燃料电池发电装置的控制装置、控制方法、控制程序及记录了控制程序的计算机可读取的记录介质

                              技术领域

本发明涉及一种进行电力发电而提供给电气设备、并利用同时产生的热为热水器提 供热水的燃料电池发电装置的控制装置、控制方法、控制程序及记录了控制程序的计算 机可读取的记录介质。

                              背景技术

到目前为止，使用燃料气体以燃料电池发电而供应电力和热水的燃料电池发电装置 已为公众所知。为了对燃料电池发电装置所供应的电力和热水不加浪费地予以利用，改 善能源效率，希望燃料电池发电的电力与电气设备所使用的电力相等。而且，还希望同 时产生的热水也与热水器所使用的热水量相等。为此，提出一种在现有的燃料电池发电 装置中，对每户的使用电力或使用热水量进行测量管理，来控制燃料电池的发电电力的 方法。

例如，专利文献1(日本专利公开公报特开2002-318006号)中，提出了一种一边测量 每户通过热水器所使用的热水(供给热水热量)，对使用供给热水热量进行预测，一边控制 发电电力，以产生与使用供给热水热量同等的供给热水热量的方法。此外，专利文献2(日 本专利公开公报特开2003-61245号)所公开的是，通过模拟(simulation)事先预测使用电 力，根据该预测值有效地控制燃料电池的发电输出。

然而，在上述现有的燃料电池发电装置的控制方法中，仅考虑了家用的使用供给热 水热量(supplied hot-water heat consumption)和使用电量(power consumption)的其中 之一方。因此，若仅考虑使用供给热水热量来控制发电电力，则当发电电力与电气设备 所使用的电力不相等，例如，发电电力(generated power)大于使用电力时，向热量转换 的效率势必较差，从而导致效率下降。此外，若仅考虑使用电力来控制发电电力，则当 产生的供给热水热量(supplied hot-water heat quantity)与热水器使用的使用供给热水热 量不相等，例如，使用供给热水量较少时，热水在热水贮存箱(hot-water storage tank) 中贮满，此后产生的热将被散热到外部而废弃。另外，当热水贮存箱贮满时，为了不产 生更多的热而必须让燃料电池发电装置完全停止，从而会导致发生因重新启动而产生的 启动损失，造成节能性下降。

                              发明内容

本发明是为了解决上述问题，其目的在于提供一种燃料电池发电装置的控制装置、 控制方法、控制程序及记录了控制程序的计算机可读取的记录介质，可以根据每户各异 的使用电力和使用供给热水热量而有效地运转燃料电池发电装置，以实现节能化。

本发明所提供的燃料电池发电装置的控制装置，利用在使用燃料进行发电供电给电 气设备时所产生的热为热水器提供热水，包括：测量上述电气设备使用的使用电量的电 量测量单元、根据由上述电量测量单元测量到的使用电量，预测从指定的时刻起在指定 的时间内的未来的使用电量的使用电量预测单元、测量上述热水器使用的使用供给热水 热量的供给热水热量测量单元、根据由上述供给热水热量测量单元测量到的使用供给热 水热量，预测从指定的时刻起在指定的时间内的未来的使用供给热水热量的使用供给热 水热量预测单元、根据由上述使用电量预测单元预测的使用电量预测值，制作由上述燃 料电池发电装置的启动时刻和停止时刻的组合而得到的多个发电电力指令模式的发电电 力指令模式制作单元、根据由上述使用供给热水热量预测单元预测的使用供给热水热量 预测值，计算用来贮存利用伴随发电而产生的热被加热的水而供给上述热水器的热水贮 存箱在上述指定的时间内的热水贮存热量的热水贮存箱热量计算单元、根据由上述发电 电力指令模式制作单元制作的上述多个发电电力指令模式、由上述热水贮存箱热量计算 单元计算出的上述热水贮存热量、由上述使用电量预测单元预测的上述使用电量预测 值，在让上述燃料电池发电装置以各发电电力指令模式进行工作的情况下，计算表示上 述热水器所需要的上述燃料和上述电气设备所需要的电的能量的燃料电池系统能量的燃 料电池系统能量计算单元，以及在由上述燃料电池系统能量计算单元计算出的上述多个 发电电力指令模式的每一个的上述燃料电池系统能量之中、让上述燃料电池发电装置以 使上述燃料电池系统能量成为最小的发电电力指令模式进行工作的燃料电池工作单元。

根据该结构，电气设备使用的使用电量予以测量，根据被测量到的使用电量，从指 定的时刻起在指定的时间内的未来的使用电量得以预测。此外，热水器使用的使用供给 热水热量予以测量，根据被测量到的使用供给热水热量，从指定的时刻起在指定的时间 内的未来的使用供给热水热量得以预测。然后，根据使用电量预测值，由上述燃料电池 发电装置的启动时刻和停止时刻的组合而得到的多个发电电力指令模式被制作，根据使 用供给热水热量预测值，用来贮存利用伴随发电而产生的热被加热的水而供给上述热水 器的热水贮存箱在指定时间内的热水贮存热量被进行计算。根据多个发电电力指令模 式、热水贮存热量和使用电量预测值，在让燃料电池发电装置以各发电电力指令模式进 行工作时，表示热水器所需要的燃料和电气设备所需要的电的能量的燃料电池系统能量 被进行计算。然后，在多个发电电力指令模式的每一个的燃料电池系统能量之中、燃料 电池发电装置以使燃料电池系统能量成为最小的发电电力指令模式进行工作。

根据本发明，在按由上述燃料电池发电装置的启动时刻和停止时刻的组合而得到的 多个发电电力指令模式的每一个计算出的燃料电池系统能量之中、通过求出使燃料电池 系统能量成为最小的发电电力指令模式，让燃料电池发电装置在与其对应的启动时刻启 动，并在停止时刻停止，则可以根据每户各异的使用电力和使用供给热水热量而有效地 运转燃料电池发电装置，从而实现节能化。

本发明的目的、特征、应用场合以及优点，通过以下的详细说明和附图将更为明 确。

                              附图说明

图1是本发明的燃料电池发电系统的整体结构的示意图。

图2是表示图1所示的控制器的结构的方框图。

图3是在图2的使用电量预测部中使用的用来预测使用电量的神经网络模型的结构说 明图。

图4是在图2的使用供给热水热量预测部中使用的用来预测使用供给热水热量的神经 网络模型的结构说明图。

图5是表示使用电量预测值、启动时刻、停止时刻和发电电力指令模式的关系的说明 图。

图6是用来说明图2所示的第1实施例的控制器的工作的流程图。

图7是表示第2实施例的控制器的结构的方框图。

图8是用来说明图7所示的第2实施例的控制器的工作的流程图。

图9是本发明第3实施例的燃料电池发电系统的整体结构的示意图。

图10是表示第3实施例的控制器的结构的方框图。

图11是用来说明第3实施例的控制器的工作的流程图。

图12是表示第4实施例的控制器的结构的方框图。

                            具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施例进行说明。另外，对各图中相同的结构赋予相同 的符号，并省略其说明。

(第1实施例)

图1是本发明的燃料电池发电系统的整体结构的示意图。图1所示的燃料电池发电系 统120包括燃料电池发电装置100、控制器101、转换器(inverter)102、电力计103、热水 贮存箱106、备用燃烧器(backup burner)107和供给热水热量计109。

在家庭内的电力系统中，连接有燃料电池发电装置100、转换器102、电气设备104 和商用电源105。电力计103用来测量电气设备104所使用的电力。电气设备104为例如 冰箱、洗衣机等家用电气设备，可包括使用电的各种机器。

此外，在家庭内的供给热水系统中，连接有燃料电池发电装置100、热水贮存箱 106、备用燃烧器107、热水器108和自来水110。热水器108是指，例如盆浴、淋浴及盥 洗等住户使用热水时所用的设备。供给热水热量计109，测量向热水器108提供的供给热 水量和供给热水温度以及自来水110的水温，并测量热水器108使用的供给热水负荷的热 量。以下将该供给热水负荷的热量称为使用供给热水热量。

电力计103和供给热水热量计109与控制器101连接，发送电气设备104的使用电力从 电力计103被发送给控制器101，热水器108的使用供给热水热量从供给热水热量计109被 发送给控制器101。控制器101与燃料电池发电装置100连接，发电电力指令从控制器101 被输出到燃料电池发电装置100，燃料电池发电装置100按照发电电力指令进行发电。

燃料电池发电装置100，通过使从管道燃气等的燃料中获得的氢气和空气中的氧气发 生反应，将化学能转变为电能来进行发电。燃料电池发电装置100的发电电力被供给转换 器102，再由转换器102供给电气设备104。若电气设备104使用的使用电力大于发电电 力，转换器102从商用电源105购入电力(买电)，以补充不足的量。反之，当发电电力大 于使用电力时，转换器102将发电电力的剩余量卖给商用电源105(卖电)。另外，若商用 电源105不许可卖电，则剩余量在例如热水贮存箱106中通过加热器等而被变换处理成供 给热水热量。

此外，燃料电池发电装置100，在发电的同时还产生热，此热作为发电供给热水热而 在热水贮存箱106中作为热水被加以贮存。被贮存在热水贮存箱106中的热水，根据用户 的需要从热水器108中排出。此时，在热水贮存箱106里的热水不够用的情况下，可由备 用燃烧器107制备热水，提供给热水器108。热水贮存箱106中的热水耗尽的理由，可认 为是电气设备104所使用的电力少、燃料电池发电装置100的发电电力少，或热水器108 所使用的使用供给热水热量非常多。

反之，若电气设备104所使用的电力非常多、燃料电池发电装置100的发电电力多， 或热水器108所使用的使用供给热水热量非常少时，则会导致发电供给热水热相对较多而 使热水贮存箱106贮满。此时，发电供给热水热被散热到外部而废弃，或为了不产生更多 的发电供给热水热而必须使燃料电池发电装置100完全停止，从而导致发生因重新启动而 产生的启动损失等。

图2是表示图1所示的控制器101的结构的方框图。图2所示的控制器101，包括电量 测量部240、使用电量预测部220、供给热水热量测量部250、使用供给热水热量预测部 230和最佳发电启动停止计算部200。

电量测量部240，用电力计103测量电气设备104使用的使用电力，取其为1小时的使 用电量，并向使用电量预测部220发送。使用电量预测部220，积累由电量测量部240发 送来的1小时的使用电量的履历，并以小时单位预测从指定的时刻起在指定的时间内的未 来的使用电量。使用电量预测部220，为了进行预测而保持有(holdin)层次型的神经网络 模型(layered neural network model)。另外，有关神经网络模型的特征及学习方法等详 细内容，已在“甘利俊一编著，神经网络的新发展，pp.73-86，(股份)科学社，1994 年”中作出公开，故省略说明。

图3是在图2的使用电量预测部220中使用的神经网络模型的结构说明图。神经网络模 型300是层次型神经网络，具有输入层、中间层和输出层3层。为了提高预测精确度，作 为该神经网络模型300的结构，必须将预测值设为输出参数、将与预测值有较强的因果关 系的数据设为输入参数。因此，输出参数作为当天的使用电量预测值，而输入参数作为 被认为与预测值有较强的因果关系的前一天的使用电量。

本实施例中的使用电量预测部220，从进行预测的时刻起到未来24小时以1小时单位 进行预测。因此，神经网络模型300的输出参数使用24个数据，它们是“进行预测的时刻 的那1小时的使用电量预测值”、“(预测时刻+1)的那1小时的使用电量预测值”、…、 “(预测时刻+23)的那1小时的使用电量预测值”，输入参数使用24个数据，它们是“与 进行预测的时刻的那1小时相同的前一天的使用电量”、“与(预测时刻+1)的那1小时相 同的前一天的使用电量”、…、“与(预测时刻+23)的那1小时相同的前一天的使用电 量”。

另外，进行预测的时刻的那1小时的使用电量指的是，预测的时刻为0点时从0点到1 点为止所使用的电量。通过将神经网络模型设为这种结构，在过了希望预测的当天的0点 时，可通过输入前一天的使用电量，则可以小时单位预测当天的预测时刻之后的使用电 量(24小时的预测)。

此外，在神经网络模型300中，为了提高预测的精确度，确保几天的使用电量预测值 和使用电量实测值成对的数据进行学习，从而可修正神经网络模型300的加权系数，其结 果可以较高的精确度预测每户的使用电量。

另外，为了进一步提高精确度，最好对用于学习的数据进行区分。例如，若是进行 周日的预测，则用于学习的数据也利用周日的数据较为有效。此外，在神经网络模型300 完全未经学习的初始状态下，则必须能确保学习所需要的几天的数据，在至少进行1次或 1次以上的学习后再进行预测。

供给热水热量测量部250，用供给热水热量计109测量热水器108使用的使用供给热 水热量，取其为1小时的使用供给热水热量，并向使用供给热水热量预测部230发送。使 用供给热水热量预测部230，积累由使用供给热水热量预测部230发送来的1小时的使用供 给热水热量的履历，并以小时单位预测从指定的时刻起在指定的时间内的未来的使用供 给热水热量。使用供给热水热量预测部230与使用电量预测部220同样，为了进行预测而 保持有层次型的神经网络模型。

使用供给热水热量预测部230的工作基本与使用电量预测部220相同，使用供给热水 热量预测部230所使用的神经网络模型如图4所示。神经网络模型310是层次型神经网络， 具有输入层、中间层和输出层3层。该神经网络模型310，输出参数作为当天的使用供给 热水热量预测值，输入参数作为被认为与预测值有较强的因果关系的前一天的使用供给 热水热量。

本实施例中的使用供给热水热量预测部230，从进行预测的时刻起到未来24小时以小 时单位进行预测。因此，神经网络模型310的输出参数使用24个数据，它们是“进行预测 的时刻的那1小时的使用供给热水热量预测值”、“(预测时刻+1)的那1小时的使用供给 热水热量预测值”、…、“(预测时刻+23)的那1小时的使用供给热水热量预测值”，输 入参数使用24个数据，它们是“与进行预测的时刻的那1小时相同的前一天的使用供给热 水热量”、“与(预测时刻+1)的那1小时相同的前一天的使用供给热水热量”、…、 “与(预测时刻+23)的那1小时相同的前一天的使用供给热水热量”。

另外，进行预测的时刻的那1小时的使用供给热水热量指的是，预测时刻为0点时从0 点到1点所使用的供给热水热量。通过将神经网络模型设为这种结构，在过了希望预测的 当天的0点时，可通过输入前一天的使用供给热水热量，则可以小时单位预测当天的预测 时刻之后的使用供给热水热量(24小时的预测)。

这样，由于在使用电量预测部220，积累从电量测量部240取得的使用电量并用神经 网络模型加以学习，在使用供给热水热量预测部230，积累从供给热水热量测量部250取 得的使用供给热水热量并用神经网络模型加以学习，因此，在进行预测时，可预测从指 定的时刻起在指定的时间内的未来的使用电量和使用供给热水量。

此外，由于通过神经网路模型，从0点开始在24小时内的未来的使用电量和使用供给 热水热量被进行预测，因而可制作1天的发电电力指令模式，并可让燃料电池发电装置 100以每日最佳的发电电力指令模式进行工作。

最佳发电启动停止计算部200，根据从使用电量预测部220得到的、以小时单位预测 了从指定的时刻起在指定的时间内的未来的使用电量的使用电量预测值，以及从使用供 给热水热量预测部230得到的、以小时单位预测了从指定的时刻起在指定的时间内的未来 的使用供给热水热量的使用供给热水热量预测值，计算1次能源消耗最少的发电启动时刻 和发电停止时刻，并作为发电电力指令向燃料电池发电装置100发送。

下面，对最佳发电启动停止计算部200的工作进行说明。最佳发电启动停止计算部 200，包括预测值取得部211、发电电力指令模式制作部212、以往系统能量计算部213、 燃料电池系统能量计算部214、热水贮存箱热量计算部215、能量收支计算部216和最佳 指令模式选择部217。

预测值取得部211，取得由使用电量预测部220预测到的使用电量预测值 Pgene(i)[kWh]和由使用供给热水热量预测部230预测到的使用供给热水热量预测值 Phot(i)[kWh]。i表示时刻，例如Pgene(5)表示从5点起的1小时内的使用电量预测值。

发电电力指令模式制作部212，从预测值取得部211取得使用电量预测值，制作发电 电力指令模式Pprof(i)(s1，e1)[kWh]。发电电力指令模式Pprof(i)(s1，e1)，设燃料电池 发电装置100的启动时刻为s1、停止时刻为e1，按下述公式(1)予以制作。

$\mathrm{Pprof}\left(i\right)(s1,e1)=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{Pgene}\left(i\right)& [i=s1~e1]\\ 0& [i=0~s1-1,e1+1~23]\end{array}\right.---\left(1\right)$

图5是使用电量预测值、启动时刻s1、停止时刻e1和发电电力指令模式的关系示意 图，图5(a)是启动时刻小于停止时刻(s1＜e1)时的发电电力指令模式的一个例子的示意 图，图5(b)是启动时刻大于停止时刻(s1＞e1)时的发电电力指令模式的一个例子的示意 图。另外，图5(a)和图5(b)中的纵轴表示供电端电力(sending-end power)，横轴表示时 间。

图5(a)中，从时刻s1到时刻e1，因燃料电池发电装置100按照使用电量预测值进行工 作，所以发电电力指令模式与使用电量预测值一致。由于0点～s1(0～s1-1)、e1～24点 (e1+1～23)是使燃料电池发电装置100停止的时间，所以发电电力指令模式为0。

此外，在图5(b)中，虽然是从时刻s1到24点、从0点到时刻e1，让燃料电池发电装置 100进行工作，但由于在使用电量预测值超过燃料电池发电装置100的最大输出的区间成 为最大输出，在使用电量预测值在小于燃料电池发电装置100的最小输出的区间成为最小 输出，因此成为如图所示那样的发电电力指令模式。即，燃料电池发电装置100，其供电 端电力的最大输出被预先决定，不能超出该最大输出供给电力。因此，当使用电量预测 值超出最大输出时，发电电力指令模式被修正为最大输出。同样，燃料电池发电装置 100，其供电端电力的最小输出被预先决定，不能低于该最小输出供给电力。因此，当使 用电量预测值低于最小输出时，发电电力指令模式则被修正为最小输出。

发电电力指令模式的数目，由启动时刻s1和停止时刻e1相互组合的数目决定。例 如，启动时刻s1为5点、停止时刻e1为22点时的发电电力指令模式可表示为Pprof(i)(5， 22)[kWh]。发电电力指令模式，由于是启动时刻s1和停止时刻e1的组合，因而可被制作 24种×24种＝576种。另外，当启动时刻和停止时刻相同(s1＝e1)时，燃料电池发电装置 100不是停止，而是连续运转。

以往系统能量计算部213，根据从预测值取得部211发送来的使用电量预测值 Pgene(i)[kWh]和使用供给热水热量预测值Phot(i)[kWh]，计算表示设置燃料电池发电装 置100之前的电量和燃气量的能量即以往系统能量Eold(i)[kWh]。设置燃料电池发电装置 100之前，使用电量利用由通常的电力公司通过商用电源105供给的电，使用供给热水热 量是用通常的燃气热水器将燃气转化为热而加以利用。因此，为了从1次能源的观点来计 算以往系统能量Eold(i)[kWh]，可用表示电力公司发电的电力比例的电气发电效率 (electricity generation efficiency)和燃气热水器的热水器效率(hot-water supply- equipment efficiency)，以下述公式(2)来进行计算。

Eold(i)＝Pgene(i)/电气发电效率+Phot(i)/热水器效率        …(2)

在上述公式(2)中，作为使用电量和使用供给热水热量，由于分别使用了使用电量预 测值和使用供给热水热量预测值，所以，以往系统能量Eold(i)[kWh]，是从进行了预测的 指定时刻起向未来过渡指定时间、以小时为单位对设置燃料电池发电装置100之前的能量 进行计算而得到的。另外，一般来说，电气发电效率取大约40％的值，热水器效率取大 约80％到90％的值。

热水贮存箱热量计算部215，根据从预测值取得部211发送来的使用供给热水热量预 测值Phot(i)[kWh]，计算表示热水贮存箱106的热量按时刻的推移的热水贮存箱热量 Qnow(i)[kWh]。首先，热水贮存箱热量计算部215，用下述公式(3)计算热水贮存箱106 的散热所产生的散热热量Qloss(i)[kWh]。

Qloss(i)＝Qnow(i-1)×热水贮存箱散热系数       …(3)

上述公式(3)的热水贮存箱散热系数，表示1小时从热水贮存箱散热的热量的比例，其 取决于热水贮存的绝热性能。通常，热水贮存箱散热系数取1～2％左右的值。

热水贮存箱热量计算部215，根据散热热量Qloss(i)[kWh]、发电电力指令模式 Pprof(i)(s1，e1)[kWh]、使用供给热水热量预测值Phot(i)[kWh]，用下述公式(4)计算表 示热水贮存箱106的热量的推移的热水贮存箱热量Qnow(i)[kWh]。

Qnow(i)＝Qnow(i-1)+Pprof(i)(s1，e1)/FC发电效率×FC供给热水效率-Phot(i)- Qloss(i)   …(4)

上述公式(4)的FC发电效率，是从燃料电池发电装置100发电所利用的燃气取得的发 电电力的比例，同样，FC供给热水效率是从燃气取得的发热量的比例。这些值通常是根 据燃料电池发电装置100的性能决定的。而严格地说，是随燃料电池的工作状态而变动的 值，一般是发电电力越小值越小，即效率越差。上述的公式(4)中，FC发电效率和FC供 给热水效率都是通过预先进行实验等求出其值而进行设定的。另外，一般来说，FC发电 效率取大约30％的值，FC供给热水效率取大约40％的值。

接着，热水贮存箱热量计算部215，由于在热水贮存箱的热量Qnow(i)[kWh]超过最 大热水贮存热量时必须进行废热处理，因而用下述公式(5)重新进行计算。

Qnow(i)＝Qmax[Qnow(i)≥Qmax]     …(5)

在上述公式(5)中，Qmax为最大热水贮存热量，当热水贮存箱热量Qnow(i)[kWh]超 过Qmax时，维持Qmax，而超出的量将予以排出。通常，最大热水贮存热量Qmax是主 要取决于热水贮存箱的容量的值，可通过预先进行实验等求出其值而进行设定。

通过上述计算而被求出的热水贮存箱热量Qnow(i)[kWh]，是从进行了预测的指定时 刻起向未来过渡指定时间、以小时为单位进行计算而得到的。

燃料电池系统能量计算部214，从发电电力指令模式制作部212取得发电电力指令模 式Pprof(i)(s1，e1)[kWh]，从预测值取得部211取得使用电量预测值Pgene(i)[kWh]，从 热水贮存箱热量计算部215取得热水贮存箱热量Qnow(i)[kWh]，计算设置了燃料电池发 电装置100之后的能量即燃料电池系统能量Efc(i)[kWh]。作为燃料电池系统能量，应该 考虑的能量是：供给燃料电池发电装置100的燃气量，在热水贮存箱106中没有热量的情 况下，根据用户的要求而需要使用供给热水热量时进行工作的备用燃烧器107所使用的备 用燃气使用量，电气设备104使用的使用电力大于发电电力时从商用电源105购入的买电 量。

首先，燃料电池系统能量计算部214，用下述公式(6)计算在备用燃烧器107中所使用 的备用燃气使用量。

上述公式(6)中的热水器效率与公式(2)中使用的热水器效率相同。由于产生备用燃气 使用量时，在热水贮存箱热量计算部215被计算出的热水贮存箱热量Qnow(i)[kWh]为 负，所以仅在Qnow(i)＜0时产生备用燃气使用量，而Qnow(i)≥0时，热水贮存箱106的 热量充足，因而不产生备用燃气使用量，其值为0。

接着，燃料电池系统能量计算部214用下述公式(7)计算从商用电源105购入的买电 量。

上述公式(7)中的电气发电效率与公式(2)中使用的电气发电效率相同。在此，需要求 出燃料电池发电装置100的发电电力在以发电电力指令模式Pprof(i)(s1，e1)[kWh]运转时 所需要的买电量。因此，买电量可通过发电电力指令模式Pprof(i)(s1，e1)[kWh]和使用 电量预测值Pgene(i)[kWh]的差进行计算。买电量，在Pgene(i)≥Pprof(i)(s1，e1)时，发 电量不足，从而被估计发生买电。反之，在Pgene(i)＜Pprof(i)(s1，e1)时，因为不发生 买电，所以买电量为0。通过上述计算而被求出的买电量，是从进行了预测的指定时刻起 向未来过渡指定时间、以小时为单位进行计算而得到的。

燃料电池系统能量计算部214，根据用上述公式(6)和公式(7)计算出的备用燃气使用 量和买电量，用下述公式(8)计算燃料电池系统能量Efc(i)[kWh]。

Efc(i)＝Pprof(i)(s1，e1)/FC发电效率+备用燃气使用量(i)+买电量(i)     …(8)

上述公式(8)中的FC发电效率与公式(4)中使用的FC发电效率相同。被供给燃料电池 发电装置100的燃气量，可用发电电力指令模式Pprof(i)(s1，e1)[kWh]和FC发电效率， 按Pprof(i)(s1，e1)/FC发电效率来进行计算。通过上述计算而被求出的燃料电池系统能量 Efc(i)[kWh]，是从进行了预测的指定时刻起向未来过渡指定时间、以小时为单位进行计 算而得到的。

这样，由于以往系统能量和燃料电池系统能量被换算为1次能源，因而可以将在不让 燃料电池发电装置100工作的情况下热水器108所需要的燃气量和电气设备104所需要的 电量的能量(以往系统能量)，以及在让燃料电池发电装置100以各多个发电电力指令模式 进行工作的情况下热水器108所需要的燃气量和电气设备104所需要的电量的能量(燃料电 池系统能量)作为相同次元的能源进行计算。

能量收支计算部216，从以往系统能量计算部213取得以往系统能量Eold(i)[kWh]， 从燃料电池系统能量计算部214取得燃料电池系统能量Efc(i)[kWh]，计算能量收支 E(s1，e1)[kWh]。能量收支E(s1，e1)[kWh]，是从进行了预测的指定时刻起向未来过渡 指定时间，对设置燃料电池发电装置100之前所需要的1次能源和按发电电力指令模式 Pprof(i)(s1，e1)[kWh]运转了燃料电池发电装置100时所需要的1次能源之差进行了计算 所得到的，可按下述公式(9)而得到。

$E(s1,e1)=\underset{i=0}{\overset{23}{\Sigma }}(\mathrm{Eold}\left(i\right)-\mathrm{Efc}\left(i\right))-\mathrm{Estart}---\left(9\right)$

上述公式(9)中的Estart为燃料电池发电装置100启动时所需要的能量。因其对发电电 力没有直接贡献，所以作为损失能量进行处理。在本实施例中，由于假设启动及停止都 是1次，因此只减了1次，但如果运转条件改变，多次进行启动和停止，则需要减与启动 次数相同的次数。

这样，由于在计算燃料电池系统能量时，可预先求出燃料电池发电装置100启动所需 要的能量，将其加到燃料电池系统能量上，因而可以将燃料电池发电装置100启动时的能 量考虑在内，从而计算燃料电池发电装置100所使用的更为准确的能量。

在能量收支计算部216被计算的能量收支E(s1，e1)[kWh]，表示燃料电池发电装置 100按启动时刻s1和停止时刻e1的条件运转时直至未来24小时的能量收支。之所以为未来 24小时是因为，本实施例的使用电量预测部220和使用供给热水热量预测部230，直到未 来24小时为止进行预测。

此外，发电电力指令模式Pprof(i)(s1，e1)[kWh]，在发电电力指令模式制作部212 中，只存在由启动时刻s1和停止时刻e1相互组合而构成的数种，这一点如前所述，然而 能量收支E(s1，e1)[kWh]，因为是以与发电电力指令模式成一一对应的形式存在，因此 也同样只存在由启动时刻s1和停止时刻e1相互组合而构成的数种。在本实施例中可被制 作24种×24种＝576种。此外，能量收支E(s1，e1)[kWh]的值为正值且较大，这意味着通 过设置燃料电池发电装置100能量被削减，且削减量较大，值越大就越能说明设置燃料电 池发电装置100的价值。

另外，当热水贮存箱热量Qnow(i)[kWh]超过了最大热水贮存热量Qmax时，超过的 热量通过热水贮存箱而废弃，这点如在说明热水贮存箱热量计算部215的工作时所述，此 时发生所谓废热的能量损失。因此，此时能量收支E(s1，e1)[kWh]可按下述公式(10)而 设为0。

Qnow(i)≥Qmax时E[s1，e1]＝0         …(10)

最佳指令模式选择部217，取得在能量收支计算部216中被计算出的与启动时刻s1和 停止时刻e1组合的数目相同的种数的能量收支E(s1，e1)[kWh]，从中抽出可使能量收支 E(s1，e1)[kWh]的值达到最大的启动时刻s1_max和停止时刻e1_max，并发送给燃料电 池发电装置100。燃料电池发电装置100，接收从控制器101发送来的启动时刻s1_max和 停止时刻e1_max，为在启动时刻和停止时刻之间工作时使发电电力等于使用电量而进行 工作，即进行所谓的以电为主的运转(electricity-oriented operation)。

通过在由上述一系列的工作而得到的启动时刻s1_max和停止时刻e1_max让燃料电 池发电装置100进行工作，可以使燃料电池发电装置100以最小能量进行工作。

另外，本实施例的控制器101相当于控制装置的一个例子，电量测量部240相当于电 量测量单元的一个例子，使用电量预测部220相当于使用电量预测单元的一个例子，供给 热水热量测量部250相当于供给热水热量测量单元的一个例子，使用供给热水热量予测部 230相当于使用供给热水热量予测单元的一个例子，发电电力指令模式制作部212相当于 发电电力指令模式制作单元的一个例子，热水贮存箱热量计算部215相当于热水贮存箱热 量计算单元的一个例子，燃料电池系统能量计算部214相当于燃料电池系统能量计算单元 的一个例子，能量收支计算部216和最佳指令模式选择部217相当于燃料电池工作单元的 一个例子，以往系统能量计算部213相当于以往系统能量计算单元的一个例子。

图6是用来说明图2所示的第1实施例的控制器101的工作的流程图。本实施例可以一 边以日为单位估计能量，一边求出最佳的启动时刻s1和停止时刻e1。因此，预测值取得 部211判断是否时间到了早上0点，日期已变更(步骤S1)。预测需要在时刻为0点时进行， 若日期变更则判断预测可更新。在此，如果判断出日期没有变更，预测不可更新(在步骤 S1为否)，则处于待机状态，反复进行步骤S1的处理。

如果判断出日期变更，预测可更新(在步骤S1为是)，则预测值取得部211从使用电量 预测部220取得使用电量预测值Pgene(i)[kWh](步骤S2)。随后，预测值取得部211从使用 供给热水热量预测部230取得使用供给热水热量预测值Phot(i)[kWh](步骤S3)。由于预测 的时间为1天，即24小时，故i有0～23的值。因此，使用电量预测值和使用供给热水热量 预测值，由于是将以1小时为单位的预测值保持当日1天的量，所以分别由24个值构成。

接着，发电电力指令模式制作部212从使用电量预测部220取得使用电量预测值，制 作发电电力指令模式Pprof(i)(s1，e1)[kWh](步骤S4)。s1是燃料电池发电装置100的启动 时刻，e1是燃料电池发电装置100的停止时刻，分别具有0点到23点的值。发电电力指令 模式，由于是启动时刻s1和停止时刻e1的组合，因而可被制作24种×24种＝576种。另 外，在启动时刻和停止时刻相同(s1＝e1)时，燃料电池发电装置100不停止地连续运转， 所以除去重复项实际上发电电力指令模式为553种。

然后，以往系统能量计算部213，从预测值取得部211取得使用电量预测值 Pgene(i)[kWh]和使用供给热水热量预测值Phot(i)[kWh]，根据取得的使用电量预测值 Pgene(i)[kWh]和使用供给热水热量预测值Phot(i)[kWh]，计算设置燃料电池发电装置 100之前的能量即以往系统能量Eold(i)[kWh](步骤S5)。具体而言，以往系统能量计算部 213，将使用电量预测值除以电气发电效率的值和使用供给热水热量预测值除以热水器效 率的值相加，计算出该相加值作为以往系统能量。以往系统能量也是将以1小时为单位的 能量值保持当日1天的量，故由24个值构成。

随后，热水贮存箱热量计算部215，根据使用供给热水热量预测值Phot(i)[kWh]和发 电电力指令模式Pprof(i)(s1，e1)[kWh]，计算热水贮存箱热量Qnow(i)[kWh](步骤S6)。 具体而言，热水贮存箱热量计算部215，通过将时刻(i-1)的热水贮存箱热量和发电电力 指令模式除以FC发电效率和FC供给热水效率的乘积所得的值相加，从相加后的值中减去 使用供给热水热量预测值和热水贮存箱散热热量，来计算热水贮存箱热量Qnow(i)。另 外，当热水贮存箱热量Qnow(i)大于或等于最大热水贮存热量Qmax时，热水贮存箱热量 Qnow(i)和最大热水贮存热量Qmax成为相同的值。热水贮存箱的热量的推移(shift)，由 于也是将以1小时为单位的预测值保持当日1天的量，因此对应1个发电电力指令模式有 24个值，若考虑到发电电力指令模式的数量、则被制作成576种。

随后，燃料电池系统能量计算部214，根据发电电力指令模式Pprof(i)(s1， e1)[kWh]、使用电量预测值Pgene(i)[kWh]和热水贮存箱热量Qnow(i)[kWh]，计算设置 了燃料电池发电装置100之后的能量即燃料电池系统能量Efc(i)[kWh](步骤S7)。

具体而言，燃料电池系统能量计算部214，通过热水贮存箱热量Qnow(i)除以热水器 效率来计算备用燃气使用量(i)。燃料电池系统能量计算部214，从使用电量预测值 Pgene(i)中减去发电电力指令模式Pprof(i)(s1，e1)除以电气发电效率所得的值来计算买 电量(i)。然后，燃料电池系统能量计算部214，将发电电力指令模式Pprof(i)(s1，e1)除以 FC发电效率所得的值和备用燃气使用量(i)及买电量(i)相加，计算出燃料电池系统能量 Efc(i)。燃料电池系统能量，由于也是将以1小时为单位的能量值保持当日1天的量，因此 对应1个发电电力指令模式有24个值，若考虑到发电电力指令模式的数量、则被制作成 576种。

随后，能量收支计算部216，根据以往系统能量Eold(i)[kWh]和燃料电池系统能量 Efc(i)[kWh]计算能量收支E(s1，e1)[kWh](步骤S8)。具体而言，能量收支计算部216从 以往系统能量Eold(i)中减去燃料电池系统能量Efc(i)和燃料电池发电装置100的启动损失 相加后的值来计算能量收支E(s1，e1)。能量收支E(s1，e1)，由于对应一个发电电力指令 模式被计算出一个，因而被制作与发电电力指令模式的种数相同的、即576种。

随后，能量收支计算部216，判断在步骤S8被计算出的576种能量收支E(s1， e1)[kWh]中，对于热水贮存箱热量Qnow(i)[kWh]超过最大热水贮存热量时对应的能量收 支E(s1，e1)[kWh]，不得不废弃热量而发生能量损失，将能量收支的估计设为0(即 E(s1，e1)＝0)(步骤S9)。

随后，最佳指令模式选择部217，从在步骤S7被制作成的576种能量收支E(s1， e1)[kWh]中抽出使能量收支的值成为最大的启动时刻s1_max和停止时刻e1_max(步骤 S10)。

随后，最佳指令模式选择部217向燃料电池发电装置100输出所抽出的启动时刻 s1_max和停止时刻e1_max(步骤S11)。燃料电池发电装置100按照启动时刻s1_max和停 止时刻e1_max进行工作。换言之，发电电力指令模式通过以Pprof(i)(s1_max，e1_max) 工作，可以让燃料电池发电装置100以最小能量进行工作，从而可以进行效率最佳的启动 停止。

如上所述，根据本发明，最佳发电启动停止计算部200，由于可根据来自使用电量预 测部220的使用电量预测值和来自使用供给热水热量预测部230的使用供给热水热量预测 值，以日为单位求出使燃料电池发电装置100的能量与以往系统能量相比成为最少的最佳 启动时刻s1_max和停止时刻e1_max，因此可最为有效地运转燃料电池发电装置100。

这样，电气设备104使用的使用电量予以测量，根据被测量到的使用电量，从指定的 时刻起在指定的时间内的未来的使用电量得以予测。此外，热水器108使用的使用供给热 水热量予以测量，根据被测量到的使用供给热水热量，从指定的时刻起在指定的时间内 的未来的使用供给热水热量得以预测。然后，根据使用电量预测值，由燃料电池发电装 置100的启动时刻和停止时刻的组合而得到的多个发电电力指令模式被进行制作，根据使 用供给热水热量预测值，热水贮存箱106的热水贮存热量(热水贮存箱热量)予以计算。根 据多个发电电力指令模式、热水贮存箱热量和使用电量预测值，在让燃料电池发电装置 100以各发电电力指令模式进行工作时，表示热水器108所需要的燃气量和电气设备104 所需要的电量的能量的燃料电池系统能量被进行计算。然后，燃料电池发电装置100，以 各多个发电电力指令模式的燃料电池系统能量中、燃料电池系统能量成为最小的发电电 力指令模式进行工作。

因此，通过求出按各个上述燃料电池发电装置100的启动时刻和停止时刻的组合而得 到的多个发电电力指令模式计算出的燃料电池系统能量中、燃料电池系统能量成为最小 的发电电力指令模式，让燃料电池发电装置100在与其对应的启动时刻启动，在停止时刻 停止，则可以根据每户各异的使用电力和使用供给热水热量而有效地运转燃料电池发电 装置100，从而实现节能化。

此外，还根据使用电量预测值和使用供给热水热量预测值，在不让燃料电池发电装 置100工作时，表示热水器108所需要的燃气量和电气设备104所需要的电的能量的以往 系统能量被进行计算。然后，燃料电池发电装置100，以从以往系统能量中减去了各个多 个发电电力指令模式的燃料电池系统能量后的值成为最大的燃料电池系统能量的发电电 力指令模式进行工作。

因此，从表示不让燃料电池发电装置100工作时热水器108所需要的燃气量和电气设 备104所需要的电的能量的以往系统能量中，减去表示让燃料电池发电装置100按各个多 个发电电力指令模式进行工作时，热水器108所需要的燃气量和电气设备104所需要的电 的能量的燃料电池系统能量，由于燃料电池发电装置100，以减得的值为最大的燃料电池 系统能量的发电电力指令模式进行工作，因而可将不让燃料电池发电装置100工作的情况 考虑在内，从而可以使燃料电池发电装置100更为有效地运转。

此外，由于使用电量预测部220和使用供给热水热量预测部230以每户各异的电力或 供给热水的实际使用情况为基础进行学习，因而对每个使用环境不同的家庭都可进行最 为有效的运转。

另外，本发明的燃料电池发电装置100，在从控制器101发送来启动时刻和停止时刻 而开始进行工作时，是以按照电气设备104的使用电量而进行工作、即以电为主的运转为 前提，但以按照热水器108的使用供给热水热量而进行工作、即以热为主的运转为前提亦 可取得相同的效果。

此外，在本发明的燃料电池发电系统120中，包含有电力计103或供给热水热量计 109等，当然，将电力计103及供给热水热量计109设在燃料电池发电系统120的外部，仅 取得数据的结构亦可取得所希望的效果。

另外，在本实施例中，是计算以往系统能量和燃料电池系统能量，并通过从以往系 统能量中减去燃料电池系统能量来计算能量收支，但本发明并不仅限定于此，亦可不求 以往系统能量，仅用燃料电池系统能量来计算能量收支。

而且，本发明还可通过程序实现，将其记录在计算机可读取的记录介质上进行传 送。

(第2实施例)

下面，对本发明的第2实施例进行说明。在第1实施例中，通过向燃料电池发电装置 100输出适应于各家庭的电力需要和热水需要的启动时刻s1和停止时刻e1，既有效地运转 燃料电池发电装置100，又可实现节能化。与此相对，在第2实施例中，将热水贮存箱贮 满后使燃料电池发电装置100停止的情况加到燃料电池系统能量的计算估计上。

图7是第2实施例的控制器101的结构的方框图。另外，对图7中与图2所示的第1实施 例的控制器相同的结构省略说明。此外，第2实施例的燃料电池发电系统的整体结构与图 1相同。

控制器101包括，最佳发电启动停止计算部200、使用电量预测部220、使用供给热 水热量预测部230、电量测量部240、供给热水热量测量部250和燃料电池停止部260。

燃料电池停止部260，在热水贮存箱106的热水贮存热量达到了指定值时，使燃料电 池发电装置100停止。热水贮存箱106中设有测量热水贮存箱106的热水贮存热量的传感 器。燃料电池停止部260，在从该传感器输出的热水贮存热量达到了指定值时，向燃料电 池发电装置100输出让燃料电池发电装置100停止的发电电力指令。另外，本实施例中的 燃料电池停止部260相当于停止单元的一个例子。

最佳发电启动停止计算部200包括，预测值取得部211、发电电力指令模式制作部 212、燃料电池系统能量计算部214、热水贮存箱热量计算部215、能量收支计算部216和 最佳指令模式选择部217。

发电电力指令模式制作部212，取得由使用电量预测部220预测的使用电量预测值 Pgene(i)，制作燃料电池发电装置100仅在启动时刻s1启动、仅在停止时刻e1停止，而不 考虑燃料电池发电装置100因热水贮存箱106贮满而停止的发电电力指令模式 Pprof_imag(i)(s1，e1)。

热水贮存箱热量计算部215，取得由使用供给热水热量预测部230预测的使用供给热 水热量预测值Phot(i)和由发电电力指令模式制作部212制作的发电电力指令模式 Pprof_imag(i)(s1，e1)，计算燃料电池发电装置100因热水贮存箱106贮满而停止时的实 际的热水贮存箱热量Qnow_real(i)。

一旦热水贮存箱贮满，即热水贮存箱的热水贮存热量达到预先设定的指定热量，燃 料电池发电装置100则停止，实际的热水贮存箱热量Qnow_real(i)将发生变化。于是，热 水贮存箱热量计算部215，将在以发电电力指令模式Pprof_imag(i)(s1，e1)运转时被估计 的热水贮存箱热量的推移作为热水贮存箱的贮满判断指数Qnow_imag(i)进行计算，通过 比较计算出的贮满判断指数和热水贮存箱的最大热水贮存热量，计算实际的热水贮存箱 热量Qnow_real(i)。

热水贮存箱的贮满判断指数Qnow_imag(i)，根据热水贮存箱的发热量Q_gene(i)、之 前时刻的热水贮存箱热量Qnow_real(i-1)、使用供给热水热量预测值Phot(i)、热水贮存 箱散热的散热热量Qloss(i)和管道散热量，用下述公式(10)予以计算。

Qnow_imag(i)＝Qnow_real(i-1)+Qgene(i)-Phot(i)-Qloss(i)-管道散热量

                                                         …(11)

上述公式(11)中的管道散热量，是将燃料电池发电装置100主体的发热贮存于热水贮 存箱中时进行散热而产生的损失热量。该管道散热量可预先通过实验予以决定，并被预 先存储于控制器101内置的存储部中。

热水贮存箱热量计算部215，通过比较热水贮存箱的贮满判断指数Qnow_imag(i)和 最大热水贮存热量Qmax的大小关系，判断热水贮存箱是否处于贮满状态，计算实际的热 水贮存箱热量Qnow_real(i)。热水贮存箱热量计算部215，在热水贮存箱未贮满时 (Qnow_imag(i)≤Qmax)，用下述公式(12)计算实际的热水贮存箱热量Qnow_real(i)。

Qnow_real(i)＝Qnow_imag(i)      …(12)

此外，热水贮存箱热量计算部215，在热水贮存箱贮满时(Qnow_imag(i)＞Qmax)， 燃料电池发电装置100因停止运转而不产生热，用下述公式(13)计算实际的热水贮存箱热 量Qnow_real(i)。

Qnow_real(i)＝Qnow_real(i-1)-Phot(i)-Qloss(i)-管道散热量     …(13)

进而，发电电力指令模式制作部212，用由热水贮存箱热量计算单元计算出的热水贮 存箱的贮满判断指数Qnow_imag(i)，制作燃料电池发电装置100因热水贮存箱贮满而停 止时的实际的发电电力指令模式Pprof_real(i)(s1，e1)。

发电电力指令模式制作部212，在前一时刻燃料电池发电装置100停止(Pprof_real(i -1)(s1，e1)＝0)，热水贮存箱未贮满时(Qnow_imag(i)≤Qmax×复原比例)，用下述公式 (14)制作实际的发电电力指令模式Pprof_real(i)(s1，e1)。复原比例(return ratio)表示热 水贮存箱热量经使用而减少，相对燃料电池发电装置100开始工作时的热水贮存箱热量即 最大热水贮存箱热量Qmax的比例。该复原比例可预先通过实验予以决定，并被预先存储 于控制器101内置的存储部中。

Pprof_real(i)(s1，e1)＝Pprof_imag(i)(s1，e1)        …(14)

此外，发电电力指令模式制作部212，在前一时刻燃料电池发电装置100停止 (Pprof_real(i-1)(s1，e1)＝0)，热水贮存箱贮满时(Qnow_imag(i)＞Qmax×复原比例)， 用下述公式(15)制作实际的发电电力指令模式Pprof_real(i)(s1，e1)。

Pprof_real(i)(s1，e1)＝0         …(15)

另外，发电电力指令模式制作部212，在前一时刻燃料电池发电装置100工作 (Pprof_real(i-1)(s1，e1)≠0)，热水贮存箱未贮满时(Qnow_imag(i)≤Qmax)，用下述 公式(16)制作实际的发电电力指令模式Pprof_real(i)(s1，e1)。

Pprof_real(i)(s1，e1)＝Pprof_imag(i)(s1，e1)       …(16)

此外，发电电力指令模式制作部212，在前一时刻燃料电池发电装置100工作 (Pprof_real(i-1)(s1，e1)≠0)，热水贮存箱贮满时(Qnow_imag(i)＞Qmax)，用下述公 式(17)制作实际的发电电力指令模式Pprof_real(i)(s1，e1)。

Pprof_real(i)(s1，e1)＝0          …(17)

燃料电池系统能量计算部214，从发电电力指令模式制作部212取得实际的发电电力 指令模式Pprof_real(i)(s1，e1)，从预测值取得部211取得使用电量预测值Pgene(i)，从 热水贮存箱热量计算部215取得实际的热水贮存箱热量Qnow_real(i)，计算设置了燃料电 池发电装置100后的能量即燃料电池系统能量Efc(i)。

首先，燃料电池系统能量计算部214，用下述公式(18)计算燃料电池发电装置100中 使用的燃气使用量G_fc_imag(i)[Wh]。

G_fc_imag(i)＝Pprof_real(i)(s1，e1)/FC发电效率         …(18)

上述公式(18)中的FC发电效率与在公式(4)中使用的FC发电效率相同。被供给燃料电 池发电装置100的燃气量，可用实际的发电电力指令模式Pprof_real(i)(s1，e1)和FC发电 效率，按Pprof_real(i)(s1，e1)/FC发电效率来计算。

接着，燃料电池系统能量计算部214用下述公式(19)计算备用燃烧器107中使用的备 用燃气使用量G_backup_imag(i)[Wh]。

上述公式(19)中的热水器效率与在公式(2)中使用的热水器效率相同。由于备用燃气 使用量产生，是在热水贮存箱热量计算部215计算出的实际热水贮存箱热量 (Qnow_real(i)[kWh])为负时，所以仅在Phot(i)-Qnow_real(i)＞0时产生备用燃气使用 量，而在Phot(i)-Qnow_real(i)≤0时，由于热水贮存箱106的热量充足，因而不产生备 用燃料使用量，其值为0。

接着，燃料电池系统能量计算部214用下述公式(20)计算从商用电源105购入的买电 量e_buy_imag(i)。

上述公式(20)中的电气发电效率与在公式(2)中使用的电气发电效率相同。在此，需 要求出燃料电池发电装置100的发电电力在以实际的发电电力指令模式Pprof_real(i)(s1， e1)[kWh]运转时所需要的买电量。为此，买电量可通过实际的发电电力指令模式 Pprof_real(i)(s1，e1)[kWh]和使用电量预测值(Pgene(i)[kWh])的差来进行计算。买电 量，在Pgene(i)＞Pprof_real(i)(s1，e1)时，发电量不足，从而被估计发生买电。反之， 在Pgene(i)≤Pprof_real(i)(s1，e1)时，因为不发生买电，所以买电量为0。通过上述计算 而被求出的买电量，是从进行了预测的指定时刻起向未来过渡指定时间、以小时为单位 进行计算而得到的。

燃料电池系统能量计算部214，根据用上述公式(18)～(20)计算出的燃气使用量、备 用燃气使用量和买电量，用下述公式(21)计算燃料电池系统能量Efc(i)[kWh]。

Efc(i)＝G_fc_imag(i)+G_backup_imag(i)+e_buy_imag(i)      …(21)

通过上述计算而被求出的燃料电池系统能量Efc(i)[kWh]，是从进行了预测的指定时 刻起向未来过渡指定时间、以小时为单位进行计算而得到的。

能量收支计算部216，用下述公式(22)计算燃料电池发电装置100启动时损失的能量 Total_loss[kWh]，将计算出的损失能量Total_loss与燃料电池系统能量Efc(i)相加，并用 下述公式(22)计算从进行了预测的指定时刻起向未来过渡指定时间的能量收支E(s1， e1)[kWh]。

Total_loss＝启动次数×启动损失能量        …(22)

上述公式(22)中的启动损失能量[Wh/次]为燃料电池发电装置100启动时所需要的能 量。因其对发电电力没有直接的贡献，所以作为损失能量进行处理。

$E(s1,e1)=\underset{i=0}{\overset{23}{\Sigma }}\mathrm{Efc}\left(i\right)+\mathrm{Total}\_\mathrm{loss}---\left(23\right)$

最佳指令模式选择部217，取得在能量收支计算部216中被计算出的与启动时刻s1和 停止时刻e1组合的种数相同种数的能量收支(s1，e1)[kWh]，从中抽出可使能量收支 E(s1，e1)[kWh]的值达到最大的启动时刻s1_max和停止时刻e1_max，并发送给燃料电 池发电装置100。燃料电池发电装置100接收到控制器101发送来的启动时刻s1_max和停 止时刻el_max，为使在启动时刻和停止时刻之间工作时发电电力等于使用电量而进行工 作，即进行所谓的以电为主的运转。

图8是用来说明图7所示的第2实施例的控制器101的工作的流程图。图8所示的步骤 S21～S23的处理，因与图6所示的步骤S1～S3的处理相同，故省略其说明。

发电电力指令模式制作部212从使用电量预测部220取得使用电量预测值，制作在启 动时刻s1和停止时刻e1之外不发生停止时的发电电力指令模式Pprof_imag(i)(s1， e1)[kWh](步骤S24)。s1是燃料电池发电装置100的启动时刻，e1是燃料电池发电装置 100的停止时刻，分别具有0点到23点的值。发电电力指令模式，由于是启动时刻s1和停 止时刻e1的组合，因而可被制作24种×24种＝576种。另外，在启动时刻和停止时刻相同 (s1＝e1)时，燃料电池发电装置100不停止地连续运转，所以除去重复项实际上发电电力 指令模式为553种。

随后，热水贮存箱热量计算部215，根据使用供给热水热量预测值Phot(i)和发电电力 指令模式Pprof_imag(i)(s1，e1)，计算燃料电池发电装置100因热水贮存箱贮满而停止时 的实际的热水贮存箱热量Qnow_real(i)[kWh](步骤S25)。

具体而言，首先，热水贮存箱热量计算部215用下述公式(24)计算时刻i(i＝0～23)的 热水贮存箱的发热量Q_gene(i)[Wh]。

Q_gene(i)＝Pprof_imag(i)(s1，e1)/FC发电效率×FC热水器效率      …(24)

如上述公式(24)所示，热水贮存箱热量计算部215，通过将由发电电力指令模式制作 部212制作的发电电力指令模式Pprof_imag(i)(s1，e1)除以FC发电效率后的值乘上FC热 水器效率，来计算发热量Q_gene(i)。

随后，热水贮存箱热量计算部215用下述公式(25)计算时刻i(i＝0～23)的热水贮存箱 的散热热量Qloss(i)[Wh]。

Qloss(i)＝Qnow_real(i-1)×热水贮存箱散热系数        …(25)

在上述公式(25)中，热水贮存箱散热系数与公式(3)中的热水贮存箱散热系数相同。 如上述公式(25)所示，热水贮存箱热量计算部215，通过将此前时刻的实际热水贮存箱热 量Qnow_real(i-1)乘上热水贮存箱散热系数，来计算热水贮存箱的散热热量Qloss(i)。

随后，热水贮存箱热量计算部215，将在以发电电力指令模式Pprof_imag(i)(s1，e1) 运转时被估计的热水贮存箱热量Qnow_real(i)作为热水贮存箱的贮满判断指数 Qnow_imag(i)进行计算。即，热水贮存箱热量计算部215，如上述公式(11)所示，通过从 在前一时刻的实际热水贮存箱热量Qnow_real(i-1)上加上了发电供给热水负荷Qgene(i) 的值中减去使用供给热水热量预测值Phot(i)、散热热量Qloss(i)和管道散热量，来计算热 水贮存箱的贮满判断指数Qnow_imag(i)。

随后，热水贮存箱热量计算部215，在热水贮存箱未贮满时(Qnow_image(i)≤ Qmax)，令热水贮存箱的贮满判断指数Qnow_imag(i)为实际的热水贮存箱热量 Qnow_real(i)。此外，热水贮存箱热量计算部215，在热水贮存箱贮满时(Qnow_imag(i) ＞Qmax)，从前一时刻的实际热水贮存箱热量Qnow_real(i-1)中减去使用供给热水热量 预测值Phot(i)、散热热量Qloss(i)和管道散热量，来计算实际的热水贮存箱热量 Qnow_real(i)。

随后，发电电力指令模式制作部212，制作启动时刻s1和停止时刻e1以外发生停止时 的发电电力指令模式Pprof_real(i)(s1，e1)[kWh](步骤S26)。

此处，发电电力指令模式制作部212，在前一时刻燃料电池发电装置100停止 (Pprof_real(i-1)(s1，e1)＝0)，热水贮存箱未贮满时(Qnow_imag(i)≤Qmax×复原比 例)，设启动停止时刻以外不发生停止时的发电电力指令模式Pprof_imag(i)(s1，e1)为实 际的发电电力指令模式Pprof_real(i)(s1，e1)。

此外，发电电力指令模式制作部212，在前一时刻燃料电池发电装置100停止 (Pprof_real(i-1)(s1，e1)＝0)，热水贮存箱贮满时(Qnow_imag(i)＞Qmax×复原比例)， 设实际的发电电力指令模式Pprof_real(i)(s1，e1)为0。

另外，发电电力指令模式制作部212，在前一时刻燃料电池发电装置100工作 (Pprof_real(i-1)(s1，e1)≠0)，热水贮存箱未贮满时(Qnow_imag(i)≤Qmax)，设启动停 止时刻以外不发生停止时的发电电力指令模式Pprof_imag(i)(s1，e1)为实际的发电电力 指令模式Pprof_real(i)(s1，e1)。

此外，发电电力指令模式制作部212，在前一时刻燃料电池发电装置100工作 (Pprof_real(i-1)(s1，e1)≠0)，热水贮存箱贮满时(Qnow_imag(i)＞Qmax)，设实际的发 电电力指令模式Pprof_real(i)(s1，e1)为0。

然后，燃料电池系统能量计算部214根据实际的发电电力指令模式Pprof_real(i)(s1， e1)、使用电量预测值Pgene(i)和实际的热水贮存箱热量Qnow_real(i)，计算设置了燃料 电池发电装置100后的能量即燃料电池系统能量Efc(i)(步骤S27)。

具体而言，燃料电池系统能量计算部214，用上述公式(18)计算在燃料电池发电装置 100中使用的燃气使用量G_fc_imag(i)。接着，燃料电池系统能量计算部214用上述公式 (19)计算在备用燃烧器107中使用的备用燃气使用量G_backup_imag(i)。接着，燃料电池 系统能量计算部214用上述公式(20)计算从商用电源105购入的买电量e_buy_imag(i)。

接着，燃料电池系统能量计算部214，根据燃气使用量、备用燃气使用量和买电量， 用上述公式(21)计算燃料电池系统能量Efc(i)。

随后，能量收支计算部216用上述公式(22)计算燃料电池发电装置100启动时损失的 能量Total_loss(步骤S28)。随后，能量收支计算部216合计在燃料电池系统能量Efc(i)上 加上了启动时的损失能量Total_loss的值，计算能量收支E(s1，e1)。图8中的步骤S30和 S31的处理，与图6中的步骤S10和步骤S11的处理相同，故省略说明。

这样，在热水贮存箱106的热水贮存热量达到了指定值时，燃料电池发电装置100停 止。然后，在发电电力指令模式的停止时刻以外发生停止的实际发电电力指令模式被制 作，从使用供给热水热量预测值中减去了散热量后的热水贮存箱的实际热水贮存箱热量 被进行计算。此外，还根据多个的实际发电电力指令模式、实际的热水贮存箱热量和使 用电量预测值，在让燃料电池发电装置100以各发电电力指令模式工作时，表示热水器 108所需要的燃气量和电气设备104所需要的电的能量的燃料电池系统能量得以计算。

因此，在发电电力指令模式的停止时刻以外，可将燃料电池发电装置100因热水贮存 箱的热水贮存热量达到指定值而被停止的情况考虑在内来计算燃料电池系统能量，从而 可以更高的精确度决定发电电力指令模式。

(第3实施例)

下面，对本发明的第3实施例进行说明。在第2实施例中，当热水贮存箱贮满时，使 燃料电池发电装置100停止。与此相对，第3实施例中，燃料电池发电系统120还包括对热 水贮存箱的热进行散热的散热器，即使在热水贮存箱贮满时，燃料电池发电装置100也不 停止，一边为热水贮存箱散热一边运转。

图9是本发明第3实施例的燃料电池发电系统的整体结构的示意图。图9所示的燃料电 池发电系统120包括燃料电池发电装置100、控制器101、转换器102、电力计103、热水 贮存箱106、备用燃烧器107、供给热水热量计109和散热器130。另外，对图9中与图1所 示的第1实施例的燃料电池发电系统相同的结构省略说明。

散热器130，在热水贮存箱106的热量达到了指定值时，为热水贮存箱106散热，使 热水贮存箱106的热量总是保持固定的值。

下面，对第3实施例的控制器101的结构进行说明。图10是表示第3实施例的控制器 101的结构的方框图。另外，对图10中与图7所示的第2实施例的控制器相同的结构省略说 明。

燃料电池系统能量计算部214，用下述公式(26)计算散热器130的电力损失能量 Radietor_loss(i)[Wh]。

如上述公式(26)所示，燃料电池系统能量计算部214，在热水贮存箱未贮满时 (Qnow_imag(i)≤Qmax)，设散热器130的电力损失能量Radietor_loss(i)为0。而且，燃 料电池系统能量计算部214，在热水贮存箱贮满时(Qnow_imag(i)＞Qmax)，则通过散热 时散热器130所使用的电力[W]乘上了1[h]的值除以电气发电效率，来计算散热器130的电 力损失能量Radietor_loss(i)[Wh]。

另外，散热时散热器130所使用的电力可预先通过实验等求取，预先存储于控制器 101所具备的存储部中。

燃料电池系统能量计算部214，计算燃料电池发电装置100所使用的燃气使用量 G_fc_imag(i)[Wh]和备用燃烧器107所使用的备用燃气使用量G_backup_imag(i)[Wh]。 燃气使用量G_fc_imag(i)用下述公式(27)予以计算。

G_fc_imag(i)＝Pprof_imag(i)(s1，e1)/FC发电效率       …(27)

上述公式(27)中的FC发电效率与在公式(4)中使用的FC发电效率相同。被供给燃料电 池发电装置100的燃气量，可用在启动停止时刻s1、e1以外不发生停止时的发电电力指令 模式Pprof_imag(i)(s1，e1)和FC发电效率，按Pprof_imag(i)(s1，e1)/FC发电效率来进 行计算。

而且，备用燃气使用量G_backup_imag(i)用上述公式(19)予以计算。燃料电池系统 能量计算部214，用下述公式(28)计算从商用电源105购入的买电量e_buy_imag(i)。

上述公式(28)中的电气发电效率与公式(2)中使用的电气发电效率相同。此处，买电 量e_buy_imag(i)可通过发电电力指令模式Pprof_imag(i)(s1，e1)[kWh]和使用电量预测 值Pgene(i)[kWh]的差进行计算。买电量，在Pgene(i)＞Pprof_imag(i)(s1，e1)时，发电 量不足，从而被估计发生买电。反之，在Pgene(i)≤Pprof_real(i)(s1，e1)时，因为不发 生买电，所以买电量为0。通过上述计算而被求出的买电量，是从进行了预测的指定时刻 起向未来过渡指定时间、以小时为单位进行计算而得到的。

燃料电池系统能量计算部214，根据燃气使用量、备用燃气使用量、买电量和电力损 失能量，用下述公式(29)计算燃料电池系统能量Efc(i)[kWh]。

Efc(i)＝G_fc_imag(i)+G_backup_imag(i)+e_buy_imag(i)+Radietor_loss(i)

                                                               …(29)

图11是用来说明第3实施例的控制器101的工作的流程图。图11所示的步骤S41～S45 的处理，因与图8所示的步骤S21～S25的处理相同，故省略其说明。

燃料电池系统能量计算部214，用上述公式(26)计算散热器130的电力损失能量 Radietor_loss(i)[Wh](步骤S46)。

接着，燃料电池系统能量计算部214，根据用上述公式(28)、(19)、(27)和(26)计算出 的燃气使用量、备用燃气使用量、买电量和电力损失能量，用上述公式(29)计算燃料电池 系统能量Efc(i)[kWh](步骤S47)。图11中的步骤S48～S51的处理，因与图8中的步骤 S28～S31的处理相同，故省略其说明。

这样，从使用供给热水热量预测值中减去了散热量后的热水贮存箱106的实际热水贮 存箱热量被进行计算。然后，在热水贮存箱106的热水贮存热量达到了指定值或指定值以 上时进行散热的散热器130所引起的电力损失予以计算，根据多个发电电力指令模式、实 际的热水贮存箱热量、使用电量预测值和电力损失，在让燃料电池发电装置100以各发电 电力指令模式进行工作时，表示热水器108所需要的燃气量和电气设备104所需要的电的 能量的燃料电池系统能量得以计算。

因此，当热水贮存箱贮满时燃料电池发电装置100不停止，而是一边用散热器散热一 边进行运转时，可将因散热器工作所引起的电力损失纳入估计来计算燃料电池系统能 量，从而可以更高的精确度决定发电电力指令模式。

(第4实施例)

下面，对本发明的第4实施例进行说明。在第1～第3实施例中，是向燃料电池发电装 置100指示启动时刻和停止时刻。与此相对，第4实施例中，是在让燃料电池发电装置100 启动和停止的控制模式和使燃料电池发电装置100不停止地进行连续运转的控制模式之间 进行切换。

图12是表示第4实施例的控制器101的结构的方框图。另外，对图12中与图2所示的 第1实施例的控制器相同的结构省略说明。此外，第4实施例的燃料电池发电系统的整体 结构与图1相同。

控制器101包括最佳发电启动停止计算部200、使用电量预测部220、使用供给热水 热量预测部230、电量测量部240、供给热水热量测量部250、切换部270和发电电力调整 部400。

切换部270，在使燃料电池发电装置100启动和停止的启动停止控制模式和使燃料电 池发电装置100不停止地进行连续运转的连续运转控制模式之间进行切换。切换部270具 有日历功能，若判断出到了供给热水量增加的冬季，则将控制模式切换成连续运转控制 模式，若判断出为冬季以外的季节，则将控制模式切换成启动停止控制模式。另外，所 谓冬季是指，例如12月到2月间的期间。

切换部270，在将控制模式切换成连续运转控制模式时，向发电电力调整部400输出 由使用电量预测部220预测到的使用电量预测值和由使用供给热水热量预测部230预测到 的使用供给热水热量预测值。另外，切换部270，在将控制模式切换成启动停止控制模式 时，向最佳发电启动停止计算部200输出由使用电量预测部220预测到的使用电量预测值 和由使用供给热水热量预测部230预测到的使用供给热水热量预测值。

发电电力调整部400，根据由使用电量预测部220预测的使用电量预测值和由使用供 给热水热量预测部230预测的使用供给热水热量预测值，预测从现在的热水贮存热量起被 累计的累计热水贮存热量，调整发电电力使预测到的累计热水贮存热量不超过预先被决 定的最大热水贮存可能热量。

发电电力调整部400包括预测值取得部401、发电指令值设定部402、发电供给热水 负荷计算部403、预测累计热水贮存热量计算部404、热水贮存热量取得部405和发电电 力指令值修正部406。

预测值取得部401，取得由使用电量预测部220预测到的使用电量预测值 Pgene(i)[kWh]和由使用供给热水热量预测部230预测到的使用供给热水热量预测值 Phot(i)[kWh]。

发电指令值设定部402，设定使用电量预测值Pgene(i)[kWh]作为发电电力指令值 Pprof(i)[kWh]的初始值。这相当于未来24小时完全进行以电为主的运转的情况。

发电供水负荷计算部403，计算燃料电池发电装置100按照发电电力指令值 Pprof(i)[kWh]发电时所附带产生的热量即发电供给热水负荷Qgene(i)[kWh]。发电供给 热水负荷Qgene(i)用下述公式(30)进行计算。

Qgene(i)[kWh]＝Pprof(i)[kWh]×(供给热水效率[％]/电气发电效率 [％])  …(30)

预测累计热水贮存热量计算部404，根据发电供给热水负荷Qgene(i)和使用供给热水 热量预测值Phot(i)，用下述公式(31)计算从现在时刻开始到可进行预测的未来24小时的 在热水贮存箱中被加减的热量即预测累计热水贮存热量Qadd(i)[kWh]。

Qadd(i)＝Qgene(i)-Phot(i)+Qadd(i-1)      …(31)

热水贮存热量取得部405，从热水贮存箱106取得热水贮存箱106现在的热水贮存热 量Qnow[kWh]。现在的热水贮存热量Qnow的一般计算方法是，在热水贮存箱106上安装 温度传感器，可通过测量容器内剩余的热水的温度分布来获得。

发电电力指令值修正部406，计算预测累计热水贮存热量Qadd(i)超过热水贮存可能 热量(Qmax-Qnow)的时刻i。此处，Qmax[kWh]为最大热水贮存热量，是取决于热水 贮存箱106大小的固定值。预测累计热水贮存热量Qadd(i)超过热水贮存可能热量(Qmax -Qnow)意味着热水贮存箱106在时刻i贮满。即，发电电力指令值修正部406，判断预测 累计热水贮存热量Qadd(i)是否大于从最大热水贮存热量Qmax中减去了现在的热水贮存 热量Qnow后的值(热水贮存可能热量)。

然后，发电电力指令值修正部406，在预测累计热水贮存热量Qadd(i)大于热水贮存 可能热量(Qmax-Qnow)时，用下述公式(32)修正发电电力指令值Pprof(i)。

Pprof(i)＝Pprof(i)-ΔPprof          …(32)

另外，在上述公式(32)中，ΔPprof为用来修正发电电力指令值Ppro(i)[kWh]的变化 刻度，一般预先设定为足够小的值(固定值)。

通过以上的一系列工作，发电电力指令值Pprof(i)[kWh]被修正为不会使热水贮存箱 106贮满，并最终被发送给燃料电池发电装置100。燃料电池发电装置100进行如下所示 的发电，即使其所发出的电成为从发电电力指令值修正部406输出的发电电力指令值 Pprof(i)[kWh]。

另外，本实施例的预测值取得部211相当于预测值取得单元的一个例子，发电电力调 整部400相当于发电电力调整单元的一个例子，切换部270相当于切换单元的一个例子。

这样，通过预测值取得部211，既有使用电量预测值被取得，所取得的使用电量预测 值被输出给发电电力指令模式制作部212和燃料电池系统能量计算部214，又有使用供给 热水热量预测值被取得，所取得的使用供给热水热量预测值被输出给热水贮存箱热量计 算部215。此外，通过发电电力调整部400，根据使用电量预测值和使用供给热水热量预 测值，从现在的热水贮存热量起被累计的累计热水贮存热量被预测，发电电力被进行调 整，以使所预测的累计热水贮存热量不超过被预先决定的最大热水贮存可能热量。然 后，通过切换部270，使用电量预测值和使用供给热水热量预测值向预测值取得部211和 发电电力调整部400的其中之一方输出。

因此，若使用电量预测值和使用供给热水热量预测值被输出给发电电力调整部400， 则由于根据使用电量预测值和使用供给热水热量预测值，燃料电池发电装置100的发电电 力的调整得以进行，因此，可以预测每户各异的使用电量和使用供给热水量，有效地控 制燃料电池发电装置100的发电电力，其结果可以使燃料电池发电装置100不停止而进行 连续运转。

另外，在本实施例中，是在冬季设定为连续运转控制模式，而在冬季以外设定为启 动停止控制模式，但本发明并不只限定于此。例如，切换部270，可以每月对由供给热水 热量测量部250测量的供给热水热量进行合计，将各月的供给热水热量大于指定值的月设 定为连续运转控制模式，除此以外的月设定为启动停止控制模式。此外，不仅每月，每 周或每日切换控制模式亦可。

(实施例总结)

本发明所提供的燃料电池发电装置的控制装置，利用在使用燃料进行发电供电给电 气设备时所产生的热为热水器提供热水，包括：测量上述电气设备使用的使用电量的电 量测量单元、根据由上述电量测量单元测量到的使用电量，预测从指定的时刻起在指定 的时间内的未来的使用电量的使用电量预测单元、测量上述热水器使用的使用供给热水 热量的供给热水热量测量单元、根据由上述供给热水热量测量单元测量到的使用供给热 水热量，预测从指定的时刻起在指定的时间内的未来的使用供给热水热量的使用供给热 水热量预测单元、根据由上述使用电量预测单元预测的使用电量预测值，制作由上述燃 料电池发电装置的启动时刻和停止时刻的组合而得到的多个发电电力指令模式的发电电 力指令模式制作单元、根据由上述使用供给热水热量预测单元预测的使用供给热水热量 预测值，计算用来贮存利用伴随发电而产生的热被加热的水而供给上述热水器的热水贮 存箱在上述指定的时间内的热水贮存热量的热水贮存箱热量计算单元、根据由上述发电 电力指令模式制作单元制作的上述多个发电电力指令模式、由上述热水贮存箱热量计算 单元计算出的上述热水贮存热量、由上述使用电量预测单元预测的上述使用电量预测 值，在让上述燃料电池发电装置以各发电电力指令模式进行工作的情况下，计算表示上 述热水器所需要的上述燃料和上述电气设备所需要的电的能量的燃料电池系统能量的燃 料电池系统能量计算单元，以及在由上述燃料电池系统能量计算单元计算出的上述多个 发电电力指令模式的每一个的上述燃料电池系统能量之中、让上述燃料电池发电装置以 使上述燃料电池系统能量成为最小的发电电力指令模式进行工作的燃料电池工作单元。

本发明还提供一种燃料电池发电装置的控制方法，用于利用在使用燃料进行发电供 电给电气设备时所产生的热为热水器提供热水，包括以下步骤，测量上述电气设备使用 的使用电量的电量测量步骤、根据在上述电量测量步骤中测量到的使用电量，预测从指 定的时刻起在指定的时间内的未来的使用电量的使用电量预测步骤、测量上述热水器使 用的使用供给热水热量的供给热水热量测量步骤、根据在上述供给热水热量测量步骤中 测量到的使用供给热水热量，预测从指定的时刻起在指定的时间内的未来的使用供给热 水热量的使用供给热水热量预测步骤、根据在上述使用电量预测步骤中预测的使用电量 预测值，制作由上述燃料电池发电装置的启动时刻和停止时刻的组合而得到的多个发电 电力指令模式的发电电力指令模式制作步骤、根据在上述使用供给热水热量预测步骤中 预测的使用供给热水热量预测值，计算用来贮存利用伴随发电而产生的热被加热的水而 供给上述热水器的热水贮存箱在上述指定时间内的热水贮存热量的热水贮存箱热量计算 步骤、根据在上述发电电力指令模式制作步骤中制作的上述多个发电电力指令模式、在 上述热水贮存箱热量计算步骤中计算出的上述热水贮存热量、在上述使用电量预测步骤 中预测的上述使用电量预测值，在让上述燃料电池发电装置以各发电电力指令模式进行 工作的情况下，计算表示上述热水器所需要的上述燃料和上述电气设备所需要的电的能 量的燃料电池系统能量的燃料电池系统能量计算步骤，以及在上述燃料电池系统能量计 算步骤中计算出的上述多个发电电力指令模式的每一个的上述燃料电池系统能量之中、 让上述燃料电池发电装置以使上述燃料电池系统能量成为最小的发电电力指令模式进行 工作的燃料电池工作步骤。

本发明还提供一种燃料电池发电装置的控制程序，用于利用在使用燃料进行发电供 电给电气设备时所产生的热为热水器提供热水，该控制程序使计算机作为以下各单元而 发挥其功能，测量上述电气设备使用的使用电量的电量测量单元、根据由上述电量测量 单元测量到的使用电量，预测从指定的时刻起在指定的时间内的未来的使用电量的使用 电量预测单元、测量上述热水器使用的使用供给热水热量的供给热水热量测量单元、根 据由上述供给热水热量测量单元测量到的使用供给热水热量，预测从指定的时刻起在指 定的时间内的未来的使用供给热水热量的使用供给热水热量预测单元、根据由上述使用 电量预测单元预测的使用电量预测值，制作由上述燃料电池发电装置的启动时刻和停止 时刻的组合而得到的多个发电电力指令模式的发电电力指令模式制作单元、根据由上述 使用供给热水热量预测单元预测的使用供给热水热量预测值，计算用来贮存利用伴随发 电而产生的热被加热的水而供给上述热水器的热水贮存箱在上述指定的时间内的热水贮 存热量的热水贮存箱热量计算单元、根据由上述发电电力指令模式制作单元制作的上述 多个发电电力指令模式、由上述热水贮存箱热量计算单元计算出的上述热水贮存热量、 由上述使用电量预测单元预测的上述使用电量预测值，在让上述燃料电池发电装置以各 发电电力指令模式进行工作的情况下，计算表示上述热水器所需要的上述燃料和上述电 气设备所需要的电的能量的燃料电池系统能量的燃料电池系统能量计算单元，以及在由 上述燃料电池系统能量计算单元计算出的上述多个发电电力指令模式的每一个的上述燃 料电池系统能量之中、让上述燃料电池发电装置以使上述燃料电池系统能量成为最小的 发电电力指令模式进行工作的燃料电池工作单元。

本发明还提供一种记录介质，记录了燃料电池发电装置的控制程序，可由计算机读 取，其中所述燃料电池发电装置的控制程序，用于利用在使用燃料进行发电供电给电气 设备时所产生的热热为热水器提供热水，该燃料电池发电装置的控制程序使计算机作为 以下各单元而发挥其功能，测量上述电气设备使用的使用电量的电量测量单元、根据由 上述电量测量单元测量到的使用电量，预测从指定的时刻起在指定的时间内的未来的使 用电量的使用电量预测单元、测量上述热水器使用的使用供给热水热量的供给热水热量 测量单元、根据由上述供给热水热量测量单元测量到的使用供给热水热量，预测从指定 的时刻起在指定的时间内的未来的使用供给热水热量的使用供给热水热量预测单元、根 据由上述使用电量预测单元预测的使用电量预测值，制作由上述燃料电池发电装置的启 动时刻和停止时刻的组合而得到的多个发电电力指令模式的发电电力指令模式制作单 元、根据由上述使用供给热水热量预测单元预测的使用供给热水热量预测值，计算用来 贮存利用伴随发电而产生的热被加热的水而供给上述热水器的热水贮存箱在上述指定的 时间内的热水贮存热量的热水贮存箱热量计算单元、根据由上述发电电力指令模式制作 单元制作的上述多个发电电力指令模式、由上述热水贮存箱热量计算单元计算出的上述 热水贮存热量、由上述使用电量预测单元预测的上述使用电量预测值，在让上述燃料电 池发电装置以各发电电力指令模式进行工作的情况下，计算表示上述热水器所需要的上 述燃料和上述电气设备所需要的电的能量的燃料电池系统能量的燃料电池系统能量计算 单元，以及在由上述燃料电池系统能量计算单元计算出的上述多个发电电力指令模式的 每一个的上述燃料电池系统能量之中、让上述燃料电池发电装置以使上述燃料电池系统 能量成为最小的发电电力指令模式进行工作的燃料电池工作单元。

采用上述的发明，电气设备使用的使用电量予以测量，根据被测量到的使用电量， 从指定的时刻起在指定的时间内的未来的使用电量得以预测。此外，热水器使用的使用 供给热水热量予以测量，根据被测量到的使用供给热水热量，从指定的时刻起在指定的 时间内的未来的使用供给热水热量得以预测。然后，根据使用电量预测值，由上述燃料 电池发电装置的启动时刻和停止时刻的组合而得到的多个发电电力指令模式被制作，根 据使用供给热水热量预测值，用来贮存利用伴随发电而产生的热被加热的水而供给上述 热水器的热水贮存箱在指定时间内的热水贮存热量被进行计算。根据多个发电电力指令 模式、热水贮存热量和使用电量预测值，在让燃料电池发电装置以各发电电力指令模式 进行工作时，表示热水器所需要的燃料和电气设备所需要的电的能量的燃料电池系统能 量被进行计算。然后，在多个发电电力指令模式的每一个的燃料电池系统能量之中、燃 料电池发电装置以使燃料电池系统能量成为最小的发电电力指令模式进行工作。

因此，在按由上述燃料电池发电装置的启动时刻和停止时刻的组合而得到的多个发 电电力指令模式的每一个计算出的燃料电池系统能量之中、通过求出使燃料电池系统能 量成为最小的发电电力指令模式，让燃料电池发电装置在与其对应的启动时刻启动，并 在停止时刻停止，则可以根据每户各异的使用电力和使用供给热水热量而有效地运转燃 料电池发电装置，从而实现节能化。

此外，上述燃料电池发电装置的控制装置，最好是还包括，根据由上述使用电量预 测单元预测的使用电量预测值和由上述使用供给热水热量预测单元预测的使用供给热水 热量预测值，在不让上述燃料电池发电装置工作的情况下，计算表示上述热水器所需要 的上述燃料和上述电气设备所需要的电的能量的以往系统能量的以往系统能量计算单 元，其中，上述燃料电池工作单元，让上述燃料电池发电装置以从上述以往系统能量计 算单元计算出的上述以往系统能量中，减去了由上述燃料电池系统能量计算单元计算出 的上述多个发电电力指令模式的每一个的上述燃料电池系统能量后的值成为最大的燃料 电池系统能量的发电电力指令模式进行工作。

根据该结构，根据使用电量预测值和使用供给热水热量预测值，在不让燃料电池发 电装置工作时，表示热水器所需要的燃料和电气设备所需要的电的能量的以往系统能量 被进行计算。然后，燃料电池发电装置，以从以往系统能量中减去了各多个发电电力指 令模式的燃料电池系统能量后的值成为最大的燃料电池系统能量的发电电力指令模式进 行工作。

因此，由于从在不让燃料电池发电装置工作时，表示热水器所需要的燃料和电气设 备所需要的电的能量的以往系统能量中，减去在让燃料电池发电装置以多个发电电力指 令模式进行工作时，表示热水器所需要的燃气量和电气设备所需要的电的能量的燃料电 池系统能量，燃料电池发电装置以减得的值为最大的燃料电池系统能量的发电电力指令 模式进行工作，因而可将不让燃料电池发电装置工作的情况考虑在内，从而可更为有效 地运转燃料电池发电装置。

此外，上述燃料电池发电装置的控制装置还最好是，上述使用电量预测单元和上述 使用供给热水热量预测单元，通过神经网络模型预测从指定的时刻起在指定的时间内的 未来的使用电量和使用供给热水热量。

根据该结构，由于在使用电量预测单元，积累从电量测量单元取得的使用电量并用 神经网络模型加以学习，在使用供给热水热量预测单元，积累从供给热水热量测量单元 取得的使用供给热水热量并用神经网络模型加以学习因此，在进行预测时，可预测从指 定的时刻起在指定的时间内的未来的使用电量和使用供给热水量。

此外，上述燃料电池发电装置的控制装置还最好是，上述指定的时刻为0点，上述指 定的时间为24小时。根据该结构，由于通过神经网路模型可预测从0点开始在24小时内的 未来的使用电量和使用供给热水热量，因而可制作1天的发电电力指令模式，并可让燃料 电池发电装置以每日最佳的发电电力指令模式进行工作。

此外，上述燃料电池发电装置的控制装置还最好是，上述以往系统能量计算单元和 上述燃料电池系统能量计算单元计算出的能量为1次能源，计算的范围为上述使用电量预 测单元和上述使用供给热水热量预测单元所预测的指定的时间范围。

根据该结构，由于以往系统能量和燃料电池系统能量被换算为1次能源，因此可以将 电气设备所需要的燃料和电的能量(以往系统能量)，和让燃料电池发电装置按各个多个发 电电力指令模式进行工作时所需要的燃料和电的能量(燃料电池系统能量)作为相同次元的 能源进行计算。

此外，上述燃料电池发电装置的控制装置还最好是，上述燃料电池系统能量计算单 元，在计算上述燃料电池系统能量时，预先求出上述燃料电池发电装置启动所需要的能 量，并加到上述燃料电池系统能量上。

根据该结构，由于在计算燃料电池系统能量时，预先求出燃料电池发电装置启动所 需要的能量，并加到燃料电池系统能量上，因而可将燃料电池发电装置启动时的能量考 虑在内，从而计算燃料电池发电装置使用的更为准确的能量。

此外，上述燃料电池发电装置的控制装置最好是还包括，当上述热水贮存箱的热水 贮存热量达到了指定值时，让上述燃料电池发电装置停止的停止单元，其中，上述发电 电力指令模式制作单元制作在上述停止时刻以外被上述停止单元停止时的实际的发电电 力指令模式，上述热水贮存箱热量计算单元计算从上述使用供给热水热量预测单元预测 的上述使用供给热水热量预测值中减去了散热量的热水贮存箱实际的上述热水贮存热 量，上述燃料电池系统能量计算单元根据由上述发电电力指令模式制作单元制作的上述 多个实际的发电电力指令模式、由上述热水贮存箱热量计算单元计算出的实际的上述热 水贮存热量、由上述使用电量预测单元预测的上述使用电量预测值，在让上述燃料电池 发电装置以各发电电力指令模式进行工作的情况下，计算表示上述热水器所需要的上述 燃料和上述电气设备所需要的电的能量的燃料电池系统能量。

根据该结构，在热水贮存箱的热水贮存热量达到了指定值时，燃料电池发电装置停 止。然后，在发电电力指令模式的停止时刻以外被停止时的实际发电电力指令模式予以 制作，从使用供给热水热量预测值中减去了散热量后的热水贮存箱的实际热水贮存箱热 量被进行计算。此外，根据多个实际的发电电力指令模式、实际的热水贮存热量和使用 电量预测值，在让燃料电池发电装置以各发电电力指令模式进行工作时，表示热水器所 需要的燃料和电气设备所需要的电的能量的燃料电池系统能量予以计算。

因此，在发电电力指令模式的停止时刻以外，可将燃料电池发电装置因热水贮存箱 的热水贮存热量达到指定值而被停止的情况考虑在内来计算燃料电池系统能量，从而可 以更高的精确度决定发电电力指令模式。

此外，上述燃料电池发电装置的控制装置还最好是，上述热水贮存箱热量计算单元 计算从由上述使用供给热水热量预测单元预测的上述使用供给热水热量预测值中减去了 散热量的热水贮存箱实际的上述热水贮存热量，上述燃料电池系统能量计算单元计算在 上述热水贮存箱的热水贮存热量达到了指定值或指定值以上时进行散热的散热器所引起 的电力损失，并根据由上述发电电力指令模式制作单元制作的上述多个发电电力指令模 式、上述热水贮存箱热量计算单元计算出的实际的上述热水贮存热量、上述使用电量预 测单元预测的上述使用电量预测值、由上述散热器引起的电力损失，在让上述燃料电池 发电装置以各发电电力指令模式进行工作的情况下，计算表示上述热水器所需要的上述 燃料和上述电气设备所需要的电的能量的燃料电池系统能量。

根据该结构，从使用供给热水热量预测值中减去了散热量后的热水贮存箱的实际热 水贮存箱热量被计算。然后，在热水贮存箱的热水贮存热量达到了指定值或指定值以上 时进行散热的散热器所引起的电力损失得以计算，根据多个发电电力指令模式、实际的 热水贮存箱热量、使用电量预测值和电力损失，在让燃料电池发电装置以各发电电力指 令模式进行工作时，表示热水器所需要的燃料和电气设备所需要的电的能量的燃料电池 系统能量被进行计算。

因此，当热水贮存箱贮满时燃料电池发电装置不停止，而是一边用散热器散热一边 进行运转时，可将因散热器工作所引起的电力损失纳入估计来计算燃料电池系统能量， 从而可以更高的精确度决定发电电力指令模式。

此外，上述燃料电池发电装置的控制装置最好是还包括，既取得由上述使用电量预 测单元预测的使用电量预测值，并将取得的使用电量预测值输出给上述发电电力指令模 式制作单元和上述燃料电池系统能量计算单元，又取得由上述使用供给热水热量预测单 元预测的使用供给热水热量预测值，并将取得的使用供给热水热量预测值输出给上述热 水贮存箱热量计算单元的预测值取得单元，根据由上述使用电量预测单元预测的使用电 量预测值和由上述使用供给热水热量预测单元预测的使用供给热水热量预测值，预测从 现在的热水贮存热量起被累计的累计热水贮存热量，调整发电电力使预测的累计热水贮 存热量不超过预先决定的最大热水贮存可能热量的发电电力调整单元，将由上述使用电 量预测单元预测的使用电量预测值和由上述使用供给热水热量预测单元预测的使用供给 热水热量预测值向上述预测值取得单元和上述发电电力调整单元的其中之一方输出的切 换单元。

根据该结构，通过预测值取得单元，既有使用电量预测值被取得，所取得的使用电 量预测值被输出给发电电力指令模式制作单元和燃料电池系统能量计算单元，又有使用 供给热水热量预测值被取得，所取得的使用供给热水热量预测值被输出给热水贮存箱热 量计算单元。此外，通过发电电力调整单元，根据使用电量预测值和使用供给热水热量 预测值，从现在的热水贮存热量起被累计的累计热水贮存热量被预测，发电电力被进行 调整，以使所预测的累计热水贮存热量不超过预先决定的最大热水贮存可能热量。然 后，通过切换单元，使用电量预测值和使用供给热水热量预测值向预测值取得单元和发 电电力调整单元的其中之一方输出。

因此，若使用电量预测值和使用供给热水热量预测值被输出给发电电力调整单元， 则由于根据使用电量预测值和使用供给热水热量预测值，燃料电池发电装置的发电电力 的调整得以进行，因此，可以预测每户各异的使用电量和使用供给热水量，有效地控制 燃料电池发电装置的发电电力，其结果可以使燃料电池发电装置不停止而进行连续运 转。

产业上的利用可能性

本发明所涉及的燃料电池发电装置的控制装置、控制方法、控制程序及记录了控制 程序的计算机可读取的记录介质，可按照每户各异的使用电力和使用供给热水热量而有 效地运转燃料电池发电装置，从而实现节能化，可应用于进行电力发电供给电气设备、 并利用同时产生的热为热水器提供热水的燃料电池发电装置的控制装置、控制方法、控 制程序及记录了控制程序的计算机可读取的记录介质。此外，还可利用于具有发动机等 其他发动手段的发电装置等中。