电力调整系统、电力调整方法及存储介质

文档序号:1940528 发布日期:2021-12-07 浏览:23次 >En<

阅读说明:本技术 电力调整系统、电力调整方法及存储介质 (Power adjustment system, power adjustment method, and storage medium ) 是由 毛里昌弘 数野修一 荒井贵司 于 2021-05-11 设计创作,主要内容包括:本发明提供能够有效活用所制造的氢的电力调整系统、电力调整方法及存储介质。电力调整系统具备:蓄电系统,其积蓄电力;可逆燃料电池系统,其通过使用贮存氢的氢站所供给的氢在燃料电池中发生化学反应来发电,并将发出的电力向所述蓄电系统供给,另一方面,通过燃料电池中的水电解来制造氢,并将制造的氢向所述氢站供给;电力调整装置,其调整在所述蓄电系统与所述可逆燃料电池系统之间传输的电力流;以及电力管理装置,其管理由所述电力调整装置调整的电力流。(The invention provides a power conditioning system, a power conditioning method and a storage medium capable of effectively utilizing produced hydrogen. The power adjustment system includes: an electricity storage system that stores electric power; a reversible fuel cell system that generates electricity by causing a chemical reaction in a fuel cell using hydrogen supplied from a hydrogen station that stores hydrogen, and supplies the generated electricity to the electricity storage system, while generating hydrogen by electrolysis of water in the fuel cell, and supplying the generated hydrogen to the hydrogen station; a power adjustment device that adjusts a flow of power transmitted between the electrical storage system and the reversible fuel cell system; and a power management device that manages the flow of power adjusted by the power adjustment device.)

电力调整系统、电力调整方法及存储介质

技术领域

本发明涉及电力调整系统、电力调整方法及存储介质。

本申请基于2020年6月5日申请的日本国专利申请第2020-098562号来主张优先权,并将其内容援用于此。

背景技术

近年来,P2G(Power to Gas)的努力不断进展。P2G是根据可再生能源的电力来制造氢并将其贮存而加以利用的结构。贮存的氢例如是氢的供给源供给的氢、或者是通过太阳能发电系统、风力发电机等电力供给源供给的电力来进行水电解而制造的氢。

作为制造氢的技术,存在使用可逆燃料电池的热电联产系统(例如,日本国特开2003-100312号公报,以下称作专利文献1)。该系统是使用能够可逆地使用的至少两台燃料电池发电装置来向现有的主发电设备机动地供给电力和热量的系统。

【在先技术文献】

专利文献1:日本特开2003-100312号公报

发明内容

发明要解决的课题

在上述专利文献1所公开的系统中,通过消耗深夜电力来生成氢,由此实现制造氢的成本的降低。然而,生成的氢气例如不过是利用于第二燃料电池发电装置,因此很难说是有效活用了制造的氢。

本发明的考虑这样的情况而完成的,其目的之一在于提供一种能够有效活用所制造的氢的电力调整系统、电力调整方法及存储介质。

用于解决课题的方案

本发明的电力调整系统、电力调整方法及存储介质采用了以下的结构。

(1):本发明的一方案的电力调整系统具备:蓄电系统,其积蓄电力;可逆燃料电池系统,其通过使用贮存氢的氢站所供给的氢在燃料电池中发生化学反应来发电,并将发出的电力向所述蓄电系统供给,另一方面,通过燃料电池中的水电解来制造氢,并将制造的氢向所述氢站供给;电力调整装置,其调整在所述蓄电系统与所述可逆燃料电池系统之间传输的电力流;以及电力管理装置,其管理由所述电力调整装置调整的电力流。

(2):在上述(1)的方案中,所述电力管理装置判定所述可逆燃料电池系统是发电还是制造氢。

(3):在上述(1)的方案中,所述氢站具备:升压系统,其将氢升压;以及氢罐,其贮存氢,从所述可逆燃料电池系统向所述氢站供给的氢通过所述升压系统升压而贮存于所述氢罐。

(4):在上述(3)的方案中,所述升压系统具备将所述氢升压的PEM型隔膜泵。

(5):在上述(1)的方案中,所述可逆燃料电池系统具备燃料电池,该燃料电池通过使用了氢的化学反应来发电,另一方面,通过水电解来制造氢。

(6):在上述(1)的方案中,所述可逆燃料电池系统具备通过使用氢的化学反应来发电的发电系统、以及通过水电解来制造氢的水电解系统。

(7):在上述(1)的方案中,所述电力调整系统还具备接受自然能来发电并将发出的电力向所述氢站供给的电力供给源,所述氢站还具备通过使用从所述电力供给源供给的电力进行水电解来制造氢的水电解系统。

(8):在上述(2)的方案中,所述电力管理装置具备:取得部,其取得所述电力管理装置中的电力量的要求状态及所述氢站中的氢量的要求状态中的至少任一方;以及判定部,其基于所述取得部取得的所述电力量的要求状态及所述氢量的要求状态中的至少任一方,来判定所述可逆燃料电池系统是发电还是制造氢。

(9):在上述(8)的方案中,所述判定部在所述电力管理装置中的电力量要求下降的情况下,判定为所述可逆燃料电池系统制造氢。

(10):在上述(8)的方案中,所述判定部在所述电力管理装置中的电力量要求上升的情况下,判定为所述可逆燃料电池系统发电。

(11):在上述(1)的方案中,所述判定部在所述氢站中的氢量要求上升的情况下,判定为所述可逆燃料电池系统制造氢。

(12):在上述(1)的方案中,所述判定部在所述氢站中的氢量要求下降的情况下,判定为所述可逆燃料电池系统发电。

(13):在上述(8)的方案中,所述取得部取得市场上的氢价格及电力价格,所述判定部基于将在所述可逆燃料电池系统制造了氢的情况下得到的利益与在所述可逆燃料电池系统发电了的情况下得到的利益进行比较而得到的结果,来判定所述可逆燃料电池系统是发电还是制造氢。

(14):在上述(8)的方案中,所述判定部追随残余电力量的一天的变动,来判定是否使所述可逆燃料电池系统发电。

(15):在上述(8)的方案中,所述电力管理装置还具备调整部,该调整部基于所述取得部取得的所述电力量的要求状态及所述氢量的要求状态中的至少任一方,来调整所述可逆燃料电池系统的发电量及氢制造量。

(16):在上述(15)的方案中,在所述可逆燃料电池系统发电了的情况下得到的利益越大,则所述调整部将所述可逆燃料电池系统的发电量调整为越多。

(17):在上述(1)的方案中,在所述可逆燃料电池系统制造了氢的情况下得到的利益大的情况下,所述调整部将所述可逆燃料电池系统的氢制造量以增多的方式进行调整。

(18):在上述(8)的方案中,所述电力量的要求状态基于从通过机器学习而得到的学习完毕模型输出的需要电力来求出。

(19):在上述(1)的方案中,所述电力管理装置还具备通过机器学习来生成所述学习完毕模型的生成部。

(20):本发明的一方案的电力调整方法使上述(8)的电力调整系统中的所述电力管理装置进行如下处理:取得所述电力管理装置中的电力量的要求状态及所述氢站中的氢量的要求状态中的至少任一方;以及基于取得的所述电力量的要求状态及所述氢量的要求状态中的至少任一方,来判定所述可逆燃料电池系统是发电还是制造氢。

(21):本发明的一方案的存储介质,其存储有程序,所述程序使上述(8)的电力调整系统中的所述电力管理装置进行如下处理:取得所述电力管理装置中的电力量的要求状态及所述氢站中的氢量的要求状态中的至少任一方;以及基于取得的所述电力量的要求状态及所述氢量的要求状态中的至少任一方,来判定所述可逆燃料电池系统是发电还是制造氢。

发明效果

根据(1)~(21),能够有效活用所制造的氢。

附图说明

图1是表示第一实施方式的电力调整系统的结构的一例的图。

图2是表示可逆燃料电池系统的结构的一例的图。

图3是表示电力管理装置中的处理的一例的流程图。

图4是表示电力管理装置中的处理的一例的流程图。

图5是表示电力管理装置中的处理的一例的流程图。

图6是表示电力管理装置中的处理的一例的流程图。

图7是表示电力管理装置中的处理的一例的流程图。

图8是表示电力管理装置中的处理的一例的流程图。

图9是表示第二实施方式的电力调整系统的结构的一例的图。

图10是概念性地表示第一学习完毕模型的功能的图。

图11是概念性地表示第二学习完毕模型的功能的图。

具体实施方式

以下,参照附图来说明本发明的电力调整系统、电力调整方法及存储介质的实施方式。

<第一实施方式>

图1是表示第一实施方式的电力调整系统1的结构的一例的图。电力调整系统1例如具备蓄电系统10、电力调节器20、可逆燃料电池系统30及电力管理装置40。其中的蓄电系统10、电力调节器20及可逆燃料电池系统30包含于虚拟电厂(以下称作“VPP”)100。电力管理装置40管理在VPP100内传输的电力。在VPP100中,还包括太阳能发电系统50、电力公司52及充电装置54。

在蓄电系统10及电力调节器20连接有太阳能发电系统50。太阳能发电系统50能够将发出的电力向蓄电系统10及电力调节器20供给。电力调节器20能够与电力公司52之间互相传输电力,并能够向充电装置54供给电力。可逆燃料电池系统30与氢站60之间传输氢。

蓄电系统10例如具备多个二次电池11、11、…。二次电池11例如是锂离子电池。二次电池11也可以是能够进行其他的充放电的电池。二次电池11例如是对搭载于车辆的蓄电池进行二次利用的电池。二次电池11例如被提供给拥有太阳能发电系统50的拥有者。

蓄电系统10积蓄电力调节器20、太阳能发电系统50供给的电力。蓄电系统10根据由电力调节器20进行的电力的调整,来放出所积蓄的电力,或者积蓄电力调节器20或太阳能发电系统50供给的电力。

电力调节器20能够与蓄电系统10及可逆燃料电池系统30之间分别进行电力的传输。电力调节器20调整在蓄电系统10与可逆燃料电池系统30之间传输的电力流。电力调节器20领取太阳能发电系统50供给的电力。电力调节器20与电力公司52之间传输电力。电力调节器20向充电装置54供给电力。电力调节器20是电力调整装置的一例。

电力调节器20根据电力管理装置40发送的调整信息,来调整从蓄电系统10取出并与可逆燃料电池系统30及电力公司52之间分别传输且向充电装置54供给的电力量。例如,电力调节器20调整太阳能发电系统50发出的电力中的、向蓄电系统10供给的电力量和向电力调节器20供给的电力量。电力调节器20配合供给目的地而调整电压。

电力调节器20取得积蓄于蓄电系统10的电力量(蓄电量)、太阳能发电系统50发出的电力量、相对于电力公司52传输的电力量及向充电装置54供给的电力量等电力调节器20能够调整的电力量。电力调节器20基于电力调节器20能够调整的电力量及其总量,来生成总电力量信息。电力调节器20将生成的总电力量信息向电力管理装置40发送。

可逆燃料电池系统30例如具备燃料电池堆32、辅机部34及燃料电池控制部(以下称作“FC控制部”)36。可逆燃料电池系统30通过使用了氢站60供给的氢的燃料电池堆32中的化学反应来发电,并将发出的电力向蓄电系统10供给,另一方面,通过燃料电池堆32中的水电解来制造氢,并将制造的氢向氢站60供给。

燃料电池堆32通过使用了氢的化学反应来发电,另一方面,通过水电解来制造氢。燃料电池堆32以包括进行发电的发电模式和制造氢的水电解模式在内的几个动作模式中的任意的动作模式进行工作。FC控制部36控制辅机部34,以使燃料电池堆32以规定的动作模式进行工作。

燃料电池堆32在动作模式为发电模式的情况下,使从氢站60供给的氢与从大气导入的氧进行化学反应而发电。燃料电池堆是燃料电池的一例。燃料电池堆32在动作模式为水电解模式的情况下,通过电力调节器20供给的电力来对纯水进行水电解,生成氢。在水电解中使用的水也可以是纯水以外的水,例如也可以是自来水。

辅机部34为了冷却燃料电池堆32、对燃料电池堆32导入电力、纯水而设置。辅机部34在FC控制部36的控制下根据动作模式来使泵、阀门工作等,由此切换向燃料电池堆32供给的电力、纯水。燃料电池堆32例如既可以为了用于电力发电系统而制造,也可以是搭载于燃料电池机动车的电池的二次利用品等。燃料电池堆32也可以具备多个小型的燃料电池堆,并由小型的燃料电池堆的整体来发电或者制造氢。也可以是,在具备多个小型的燃料电池堆的情况下,区分各自的用途,例如,燃料电池堆包括发电用的小型的燃料电池堆、以及氢制造用的小型的燃料电池堆。

在此,说明燃料电池堆32及辅机部34的详细情况。图2是表示可逆燃料电池系统30的结构的一例的图。燃料电池堆32例如具备冷却介质部321、氢部322、氧部323、以及电极接合体(membrane electrode assembly,以下称作“MEA”)324。辅机部34例如具备冷却介质流通管341、冷却介质用泵342、氢流通管343、除湿器344、止回阀345、三通阀346、智能气表347、气液流通管348、纯水用泵349、空气泵350、切换阀351、空气过滤器352、纯水罐353及电力线354。

经由冷却介质流通管341向冷却介质部321循环供给冷却介质。通过向冷却介质部321循环供给冷却介质,冷却燃料电池堆32的整体。在燃料电池堆32的动作模式为发电模式的情况下,氢部322成为从氢站60供给的氢所流入的场所。在燃料电池堆32的动作模式为水电解模式的情况下,氢部322成为制造氢的场所。

在燃料电池堆32的动作模式为发电模式的情况下,氧部323成为使氧流通的场所。在燃料电池堆32的动作模式为水电解模式的情况下,氧部323成为使纯水流通的场所。在燃料电池堆32的动作模式为发电模式的情况下,MEA324通过氢部322中的氢与氧部323中的氧的化学反应来发电。在燃料电池堆32的动作模式为水电解模式的情况下,MEA324通过电力调节器20供给的电力而将在氧部323流通的纯水进行水分解,并在氢部322制造氢。

冷却介质流通管341连接于冷却介质部321,在冷却介质流通管341设置冷却介质用泵342。冷却介质用泵342基于FC控制部36发送的驱动信号,来工作或者停止工作。通过冷却介质用泵342进行工作,从而冷却介质在冷却介质流通管341循环而向冷却介质部321循环供给冷却介质。通过冷却介质用泵342停止,从而在冷却介质流通管341循环的冷却介质的循环停止,对冷却介质部321进行的冷却介质的循环供给停止。

氢流通管343连接于氢部322。在氢流通管343设置除湿器344、止回阀345、以及三通阀346。除湿器344基于FC控制部36发送的模式控制信号,来进行工作或者停止工作。通过除湿器344工作,从而对氢流通管343内的氢进行除湿。

止回阀345及三通阀346基于FC控制部36发送的模式控制信号进行开闭。通过止回阀345及三通阀346进行开闭,从而氢流通管343内的氢的流通方向、以及与氢部322之间通过氢流通管343而能够进行氢的流出流入的辅机变化。

在氢流通管343设置智能气表347。智能气表347检测氢流通管343流通的氢的流量。基于智能气表347的检测结果,来求出在氢站60与可逆燃料电池系统30之间传输的氢量。智能气表347将表示检测到的氢的流量的流量信号向FC控制部36发送。

气液流通管348与氧部323连接。在气液流通管348设置纯水用泵349、空气泵350、切换阀351及空气过滤器352。纯水用泵349、空气泵350及切换阀351基于FC控制部36发送的模式控制信号,来工作或者停止工作。

在燃料电池堆32为发电模式时,为了向氧部323导入空气而空气泵350工作。切换阀351被控制在使大气能够在设置有空气过滤器352的大气导入部与氧部323之间流通的位置。当空气泵350工作时,大气通过空气过滤器352而向气液流通管348导入,大气直接向氧部323导入。

在燃料电池堆32为水电解模式时,为了向氧部323导入纯水而纯水用泵349工作。切换阀351被控制在使纯水能够在纯水罐353中的纯水排出部与氧部323之间流通的位置。当纯水用泵349工作时,纯水从纯水罐353向气液流通管348导入,纯水直接在氧部323流通并返回纯水罐353。

纯水罐353贮存纯水。纯水罐353通过纯水用泵349工作而向气液流通管348循环供给纯水。在纯水罐353也可以设置有水封器、从纯水去除氧的氧分离器。

电力线354设置于MEA324与电力调节器20之间。当燃料电池堆32为发电模式时,经由电力线354从MEA324向电力调节器20供给电力。当燃料电池堆32为水电解模式时,经由电力线354从电力调节器20向MEA324供给电力。

FC控制部36例如通过CPU(Central Processing Unit)等硬件处理器执行程序(软件)来实现。这些构成要素中的一部分或全部可以通过LSI(Large Scale Integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable GateArray)、GPU(Graphics Processing Unit)等硬件(包括电路部:circuitry)来实现,也可以通过软件与硬件的协同配合来实现。程序可以预先保存于HDD(Hard Disk Drive)、闪存器等存储装置(具备非暂时性的存储介质的存储装置),也可以保存于DVD、CD-ROM等能够装卸的存储介质(非暂时性的存储介质),并通过存储介质装配于驱动装置而向存储装置安装。

FC控制部36基于从电力管理装置40发送的判定信息,来设定燃料电池堆32的动作模式。判定信息包括在判定为可逆燃料电池系统30发电的情况下的发电信息、以及在判定为可逆燃料电池系统30制造氢的情况下的氢制造信息。FC控制部36在接收到电力管理装置40发送的发电信息的情况下,作为模式控制信号而生成发电模式信号并向辅机部34输出。FC控制部36在接收到氢制造信息的情况下,作为模式控制信号而生成水电解模式信号并向辅机部34输出。

电力管理装置40管理在蓄电系统10与可逆燃料电池系统30之间传输的电力流。电力管理装置40例如具备通信部410和管理部420。管理部420例如具备取得部422、电力管理部424、判定部426及调整部428。取得部422、电力管理部424、判定部426及调整部428例如通过CPU等硬件处理器执行程序(软件)来实现。这些构成要素中的一部分或全部可以通过LSI、ASIC、FPGA、GPU等硬件来实现,也可以通过软件与硬件的协同配合来实现。程序可以预先保存于HDD、闪存器等存储装置,也可以保存于DVD、CD-ROM等能够装卸的存储介质,并通过存储介质装配于驱动装置而向存储装置安装。

通信部410是用于接收电力调节器20、氢站60及价格管理服务器80发送的各种信息等的各种信息的无线通信模块。通信部410例如接收氢站60发送的氢量要求状态信息、以及价格管理服务器80发送的价格信息。

取得部422取得通信部410接收的各种信息。取得部422将取得的各种信息中的氢量要求状态信息向判定部426及调整部428通知,并将取得的各种信息中的其他信息向电力管理部424通知。基于通信部410接收的价格信息等,来算出对VPP100要求的总电力量。电力管理部424将算出的总电力量与通信部410接收的总电力量信息进行比较,来算出VPP100的电力量的要求状态。电力管理部424基于算出的电力量的要求状态,来生成电力量要求状态信息。电力量要求状态信息包括要求电力量信息、电力量上升要求信息及电力量下降要求信息。

要求电力量信息是作为VPP100的电力量而要求另外添加的电力量。作为向VPP100的电力量另外添加的电力量,例如存在太阳能发电系统50发出的电力量、从电力公司52购入的电力量、可逆燃料电池系统30发出的电力量的信息等。电力量上升要求信息是在通信部410接收的总电力量信息所示的总电力量小于对VPP100要求的总电力量的状态时生成的信息。电力量下降要求信息是在通信部410接收的总电力量信息所示的总电力量为对VPP100要求的总电力量以上时生成的信息。电力管理部424将生成的电力量要求状态信息向判定部426及调整部428通知。

判定部426基于电力管理部424算出的电力量要求状态信息及取得部422取得的氢量要求状态信息,来判定可逆燃料电池系统30的动作模式。判定部426基于判定的动作模式来生成判定信息。判定部426将生成的判定信息向调整部428通知。判定部426将生成的判定信息使用通信部410朝向可逆燃料电池系统30发送。

调整部428基于判定部426通知的判定信息,来判定可逆燃料电池系统30是发电还是制造氢。调整部428基于电力管理部424算出的电力量要求状态信息及取得部422取得的氢量要求状态信息,来调整可逆燃料电池系统30的发电量及氢制造量。

在判定为可逆燃料电池系统30发电的情况下,调整部428将可逆燃料电池系统30的发电量包含于总电力量信息。调整部428基于总电力量信息及电力量要求状态信息,来生成表示电力调节器20中的电力的传输的调整信息。调整部428生成调整信息,并且生成表示可逆燃料电池系统30中的氢的制造量的氢制造量信息。调整部428将生成的调整信息及氢制造量信息使用通信部410朝向电力调节器20及氢量管理装置640发送。

太阳能发电系统50例如具备太阳能电池模块(太阳能电池板)和太阳能发电用电力调节器。太阳能电池模块可以设置于任意的场所,例如可以设置于二次电池11的设置位置的附近。太阳能发电系统50的拥有者例如可以是二次电池11的拥有者,太阳能发电系统50例如也可以向二次电池11的拥有者转让或出借。

太阳能发电系统50的太阳能电池模块接受太阳光等光来发电,并通过太阳能发电用电力调节器调整电压。太阳能发电系统50将电压调整后的电力按照电力调节器20的调整而向蓄电系统10或电力调节器20供给。太阳能发电用电力调节器相对于电力调节器20而另外设置,但也可以是电力调节器20兼用作太阳能发电用电力调节器。

电力公司52与电力调节器20之间传输电力。电力公司52例如与电力调整系统1的管理者之间买卖电力。电力调节器20根据买卖的结果,在电力公司52与电力调节器20之间传输电力。

充电装置54对电力机动车EV等充电,充电装置54例如设置于充电站。电力调节器20根据充电装置54的要求,将电力向充电装置54供给。在充电装置54中,领取电力调节器20供给的电力而对电力机动车EV充电。充电装置54设置于充电站,但也可以设置于集合住宅、独栋住宅、办公楼等。

氢站60例如具备氢罐610、升压系统620、大型水电解系统630及氢量管理装置640。氢站60贮存氢。氢罐610是贮存加压的氢的罐。氢罐610贮存从氢供给源72经由陆路、海路而搬运来的氢、以及通过升压系统620升压后的氢。

升压系统620将大型水电解系统630及可逆燃料电池系统30制造的氢升压并向氢罐610贮存。在升压系统620与大型水电解系统630之间连接有供氢流通的第一氢管652,在第一氢管652与可逆燃料电池系统30之间连接有第二氢管654。第二氢管654是低·中压氢管,由可逆燃料电池系统30制造的氢例如以管线输送所需要的最低压、例如0.1~0.3[MpaG]这样的中压的供给压向升压系统620供给。从可逆燃料电池系统30以中压供给的氢通过升压系统620而升压并贮存于氢罐610。可逆燃料电池系统30例如不对制造的氢蓄压而通过第二氢管654及第一氢管652向升压系统620供给。

升压系统620具备PEM型隔膜泵622和除湿加湿装置624。升压系统620在使用PEM型隔膜泵622将氢升压时,使用除湿加湿装置624将氢加湿或者除湿。升压系统620在将氢加湿前进行加湿前处理,在将氢除湿后进行除湿后处理。在该情况下,也可以适当缓和可逆燃料电池系统30向氢站60供给的氢中的残留水分的浓度。在将机械式升压泵用于PEM型隔膜泵622的情况下,不受此限制。

大型水电解系统630例如通过使用了从可再生能源电力供给装置74供给的电力和从自来水通道76供给的自来水的水电解来制造氢。大型水电解系统630将制造的氢通过第一氢管652向升压系统620供给。第一氢管652与第二氢管654同样是低·中压氢管,大型水电解系统630将氢以低·中压向升压系统620供给。大型水电解系统630是水电解系统的一例。

可再生能源电力供给装置74例如包括水力发电设备、太阳能发电设备、风力发电设备等接受自然能来发电的设备。从可再生能源电力供给装置74供给的电力例如是所谓的可再生能源(Renewable Energy)电力,但也可以是其他的化石能源电力。可再生能源电力供给装置74是电力供给源的一例。

价格管理服务器80例如是对包括市场上的氢价格和电力价格在内的商品的价格进行管理的服务器。价格管理服务器80经由网络NW从其他的服务器等取得并管理氢价格及电力价格。价格管理服务器80将市场上的氢价格及电力价格的信息通过网络NW向电力管理装置40发送而提供。可逆燃料电池系统30、电力管理装置40及氢站60也可以经由网络NW而收发信息。

氢量管理装置640例如通过CPU等硬件处理器执行程序(软件)来实现。这些构成要素中的一部分或全部可以通过LSI、ASIC、FPGA、GPU等硬件来实现,也可以通过软件与硬件的协同配合来实现。程序可以预先保存于HDD、闪存器等存储装置,也可以保存于DVD、CD-ROM等能够装卸的存储介质,并通过存储介质装配于驱动装置而向存储装置安装。

氢量管理装置640例如基于贮存于氢罐610的氢量(以下称作“贮存氢量”),来求出氢量的要求状态。氢量管理装置640例如在氢罐610中对贮存氢量预先设定阈值。氢量管理装置640基于贮存氢量和其阈值,来生成氢量要求状态信息。

氢量要求状态信息包括要求氢量信息、氢量上升要求信息及氢量下降要求信息。要求氢量信息是作为积蓄于氢站60的氢量而要求另外添加的氢量等信息。作为向储存于氢站60的氢量另外添加的氢量,例如存在从氢供给源72供给的氢量、大型水电解系统630制造的氢量、可逆燃料电池系统30制造的氢量等。氢量上升要求信息是在氢站60能够利用的氢量为不足状态时生成的信息。氢量下降要求信息是在氢站60能够利用的氢量为剩余状态(包括不存在不足量的状态)时生成的信息。氢量管理装置640在贮存氢量超过阈值的情况下,生成氢量上升要求信息,在贮存氢量为阈值以下的情况下,生成氢量下降要求信息。氢量管理装置640将生成的氢量要求状态信息向电力管理装置40发送。

氢量管理装置640在从可逆燃料电池系统30供给氢的情况下,向升压系统620输出工作信号而使升压系统620工作,并将供给的氢升压而贮存于氢罐610。有别于此,氢量管理装置640监视第一氢管652内的压力,以成为规定的压力范围的方式输出工作信号而使升压系统620工作。氢量管理装置640在向可逆燃料电池系统30供给氢的情况下,将贮存于氢罐610的氢降压并向可逆燃料电池系统30供给。

氢量管理装置640通过向大型水电解系统630输出制造信号而使大型水电解系统630制造氢。氢量管理装置640在使大型水电解系统630制造氢的情况下,向升压系统620输出工作信号而使升压系统620工作,将制造的氢升压并贮存于氢罐610。

接着,说明电力管理装置40中的处理。以下,说明电力管理装置40中的处理。图3~图8是表示电力管理装置40中的处理的一例的流程图。

首先,参照图3来说明电力管理装置40中的整体的处理。电力管理装置40在取得部422中取得电力调节器20发送的发电量要求信息(步骤S101)。接着,取得部422取得氢站60中的氢量管理装置640发送的氢量要求信息(步骤S103)。

接着,取得部422取得价格管理服务器80发送的价格信息(步骤S105)。接着,判定部426基于取得部422取得的发电量要求信息、氢量要求信息及价格信息等,使燃料电池堆32工作时,判定燃料电池堆32的动作模式(步骤S107),并生成与判定的动作模式相应的判定信息。接着,调整部428调整可逆燃料电池系统30中的发电量或氢制造量(步骤S109),并基于调整的发电量或氢制造量来生成调整信息或氢制造量信息。判定燃料电池堆32的动作模式的处理的例子、算出可逆燃料电池系统30中的发电量或氢制造量的处理的例子存在多个,这些例子在后面依次说明。

接着,判定部426使通信部410将生成的判定信息朝向可逆燃料电池系统30发送(步骤S111)。例如,判定部426在判定的动作模式为发电模式的情况下,作为判定信息而使发电信息发送,在判定的动作模式为水电解模式的情况下,作为判定信息而使氢制造信息发送。接着,判定部426使通信部410将生成的调整信息或氢制造量信息朝向电力调节器20及氢量管理装置640发送(步骤S113)。这样,电力管理装置40结束图3所示的处理。

<动作模式的判定的第一处理>

接着,参照图4来说明动作模式的判定的第一处理。在判定动作模式时,判定部426确认电力量要求状态信息(步骤S201)。接着,判定部426判定电力量要求状态信息是否为电力量下降要求信息(步骤S203)。在判定为电力量要求状态信息为电力量下降要求信息的情况下,判定部426为了使可逆燃料电池系统30制造氢,将燃料电池堆32的动作模式设定为水电解模式(步骤S205)。

在判定为电力量要求状态信息不是电力量下降要求信息的情况下,判定部426判定为电力量要求状态信息是电力量上升要求信息。在该情况下,判定部426为了使可逆燃料电池系统30发电,将燃料电池堆32的动作模式设定为发电模式(步骤S207)。这样,电力管理装置40结束图4所示的处理。

这样,在电力调节器20发送的电力量要求状态信息为电力量下降要求状态时,VPP100内的电力为剩余状态,因此电力廉价。在该情况下,可逆燃料电池系统30利用VPP100内的廉价的电力而使氢制造量增加。另一方面,在电力调节器20发送的电力量要求状态信息为电力量上升要求状态时,可逆燃料电池系统30利用氢站60供给的氢来发电,并将发出的电力向电力调节器20供给。

<动作模式的判定的第二处理>

接着,参照图5来说明动作模式的判定的第二处理。在判定动作模式时,判定部426确认氢量要求状态信息(步骤S301)。接着,判定部426判定氢量要求状态信息是否为氢量下降要求信息(步骤S303)。在判定为氢量要求状态信息是氢量下降要求信息的情况下,判定部426为了使可逆燃料电池系统30发电,将燃料电池堆32的动作模式设定为发电模式(步骤S305)。

在判定为氢量要求状态信息不是氢量下降要求信息的情况下,判定部426判定为氢量要求状态信息是氢量上升要求信息。在该情况下,判定部426为了使可逆燃料电池系统30制造氢,将燃料电池堆32的动作模式设定为水电解模式(步骤S307)。这样,电力管理装置40结束图5所示的处理。

这样,在氢量管理装置640发送的氢量要求状态信息为氢量下降要求状态时,氢站60贮存的氢为存在剩余倾向的状态。在该情况下,可逆燃料电池系统30利用氢站60贮存的存在剩余倾向的氢来发电。另一方面,在氢量管理装置640发送的氢量要求状态信息为氢量上升要求状态时,可逆燃料电池系统30利用电力调节器20供给的电力来制造氢并向氢站60供给。

<动作模式的判定的第三处理>

接着,参照图6来说明动作模式的判定的第三处理。在判定动作模式时,取得部422取得价格管理服务器80发送的价格信息(步骤S401)。接着,判定部426基于取得部422取得的价格信息,来算出通过可逆燃料电池系统30发电而能够得到的利益(以下称作“发电利益”)(步骤S403)。判定部426例如使用发电价格所包含的电力价格、以及可逆燃料电池系统30领取来自氢站60的氢时的成本等,来算出发电利益。

接着,判定部426基于取得部422取得的价格信息,来算出通过可逆燃料电池系统30制造氢而能够得到的利益(以下称作“氢制造利益”)(步骤S405)。判定部426例如使用发电价格所包含的氢价格、以及可逆燃料电池系统30领取来自电力调节器20的电力时的成本等,来算出氢制造利益。

接着,判定部426判定发电利益是否小于氢制造利益(步骤S407)。在判定为发电利益小于氢制造利益的情况下,判定部426将燃料电池堆32的动作模式设定为水电解模式(步骤S409)。在判定为发电利益不小于氢制造利益(是氢制造利益以上)的情况下,判定部426将燃料电池堆32的动作模式设定为发电模式(步骤S411)。这样,电力管理装置40结束图6所示的处理。

这样,在发电利益小于氢制造利益时,使可逆燃料电池系统30制造氢,在发电利益为氢制造利益以上时使可逆燃料电池系统30发电。通过进行这样的处理,管理电力调整系统1的管理者的利益增大。

<动作模式的判定的第四处理>

接着,参照图7来说明动作模式的判定的第四处理。在执行第四处理时,电力管理装置40使追随剩余电力量的一天的变动,来判定是否使可逆燃料电池系统30发电。因此,电力管理装置40存储有基准时刻,取得部422取得从未图示的钟表装置输出的时刻信息。基准时刻是用于算出VPP100中的一天的电力消耗量的成为一天的划分的时刻,是计测一天中的VPP100的电力残余量的时刻。基准时刻例如可以设为傍晚、夜间的规定的时间,例如17时、22时、0时。基准时刻既可以全年恒定也可以按每个季节等变动。

当动作模式的判定的第四处理开始时,取得部422判定是否成为基准时刻(步骤S501)。在判定为未成为基准时刻的情况下,取得部422反复进行步骤S301的处理直到成为基准时刻。在取得部422判定为成为基准时刻的情况下,判定部426利用VPP100中的总电力量,来算出VPP100的剩余电力量(步骤S503)。VPP100的剩余电力量例如是积蓄于蓄电系统10的输出中的、超出与预先设定的蓄电量的下限值接近的设定值的量的电力量。例如,在积蓄于蓄电系统10的电力为设定值以下的情况下,不存在VPP100的残余电力量。

接着,判定部426判定是否存在VPP100的残余电力量(步骤S505)。在判定为存在VPP100的残余电力量的情况下,判定部426为了使可逆燃料电池系统30发电,将燃料电池堆32的动作模式设定为水电解模式(步骤S507)。这样,电力管理装置40结束图7所示的处理。在步骤S505中判定为不存在VPP100的残余电力量的情况下,判定部426不设定动作模式(步骤S509),电力管理装置40结束图7所示的处理。

这样,追随剩余电力量的一天的变动而例如在成为一天的基准时刻的时间点存在剩余电力的情况下,使用剩余电力来制造氢而事先贮存氢,由此能够用尽VPP100中的电力。由此,能够高效地利用VPP100的电力。另一方面,使贮存于氢站60的氢的量增大,因此例如也能够在灾害时、紧急时使用氢来发电并向住宅供给等。

<调整发电量或氢制造量的处理>

接着,参照图8来说明调整发电量或氢制造量的处理。在执行调整发电量或氢制造量的处理时,调整部428判定判定部426决定的燃料电池堆32的动作模式是发电模式还是水电解模式(步骤S601)。

在判定为判定部426决定的燃料电池堆32的动作模式是发电模式的情况下,调整部428基于取得部422取得的电力量要求状态信息所包含的要求电力量信息,来调整可逆燃料电池系统30的发电量(步骤S603)。例如,要求电力量信息所示的要求电力量越多,则将可逆燃料电池系统30的发电量调整为越多。为了调整可逆燃料电池系统30的发电量,可以使用任意的方法,例如可以使用算出发电量的运算式,也可以参照表示与要求电力量对应的调整量的表。这样,电力管理装置40结束图8所示的处理。

在判定为判定部426决定的燃料电池堆32的动作模式为水电解模式的情况下,调整部428基于取得部422取得的氢量要求状态信息所包含的要求氢量信息,来调整可逆燃料电池系统30的发电量(步骤S605)。例如,要求氢量信息所示的要求氢量越多,则将可逆燃料电池系统30的氢的制造量调整为越多。为了调整可逆燃料电池系统30的氢的制造量,可以使用任意的方法,例如可以使用算出氢的制造量的运算式,也可以参照表示与要求氢量对应的调整量的表。这样,电力管理装置40结束图8所示的处理。

在第一实施方式的电力调整系统1中,可逆燃料电池系统30将通过使用了氢站60供给的氢的燃料电池堆32中的化学反应而发出的电力向蓄电系统10供给,另一方面,将通过燃料电池堆32中的水电解而制造的氢向氢站60供给。而且,第一实施方式的电力调整系统1用电力管理装置40管理对在蓄电系统10与可逆燃料电池系统30之间传输的电力流进行调整的电力调节器20所调整的电力流。因此,能够有效活用由可逆燃料电池系统30制造的氢。

<第二实施方式>

图9是表示第二实施方式的电力调整系统2的结构的一例的图。第二实施方式的电力调整系统2与第一实施方式的电力调整系统1相比,电力管理装置40的结构主要不同。其他的结构与第一实施方式共用。在第二实施方式中,适当省略与第一实施方式相同的点的功能、结构的说明。

在第二实施方式的电力调整系统2中,电力管理装置40具备生成部430。生成部430生成以太阳能发电系统50的发电量、电力价格、消耗电力的变动履历等为输入数据、且以VPP100中的需要电力为输出数据的通过机器学习而得到的第一学习完毕模型。生成部430生成以要求电力量、要求氢量等为输入数据、且以可逆燃料电池系统30的发电量及氢制造量为输出数据的通过机器学习而得到的第二学习完毕模型。作为机器学习,例如使用支持向量机(SVM:Support Vector Machine)、决定树、深度学习、k-nn(k-nearest neighbor)分类器等有教示学习、无教示学习。

图10是概念性地表示第一学习完毕模型的功能的图,图11是概念性地表示第二学习完毕模型的功能的图。第一学习完毕模型及第二学习完毕模型例如具有输入层、中间层及输出层。向第一学习完毕模型的输入层例如输入太阳能发电系统50的发电量、电力价格、以及消耗电力的变动履历等各数据。从第一学习完毕模型的输出层输出VPP100的需要电力。向第二学习完毕模型的输入层例如输入取得部422取得的要求电力量、电力量上升要求、电力量下降要求、要求氢量、氢量上升要求、氢量下降要求等各数据。从第二学习完毕模型的输出层输出可逆燃料电池系统30的发电量及氢制造量。中间层例如具有将输入层与输出层相连的多层的神经网络。

判定部426利用生成部430生成的第一学习完毕模型来预测VPP100的需要电力,并基于VPP100的需要电力来算出要求电力量。调整部428利用生成部430生成的第一学习完毕模型来求出可逆燃料电池系统30的发电量及氢制造量。调整部428生成基于求出的可逆燃料电池系统30的发电量及氢制造量而得到的调整信息或氢制造量信息。调整部428将生成的调整信息或氢制造量信息使用通信部410向可逆燃料电池系统30发送。

第二实施方式的电力调整系统2起到与第一实施方式的电力调整系统同样的作用效果。第二实施方式的电力调整系统2使用通过机器学习而得到的学习完毕模型来算出VPP的要求电力、以及可逆燃料电池系统30的发电量及氢制造量。因此,能够适当地设定可逆燃料电池系统30的发电量及氢制造量。在第二实施方式中,用机器学习预测需要电力,但也可以代替电力需要或除此之外还预测需要氢量。在第二实施方式中,也可以作为安全对策而活用区块链技术。在第二实施方式中,例如,通过预测需要电力、需要氢量,能够得到高的利益而销售电力、氢。

在上述的实施方式中,VPP100包含太阳能发电系统50,但也可以除了太阳能发电系统50之外还包含使蓄电系统10与风力发电组合的大型能源农场(Energy farm)。大型能源农场例如既可以向用户分售也可以长期出租。而且,电力调整系统1的管理者也可以对已经拥有太阳能发电系统50的结束FIT(Feed-in Tariff:太阳能补贴政策)者销售或出租蓄电系统10,与大型能源农场合在一起利用。电力调整系统1的管理者例如能够将销售或出租蓄电系统10而得到的利益当作VPP100内的设备投资、或者充当为土地的确保的一部分。

以上使用实施方式说明了本发明的具体实施方式,但本发明丝毫不被这样的实施方式限定,在不脱离本发明的主旨的范围内能够施加各种变形及替换。

27页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:一种燃料电池氢气纯化管路、方法及系统

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!

技术分类