う遠隔制御に移行する移行部と、を有し、
前記移行部において、前記遠隔制御での前記電力負荷の追従運転に移行している期間中は、前記個別で行う負荷追従運転制御よりも、前記電力負荷の低下に追従する発電量の減少率を遅らせる、及び、前記電力負荷の増加に追従する発電量の増加率を早める、の少なくとも一方を行う追従調整を実行する、
燃料電池システムの負荷追従制御装置。 A load following control device for a fuel cell system that follows an electric power load consumed in a home and controls power generation in a fuel cell system that contributes electric power when a time period for contributing electric power and a required amount of electric power are received from an electric power market and an adjustment capability command is set,
a determination unit that determines whether the adjustment capability command has been received;
a transition unit that, when the determination unit determines that the adjustment capability command has been received, suspends load following operation control that is performed individually by the fuel cell system and transitions to remote control in which the load following control device remotely performs follow-up operation of the power load,
During a period in which the transition unit is transitioning to the power load follow-up operation under the remote control, the transition unit executes a follow-up adjustment to at least one of slowing down a rate of decrease in the amount of power generated that follows a decrease in the power load and speeding up a rate of increase in the amount of power generated that follows an increase in the power load compared to the load follow-up operation control performed individually.
Load-following control device for fuel cell systems.
前記遠隔制御での前記電力負荷の追従運転の期間中は、前記電力負荷の変化に応じて、前記燃料電池システムを構成する電力消費機器を動作させることで負荷を増加させ、前記電力負荷の低下に追従する発電量の減少率を遅らせる、請求項1記載の燃料電池システムの負荷追従制御装置。 The tracking adjustment is
2. A load following control device for a fuel cell system as described in claim 1, wherein during the period of the power load following operation under the remote control, the load is increased by operating power consuming devices that constitute the fuel cell system in accordance with changes in the power load, thereby slowing down the rate of decrease in the amount of power generated that follows a decrease in the power load.
前記電力負荷に対する発電の追従を実行するために、予め設定された前記電力負荷の追従運転プログラムを変更し、前記電力負荷の低下に追従する発電量の減少率を遅らせる、請求項1記載の燃料電池システムの負荷追従制御装置。 The tracking adjustment is
2. A load following control device for a fuel cell system according to claim 1, wherein, in order to perform power generation following of the power load, a preset power load following operation program is changed to slow down the rate of decrease in power generation following a decrease in the power load.
前記電力負荷に対する発電の追従を実行するために、予め設定された前記電力負荷の追従運転プログラムを変更し、前記電力負荷の上昇に追従する発電量の増加率を早める、請求項1記載の燃料電池システムの負荷追従制御装置。 The tracking adjustment is
2. A load following control device for a fuel cell system according to claim 1, wherein, in order to perform power generation following of the power load, a preset power load following operation program is changed to accelerate the rate of increase in power generation following an increase in the power load.
前記電力負荷に対する発電の追従を実行するために、予め設定された前記電力負荷の追従運転プログラムを変更し、前記電力負荷の低下に追従する発電量の減少率を遅らせ、かつ、前記電力負荷の上昇に追従する発電量の増加率を早める、請求項1記載の燃料電池システムの負荷追従制御装置。 The tracking adjustment is
2. A load following control device for a fuel cell system as described in claim 1, wherein, in order to perform power generation following of the power load, a preset power load following operation program is modified to slow down the rate of decrease in power generation following a decrease in the power load and to speed up the rate of increase in power generation following an increase in the power load.
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