JP5852067B2 - Power supply system - Google Patents
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Description
本発明は、電力供給システムの技術に関する。 The present invention relates to a technology of a power supply system.
従来、商用電源に接続され、負荷に電力を分配する分電盤と、前記商用電源と前記分電盤との間に接続され、前記負荷の消費電力に関する情報を学習する学習機能を有し、当該学習機能に基づいて適宜更新される発電計画に応じて発電可能であって、当該発電した電力を前記分電盤に供給する燃料電池と、電力を充放電可能であって、放電した電力を前記分電盤に供給する蓄電装置と、を具備する電力供給システムの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。 Conventionally, a distribution board that is connected to a commercial power source and distributes power to a load, and a learning function that is connected between the commercial power source and the distribution board and learns information about the power consumption of the load, It is possible to generate electric power according to a power generation plan that is updated as appropriate based on the learning function, a fuel cell that supplies the generated electric power to the distribution board, chargeable / dischargeable electric power, A technology of a power supply system including a power storage device that supplies the distribution board is known. For example, as described in Patent Document 1.
特許文献１に記載の技術（電力融通システム）は、商用電源に接続され、負荷に電力を分配する分電盤（ＤＣ分電盤）と、前記商用電源と前記分電盤との間に接続され、前記負荷の消費電力に関する情報を学習する学習機能を有し、当該学習機能に基づいて適宜更新される発電計画に応じて発電可能であって、当該発電した電力を前記分電盤に供給する燃料電池と、電力を充放電可能であって、放電した電力を前記分電盤に供給する蓄電装置（蓄電池）と、を具備する。 The technology (power interchange system) described in Patent Document 1 is connected to a commercial power supply, and is connected between a distribution board (DC distribution board) that distributes power to a load, and between the commercial power supply and the distribution board. And having a learning function for learning information related to the power consumption of the load, capable of generating power according to a power generation plan that is appropriately updated based on the learning function, and supplying the generated power to the distribution board And a power storage device (storage battery) capable of charging and discharging electric power and supplying the discharged electric power to the distribution board.
このような構成により、特許文献１に記載の技術においては、商用電源からの電力だけでなく、燃料電池や蓄電装置からの電力を分電盤に供給可能とし、これら供給元からの電力により負荷の消費電力をまかなうことができる。また、燃料電池においては、学習機能を実行することにより、負荷の消費電力の電力量が比較的多いときに当該燃料電池で発電された電力を分電盤に供給することができる。 With such a configuration, in the technology described in Patent Document 1, not only electric power from a commercial power supply but also electric power from a fuel cell or a power storage device can be supplied to a distribution board, and load is supplied by electric power from these supply sources. The power consumption can be covered. In the fuel cell, by executing the learning function, the power generated by the fuel cell can be supplied to the distribution board when the amount of power consumed by the load is relatively large.
しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、各機器の配置に起因して所定の問題が生じるおそれがある。 However, in the technique described in Patent Document 1, a predetermined problem may occur due to the arrangement of each device.
以下では、図７から図９を用いて、特許文献１に記載の技術において各機器の配置に起因して生じる所定の問題について説明する。
なお、図７から図９は、特許文献１に記載の技術の構成を適宜簡略化して示すものである。
Below, the predetermined problem resulting from arrangement | positioning of each apparatus in the technique of patent document 1 is demonstrated using FIGS. 7-9.
7 to 9 show the configuration of the technique described in Patent Document 1 in a simplified manner as appropriate.
図７に示す特許文献１に記載の技術（以下では「第一のシステム５０１」と称する。）においては、商用電源１００と分電盤５１０とが第一電力経路５２０を介して接続される。そして、燃料電池５８０が、分電盤５１０よりも上流側に配置される。また、蓄電装置５４０が、燃料電池５８０よりも上流側に配置される。そして、自然エネルギーを利用して発電可能な発電部５３０が、蓄電装置５４０よりも上流側に配置される。
In the technique described in Patent Document 1 shown in FIG. 7 (hereinafter referred to as “
このような第一のシステム５０１においては、燃料電池５８０で発電された電力を分電盤５１０に供給して余剰した電力（余剰電力）が生じた場合に、蓄電装置５４０が燃料電池５８０よりも上流側に配置されているため、当該余剰電力を蓄電装置５４０に充電させることができない。すなわち、第一のシステム５０１においては、燃料電池５８０で発電された電力の全てを有効に活用できないという問題が生じる。
In such a
また、このように第一のシステム５０１において生じる問題を回避するため、図８に示す技術（以下では「第二のシステム５０２」と称する。）が想定される。第二のシステム５０２においては、蓄電装置５４０の配置が第一のシステム５０１と異なる。具体的には、蓄電装置５４０は、分電盤５１０と第二電力経路５５０を介して接続され、分電盤５１０よりも下流側に配置される。
Further, in order to avoid such a problem that occurs in the
このような第二のシステム５０２においては、燃料電池５８０で発電された電力を分電盤５１０に供給して余剰した電力（余剰電力）が生じた場合、当該余剰電力を第二電力経路５５０を介して蓄電装置５４０に供給して充電させることができる。すなわち、燃料電池５８０で発電された電力の全てを有効に活用でき、第一のシステム５０１で生じる問題を回避することができる。
In such a
しかしながら、第二のシステム５０２においては、蓄電装置５４０が放電して分電盤５１０に下流側から当該放電した電力を供給する場合、当該放電した電力が第一電力経路５２０を介さずに分電盤５１０に供給される。ここで、燃料電池５８０は、第一電力経路５２０を流通する電力に関する情報を取得し、当該取得した情報に基づいて負荷の消費電力に関する情報を学習する機能（学習機能）を実行可能に構成される。すなわち、第二のシステム５０２においては、蓄電装置５４０が放電した電力が第一電力経路５２０を介さずに分電盤５１０に供給されるため、燃料電池５８０は学習機能を実行することができない。このように、第二のシステム５０２においては、燃料電池５８０の学習機能が阻害されるという問題が生じる。
However, in the
さらに、第二のシステム５０２においては、発電部５３０で発電された電力を蓄電装置５４０に供給して充電させる場合、当該発電部５３０で発電された電力（直流電力）を一旦交流電力に変換し、その後に再び直流電力に変換させる必要がある。このように、電力を複数回変換させる必要があるため、変換ロスが発生し、効率良く充電を行うことができないという問題が生じる。
Further, in the
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、燃料電池の学習機能が阻害されず、且つ燃料電池で発電された電力の全てを有効に活用することができ、さらには発電部で発電された電力を効率良く充電させることができる電力供給システムを提供することである。 The present invention has been made in view of the above situation, and the problem to be solved is that the learning function of the fuel cell is not hindered and that all the power generated by the fuel cell is effectively utilized. Furthermore, it is to provide a power supply system that can efficiently charge the power generated by the power generation unit.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、請求項１においては、商用電源に接続され、負荷に電力を分配する分電盤と、前記商用電源と前記分電盤との間に接続され、前記負荷の消費電力に関する情報を学習する学習機能を有し、当該学習機能に基づいて適宜更新される発電計画に応じて発電可能であって、当該発電した電力を前記分電盤に供給する燃料電池と、電力を充放電可能であって、放電した電力を前記分電盤に供給する蓄電装置と、前記蓄電装置に接続され、自然エネルギーを利用して発電可能であって、当該発電した電力を前記蓄電装置に供給する発電部と、前記蓄電装置の配置を、前記燃料電池よりも上流側又は前記分電盤よりも下流側のいずれか一方となるように切り替える切り替え手段と、を具備し、前記発電部から前記蓄電装置に直接供給する電力により当該蓄電装置が直流充電し、前記蓄電装置の配置を前記分電盤よりも下流側に切り替えた場合に、当該蓄電装置から放電された電力を下流側から前記分電盤に供給可能であると共に、前記燃料電池が前記分電盤に供給して余剰した電力を前記蓄電装置に供給可能となり、前記蓄電装置の配置を前記燃料電池よりも上流側に切り替えた場合に、当該蓄電装置から放電された電力を前記燃料電池よりも上流側から前記分電盤に供給可能となり、当該供給する電力に基づいて前記燃料電池が前記学習機能を実行可能となるものである。 That is, according to claim 1, a distribution board connected to a commercial power source and distributing power to a load, and connected between the commercial power source and the distribution board, learns information on power consumption of the load. A fuel cell that has a learning function, can generate power according to a power generation plan that is appropriately updated based on the learning function, and that supplies the generated power to the distribution board; A power storage device that supplies the discharged power to the distribution board; and a power generation unit that is connected to the power storage device and is capable of generating power using natural energy and that supplies the generated power to the power storage device. Switching means for switching the arrangement of the power storage device so that it is either upstream from the fuel cell or downstream from the distribution board , and directly from the power generation unit to the power storage device Depending on the power supplied When the power storage device is DC-charged and the arrangement of the power storage device is switched to the downstream side of the distribution board, the power discharged from the power storage device can be supplied to the distribution board from the downstream side. , when the fuel cell becomes possible to supply electric power surplus is supplied to the distribution board to said power storage device, switches the arrangement of the power storage device on the upstream side of the fuel cell, it is discharged from the power storage device The power can be supplied to the distribution board from the upstream side of the fuel cell , and the fuel cell can execute the learning function based on the supplied power.
請求項２においては、前記発電部で発電した電力の全てを前記蓄電装置に供給するものである。 According to a second aspect of the present invention, all the electric power generated by the power generation unit is supplied to the power storage device.
請求項３においては、前記蓄電装置が放電するときに前記燃料電池が発電している場合に、当該蓄電装置の配置を前記分電盤よりも下流側に切り替え、前記蓄電装置が放電するときに前記燃料電池が発電していない場合に、当該蓄電装置の配置を前記燃料電池よりも上流側に切り替えるものである。 According to a third aspect of the present invention, when the fuel cell is generating power when the power storage device is discharged, the arrangement of the power storage device is switched to the downstream side of the distribution board, and the power storage device is discharged. When the fuel cell is not generating power, the arrangement of the power storage device is switched to the upstream side of the fuel cell .
請求項４においては、停電した場合に前記商用電源からの解列が行われる解列器を具備するものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a disconnector for disconnecting from the commercial power source when a power failure occurs.
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
請求項１においては、燃料電池の学習機能が阻害されず、且つ燃料電池で発電された電力の全てを有効に活用することができ、さらには発電部で発電された電力を効率良く充電させることができる。 In claim 1, the learning function of the fuel cell is not hindered, all of the electric power generated by the fuel cell can be used effectively, and furthermore, the electric power generated by the power generation unit is efficiently charged. Can do.
請求項２においては、発電部で発電した電力の全てを蓄電装置で優先的に活用することができる。 In Claim 2, all the electric power generated by the power generation unit can be preferentially utilized by the power storage device.
請求項３においては、燃料電池が発電しているか否かに応じて、燃料電池の学習機能が阻害されず、且つ燃料電池で発電された電力の全てを有効に活用することができ、さらには発電部で発電された電力を効率良く充電させることができる。 In claim 3, depending on whether or not the fuel cell is generating power, the learning function of the fuel cell is not hindered, and all of the power generated by the fuel cell can be used effectively, The electric power generated by the power generation unit can be charged efficiently.
請求項４においては、停電した場合であっても、燃料電池を発電させることができる。 In claim 4, even if a power failure occurs, the fuel cell can generate electric power.
以下では、図１を用いて、本発明に係る「電力供給システム」の一実施形態である電力供給システム１の構成について説明する。
なお、以下の説明において「上流側」及び「下流側」を、商用電源１００からの電力の供給方向に基づいて規定する。
Below, the structure of the electric power supply system 1 which is one Embodiment of the "electric power supply system" concerning this invention is demonstrated using FIG.
In the following description, “upstream side” and “downstream side” are defined based on the supply direction of power from the
電力供給システム１は、住宅に設けられ、商用電源１００や燃料電池８０等からの電力を分電盤１０に供給し、図示せぬ負荷（家庭内負荷）へと供給するものである。電力供給システム１は、商用電源１００と連系動作可能（系統連系可能）に構成される。電力供給システム１は、主として分電盤１０、第一電力経路２０、太陽光発電部３０、蓄電装置４０、第二電力経路５０、第三電力経路６０、第四電力経路７０、燃料電池８０、解列器９０を具備する。
The power supply system 1 is provided in a house, supplies power from the
分電盤１０は、負荷の消費電力に応じて電力の供給元から供給された電力を、当該負荷に分配するものである。分電盤１０は、電力の供給元となる商用電源１００、太陽光発電部３０、燃料電池８０及び蓄電装置４０に所定の経路を介して接続され、これらからの電力が適宜供給される。
The
なお、本実施形態において負荷とは、住宅において電力が消費される電化製品等に接続される回路である。負荷は、例えば部屋ごとや、エアコンのように大きな電力を消費する機器専用のコンセントごとに設けられ、それぞれ分電盤１０に接続される（不図示）。 In addition, in this embodiment, a load is a circuit connected to the electrical appliance etc. in which electric power is consumed in a house. The load is provided, for example, for each room or for each outlet dedicated to a device that consumes a large amount of power such as an air conditioner and is connected to the distribution board 10 (not shown).
第一電力経路２０は、電力が流通可能な経路である。第一電力経路２０は、導線等で構成される。第一電力経路２０は、一側が商用電源１００に接続され、他側が分電盤１０に接続される。このように、商用電源１００と分電盤１０とは、第一電力経路２０を介して電力が流通可能に構成される。
The
太陽光発電部３０は、太陽光（自然エネルギー）を利用して発電する装置である。太陽光発電部３０は、後述する太陽光パネル（ＰＶ）３１等により構成される。太陽光発電部３０は、住宅の屋根の上等の日当たりの良い場所に設置される。太陽光発電部３０は、電力（直流電力）を発電し、当該発電した電力を出力する。
なお、太陽光発電部３０の構成についての詳細な説明は後述する。
The solar
A detailed description of the configuration of the solar
蓄電装置４０は、電力を充電可能であって、当該充電した電力を放電可能な装置である。蓄電装置４０は、後述する蓄電池４４や切り替えスイッチ４１等により構成される。蓄電装置４０は、充電した電力を放電し、分電盤１０に供給することができる。また、蓄電装置４０は、必要に応じて放電する電力の電力量を適宜変更する負荷追従運転可能に構成される。
なお、蓄電装置４０、及び当該蓄電装置４０の切り替えスイッチ４１の構成についての詳細な説明は後述する。
The
A detailed description of the configuration of the
第二電力経路５０は、電力が流通可能な経路である。第二電力経路５０は、導線等で構成される。第二電力経路５０は、一側が蓄電装置４０に接続され、他側が太陽光発電部３０に接続される。このように、蓄電装置４０と太陽光発電部３０とは、第二電力経路５０を介して電力が流通可能に構成される。
The
第三電力経路６０は、電力が流通可能な経路である。第三電力経路６０は、導線等で構成される。第三電力経路６０は、一側が分電盤１０に接続され、他側が蓄電装置４０（より詳細には、蓄電装置４０の切り替えスイッチ４１）に接続される。このように、分電盤１０と蓄電装置４０とは、第三電力経路６０を介して電力が流通可能に構成される。
The
第四電力経路７０は、電力が流通可能な経路である。第四電力経路７０は、導線等で構成される。第四電力経路７０は、一側が第一電力経路２０の中途部（以下では、「第二接続部２２」と称する。）に接続され、他側が蓄電装置４０（より詳細には、蓄電装置４０の切り替えスイッチ４１）に接続される。このように、分電盤１０と蓄電装置４０とは、第一電力経路２０及び第四電力経路７０を介して電力が流通可能に構成される。
The
燃料電池８０は、水素等の供給される燃料を用いて発電する装置である。燃料電池８０は、図示せぬ貯湯ユニットを具備し、発電時に発生する熱を用いて当該貯湯ユニット内で湯を沸かすことができる。燃料電池８０は、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ ： Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）や制御部等により構成される。燃料電池８０は、後述する発電計画に応じて発電し、当該発電した電力を出力する。燃料電池８０は、第一電力経路２０において第二接続部２２と分電盤１０との間（以下では「第一接続部２１」と称する。）に接続される。こうして、燃料電池８０は、発電した電力を、第一電力経路２０を介して分電盤１０に供給することができる。なお、本実施形態では、燃料電池８０が発電している場合、当該燃料電池８０で発電された電力が、他の供給元からの電力に優先して分電盤１０に供給されるように設定される。
The
また、燃料電池８０は、所定の情報（より詳細には、第一電力経路２０を介して分電盤１０に供給される電力の情報）に基づいて負荷の消費電力に関する情報を学習する機能（以下では「学習機能」と称する。）を有する。また、燃料電池８０は、学習機能により学習した情報に基づいて発電計画を適宜更新（作成）することができる。なお、発電計画とは、負荷の消費電力の電力量が比較的多い時間帯及び曜日等を推定し、当該推定した時間帯及び曜日等に発電を行うように燃料電池８０の発電を制御するための計画を指すものである。
Further, the
このように、燃料電池８０が適宜更新される発電計画に応じて発電することにより、負荷の消費電力の電力量が比較的多いときに（最適のタイミングで）当該燃料電池８０で発電された電力を分電盤１０に供給することができる。すなわち、燃料電池８０で発電された電力を効率良く利用することができ、商用電源１００から分電盤１０に供給される電力の電力量（買電量）を減らして電力料金を節約することができる。
Thus, the power generated by the
なお、本実施形態において燃料電池８０は、最大発電量が７００Ｗとなるように設定される。また、本実施形態において燃料電池８０は、メンテナンスや前記貯湯ユニット内の湯量が一定量以上である等の理由により定期的（又は、不定期的）に運転が停止され、当該運転が停止されている間は発電が行われないように設定される。
In the present embodiment, the
また、燃料電池８０は、当該燃料電池８０で発電された電力以外の、第一電力経路２０を介して分電盤１０に供給される電力に関する情報を取得可能に構成される。そして、燃料電池８０は、当該取得した情報と、自らが発電した電力に関する情報と、により、分電盤１０に供給される電力（すなわち、負荷の消費電力）に関する情報を取得（算出）可能に構成される。こうして、燃料電池８０は、負荷の消費電力に関する情報を取得すると共に学習し、当該学習した情報に基づいて発電計画を適宜更新（作成）することができる。
Further, the
解列器９０は、電力供給システム１を商用電源１００から解列させるものである。解列器９０は、第一電力経路２０において第二接続部２２よりも上流側に接続される。解列器９０は、通常時（停電していないとき）には、オンとされる。解列器９０がオンとされると、電力供給システム１は、商用電源１００と連系動作可能（系統連系可能）となる。一方、解列器９０は、非常時（停電したとき）には、オフとされる。解列器９０がオフとされると、商用電源１００から電力供給システム１が解列され、電力供給システム１は商用電源１００と連系動作不能（系統連系不能）となる。
The
以下では、蓄電装置４０が有する切り替えスイッチ４１の構成について詳細に説明する。
Below, the structure of the changeover switch 41 which the
切り替えスイッチ４１は、分電盤１０と蓄電装置４０との電力の流通の可否及び方向を切り替えるものである。切り替えスイッチ４１は、第三電力経路６０及び第四電力経路７０と、蓄電装置４０と、の接続部に設けられる。
The change-over switch 41 is used to switch the power distribution and the direction between the
より詳細には、切り替えスイッチ４１において、第三電力経路６０側の接点４６及び第四電力経路７０側の接点４７が両方ともオフとされた場合には、分電盤１０と蓄電装置４０とは接続されない。すなわち、第三電力経路６０側の接点４６及び第四電力経路７０側の接点４７が両方ともオフとされた場合には、分電盤１０と蓄電装置４０とは、電力の流通が不能な状態に切り替えられる。
More specifically, in the changeover switch 41, when both the
また、切り替えスイッチ４１において、第三電力経路６０側の接点４６がオンとされて第四電力経路７０側の接点４７がオフとされた場合には、分電盤１０と蓄電装置４０とが第三電力経路６０を介して接続される。すなわち、第三電力経路６０側の接点４６がオンとされて第四電力経路７０側の接点４７がオフとされた場合には、分電盤１０と蓄電装置４０とが第三電力経路６０を介して電力の流通が可能な状態に切り替えられる。なお、かかる場合には、蓄電装置４０は、分電盤１０の下流側に位置することとなる。
Further, in the changeover switch 41, when the
また、切り替えスイッチ４１において、第四電力経路７０側の接点４７がオンとされて第三電力経路６０側の接点４６がオフとされた場合には、分電盤１０と蓄電装置４０とが第一電力経路２０、第四電力経路７０及び切り替えスイッチ４１を介して接続される。すなわち、第四電力経路７０側の接点４７がオンとされて第三電力経路６０側の接点４６がオフとされた場合には、分電盤１０と蓄電装置４０とが第一電力経路２０及び第四電力経路７０を介して電力の流通が可能な状態に切り替えられる。なお、かかる場合には、蓄電装置４０は、分電盤１０の上流側に位置することとなる。
Further, in the changeover switch 41, when the
このように、蓄電装置４０が有する切り替えスイッチ４１は、当該蓄電装置４０の配置を、分電盤１０よりも上流側又は下流側のいずれか一方となるように切り替えることができる。
As described above, the changeover switch 41 included in the
以下では、通常時（停電していないとき）における電力供給システム１の電力の供給態様について簡単に説明する。 Below, the supply mode of the electric power of the electric power supply system 1 at the time of normal (when there is no power failure) is demonstrated easily.
なお、太陽光発電部３０や、燃料電池８０、蓄電装置４０（切り替えスイッチ４１）、解列器９０は、それぞれ図示せぬ制御装置に接続され、当該制御装置により各種の情報が管理されると共に電力の流通方向の変更等の各種の動作が制御される。
The solar
商用電源１００からの電力は、第一電力経路２０を介して分電盤１０に供給される。また、燃料電池８０で発電された電力は、第一電力経路２０を介して分電盤１０に供給される。こうして、住宅等の居住者は、商用電源１００や燃料電池８０からの電力によって、照明を点灯させたり調理器具やエアコンを使用したりすることができる。また、商用電源１００からの電力や燃料電池８０で発電された電力と同様に、太陽光発電部３０で発電された電力も、所定の経路を介して分電盤１０に供給することができる。
Electric power from the
このように、分電盤１０で負荷に分配される電力（負荷の消費電力）は、商用電源１００からの電力だけでなく、燃料電池８０で発電された電力や太陽光発電部３０で発電された電力を用いてまかなうことができる。これにより、商用電源１００から分電盤１０に供給される電力の電力量（買電量）を減らし、電力料金を節約することができる。
As described above, the power (load power consumption) distributed to the load by the
また、負荷の消費電力が燃料電池８０で発電された電力だけでまかなえ、且つ当該燃料電池８０で発電された電力に余剰した電力（余剰電力）が生じる場合には、当該余剰電力を商用電源１００に逆潮流させて売電することができる。また、負荷の消費電力が燃料電池８０で発電された電力だけでまかなえる場合には、太陽光発電部３０で発電された電力を商用電源１００に逆潮流させて売電することができる。これにより、電力料金を節約することができ、経済的な利益を得ることができる。
Further, when the power consumption of the load can be provided only by the power generated by the
また、商用電源１００からの電力及び燃料電池８０で発電された電力は、第一電力経路２０、分電盤１０及び第三電力経路６０を介して蓄電装置４０に供給して充電させることもできる。そして、蓄電装置４０に充電された電力は、必要に応じて放電され、後述する所定の経路を介して分電盤１０に供給される。こうして、蓄電装置４０の充放電により負荷の消費電力をまかなうことができるため、商用電源１００から分電盤１０に供給される電力の電力量（買電量）を減らし、電力料金を節約することができる。また、商用電源１００からの電力や燃料電池８０で発電された電力と同様に、太陽光発電部３０で発電された電力も、第二電力経路５０を介して分電盤１０に供給して充電させることができる。
Further, the power from the
以下では、前述した電力供給システム１の電力の供給態様のうち、蓄電装置４０の充放電に関する電力の供給態様について詳細に説明する。
Below, the electric power supply aspect regarding charging / discharging of the
まず、図２を用いて、蓄電装置４０の充放電に関する電力の供給態様のうち、蓄電装置４０に電力を充電させる場合における電力の供給態様について説明する。
First, of the power supply modes related to charging / discharging of the
図２に示すように、蓄電装置４０に電力を充電させる場合における電力の供給態様においては、切り替えスイッチ４１が、第三電力経路６０側の接点４６がオンとされて第四電力経路７０側の接点４７がオフとされる。すなわち、蓄電装置４０に電力を充電させる場合における電力の供給態様においては、分電盤１０と蓄電装置４０とが第三電力経路６０を介して電力の流通が可能な状態に切り替えられる。こうして、蓄電装置４０は、分電盤１０よりも下流側に接続されることとなる。
As shown in FIG. 2, in the power supply mode when the
このような構成により、例えば燃料電池８０で発電された電力を分電盤１０に供給して余剰した電力（余剰電力）が生じた場合には、当該余剰電力を、第三電力経路６０を介して蓄電装置４０に供給して充電させることができる。すなわち、燃料電池８０で発電された電力の全てを有効活用することができる。
With such a configuration, for example, when surplus power (surplus power) is generated by supplying power generated by the
なお、図２においては、燃料電池８０で発電された電力だけを蓄電装置４０に供給している状態を示しているが、商用電源１００からの電力及び太陽光発電部３０で発電された電力も同様に、蓄電装置４０に供給して充電させることができる。
2 shows a state where only the electric power generated by the
次に、蓄電装置４０の充放電に関する電力の供給態様のうち、蓄電装置４０から電力を放電させる場合における電力の供給態様について説明する。
Next, among the power supply modes related to charging / discharging of the
なお、蓄電装置４０から電力を放電させる場合における電力の供給態様は、燃料電池８０が発電しているか否かに応じて異なる供給態様となる。
より詳細には、蓄電装置４０から電力を放電させる場合における電力の供給態様は、燃料電池８０が発電している場合の供給態様（以下では「第一供給態様」と称する。）と、燃料電池８０が発電していない場合の供給態様（以下では「第二供給態様」と称する。）と、に区分けされる。
Note that the power supply mode in the case of discharging power from the
More specifically, the power supply mode when discharging power from the
以下では、蓄電装置４０から電力を放電させる場合における電力の供給態様のうち第一供給態様について詳細に説明する。
Below, the 1st supply aspect is demonstrated in detail among the supply aspects of the electric power in the case of discharging electric power from the
図３に示すように、第一供給態様においては、切り替えスイッチ４１が、第三電力経路６０側の接点４６がオンとされて第四電力経路７０側の接点４７がオフとされる。すなわち、第一供給態様においては、分電盤１０と蓄電装置４０とが第三電力経路６０を介して電力の流通が可能な状態に切り替えられる。こうして、蓄電装置４０は、分電盤１０よりも下流側に接続されることとなる。
As shown in FIG. 3, in the first supply mode, in the changeover switch 41, the
そして、まず燃料電池８０で発電された電力が、第一電力経路２０を介して分電盤１０に供給される。そして、燃料電池８０から供給された電力だけでは負荷の消費電力がまかなえない場合（すなわち、負荷の消費電力の電力量が燃料電池８０の最大発電量の７００Ｗ以上である場合）には、不足する電力（不足電力）を補うための電力が、蓄電装置４０から分電盤１０に供給される。
First, the power generated by the
具体的には、前記不足電力が生じた場合、蓄電装置４０は、前記不足電力の電力量に相当する電力量の電力を放電する。そして、蓄電装置４０から放電された電力は、第三電力経路６０を介して、下流側から分電盤１０に供給される。なお、蓄電装置４０から放電された電力だけでは不足電力をまかなえない場合には、商用電源１００からの電力がさらに分電盤１０に供給される。
Specifically, when the shortage of power occurs, the
なお、燃料電池８０は、当該燃料電池８０で発電された電力以外の、第一電力経路２０を介して分電盤１０に供給される電力に関する情報を取得可能に構成される。すなわち、燃料電池８０は、商用電源１００からの電力が第一電力経路２０を介して分電盤１０に供給された場合に、当該供給された電力に関する情報を取得することができる。これにより、燃料電池８０は、当該取得した情報と、自らが発電した電力に関する情報と、により、分電盤１０に供給された電力（負荷の消費電力）に関する情報を取得することができる。例えば商用電源１００からの電力が第一電力経路２０を介して分電盤１０に供給された場合には、燃料電池８０は、負荷の消費電力の電力量が少なくとも（当該燃料電池８０の最大発電量である）７００Ｗ以上であるとの情報を取得（学習）することができる。
The
こうして、燃料電池８０は、前記学習した時間帯及び曜日においての負荷の消費電力に関する情報（すなわち、負荷の消費電力の電力量が少なくとも７００Ｗ以上であり、前記学習した時間帯及び曜日においては最大発電量の電力を発電すれば良いとの情報）を学習することができる。このように、第一供給態様において、燃料電池８０は、負荷の消費電力に関する情報を学習でき、学習機能が阻害されない。
In this way, the
以下では、蓄電装置４０から電力を放電させる場合における電力の供給態様のうち第二供給態様について詳細に説明する。
Below, a 2nd supply aspect is demonstrated in detail among the supply aspects of the electric power in the case of discharging electric power from the
図４に示すように、第二供給態様においては、切り替えスイッチ４１が、第四電力経路７０側の接点４７がオンとされて第三電力経路６０側の接点４６がオフとされる。すなわち、第二供給態様においては、分電盤１０と蓄電装置４０とが第一電力経路２０及び第四電力経路７０を介して電力の流通が可能な状態に切り替えられる。こうして、蓄電装置４０は、分電盤１０よりも上流側に接続されることとなる。
As shown in FIG. 4, in the second supply mode, in the changeover switch 41, the
そして、蓄電装置４０は、負荷の消費電力の電力量に相当する電力量の電力を放電する。そして、蓄電装置４０から放電された電力は、第四電力経路７０及び第一電力経路２０を介して、上流側から分電盤１０に供給される。そして、蓄電装置４０から供給された電力だけでは負荷の消費電力がまかなえない場合には、不足する電力（不足電力）を補うための電力が、商用電源１００から分電盤１０に上流側から供給される。
And the
なお、燃料電池８０は、当該燃料電池８０で発電された電力以外の、第一電力経路２０を介して分電盤１０に供給される電力に関する情報を取得可能に構成される。すなわち、燃料電池８０は、蓄電装置４０からの電力が第四電力経路７０及び第一電力経路２０を介して分電盤１０に供給された場合、さらには商用電源１００からの電力が第一電力経路２０を介して分電盤１０に供給された場合に、当該供給された電力に関する情報を取得することができる。これにより、燃料電池８０は、当該取得した情報と、自らが発電した電力に関する情報（すなわち、発電していないとの情報）と、により、分電盤１０に供給された電力（負荷の消費電力）に関する情報を取得することができる。
The
こうして、燃料電池８０は、前記学習した時間帯及び曜日においての負荷の消費電力に関する情報を学習することができる。このように、第二供給態様において、燃料電池８０は、負荷の消費電力に関する情報を学習でき、学習機能が阻害されない。
Thus, the
なお、蓄電装置４０から供給された電力だけでは負荷の消費電力がまかなえない場合には、不足する電力（不足電力）を補うための電力として、太陽光発電部３０で発電された電力を用いることもできる。このような場合、太陽光発電部３０で発電された電力は、蓄電装置４０からの電力と同様に、第四電力経路７０及び第一電力経路２０を介して、上流側から分電盤１０に供給される。すなわち、第二供給態様において、太陽光発電部３０で発電された電力が分電盤１０に供給された場合であっても、燃料電池８０は、負荷の消費電力に関する情報を学習でき、学習機能が阻害されない。
In addition, when the power consumption of the load cannot be provided only by the power supplied from the
このように、電力供給システム１においては、蓄電装置４０から電力を放電させる場合に、燃料電池８０が発電している状態、又は発電していない状態であっても、電力の供給態様を切り替えることにより、燃料電池８０の学習機能が阻害されることを防止することができる。
Thus, in the power supply system 1, when the power is discharged from the
以下では、図５を用いて、停電したときにおける電力供給システム１の電力の供給態様について説明する。 Below, the supply aspect of the electric power of the electric power supply system 1 at the time of a power failure is demonstrated using FIG.
図５に示すように、停電したときには解列器９０がオフとされ、商用電源１００から電力供給システム１が解列され、当該電力供給システム１は商用電源１００と連系動作不能（系統連系不能）となる。ここで、燃料電池８０は、停電したときに商用電源１００と連系動作可能（系統連系可能）な状態であるならば、運転不能となるように設定される。しかしながら、本実施形態においては、停電したときに電力供給システム１が商用電源１００と連系動作不能（系統連系不能）となるため、停電していないときと同様に燃料電池８０が運転可能となる。このように、停電したときであっても燃料電池８０を運転させて発電させることができ、利便性を向上させることができる。
As shown in FIG. 5, when a power failure occurs, the
また、図５に示すように、停電したときであっても、蓄電装置４０から電力を放電させる場合における電力の供給態様が第二供給態様となる。すなわち、停電したときであっても、燃料電池８０は負荷の消費電力に関する情報を学習でき、学習機能が阻害されない。
Further, as shown in FIG. 5, even when a power failure occurs, the power supply mode when discharging power from the
また、本実施形態においては、停電したときに蓄電装置４０から放電させる電力が２００Ｖとなるように設定される。これにより、一般的なエアコン等の消費電力量の比較的大きな電化製品や燃料電池８０を運転させることができる。ここで、蓄電装置４０から放電させる電力を２００Ｖに変換することは、変換効率が良くないものである。しかしながら、蓄電装置４０は、後述するように、太陽光発電部３０で発電された（直流）電力を効率良く充電することができるため、長時間継続して電力を放電させることができる。このように、停電したときに、使用する機器（電化製品や燃料電池８０等）の選択肢を多くすることができる。
Moreover, in this embodiment, it sets so that the electric power discharged from the
以下では、図６を用いて、太陽光発電部３０及び蓄電装置４０の構成について詳細に説明する。
Below, the structure of the solar
太陽光発電部３０は、太陽光パネル（ＰＶ ： Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）３１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２と、を有する。
The solar
太陽光パネル３１は、太陽光により直流電力を発生させるものである。太陽光パネル３１は、発生した直流電力を出力する。太陽光パネル３１は、電力の出力側がＤＣ／ＤＣコンバータ３２に接続される。こうして、太陽光パネル３１で発生した直流電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２に入力される。
The
ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、太陽光パネル３１から最大の電力が取り出せるよう、当該太陽光パネル３１から入力される直流電力を所定の電圧に変換する制御を行うものである。ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、所定の電圧に変換した直流電力を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、電力の出力側が第二電力経路５０を介して蓄電装置４０（より詳細には、蓄電装置４０における、ＡＣ／ＤＣコンバータ４２とＤＣ／ＤＣコンバータ４３との間）に接続される。こうして、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、所定の電圧に変換した直流電力を、蓄電装置４０のＡＣ／ＤＣコンバータ４２又はＤＣ／ＤＣコンバータ４３に出力する。
The DC /
このように、太陽光発電部３０で発電された電力の全ては、蓄電装置４０（より詳細には、ＡＣ／ＤＣコンバータ４２又はＤＣ／ＤＣコンバータ４３）に一旦供給される。これにより、太陽光発電部３０で発電された電力の全てを蓄電装置４０で優先的に活用することができる。具体的には、太陽光発電部３０で発電された電力は、蓄電装置４０の必要に応じて、後述するように蓄電池４４に充電させたり、当該蓄電装置４０から出力させて売電させたりすることができる。
Thus, all the electric power generated by the solar
蓄電装置４０は、前述した切り替えスイッチ４１の他に、ＡＣ／ＤＣコンバータ４２と、蓄電池４４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３と、を有する。
The
ＡＣ／ＤＣコンバータ４２は、いわゆる双方向コンバータである。ＡＣ／ＤＣコンバータ４２は、蓄電装置４０において、切り替えスイッチ４１とＤＣ／ＤＣコンバータ４３との間に接続される。
The AC /
ＡＣ／ＤＣコンバータ４２は、分電盤１０から蓄電装置４０に交流電力が供給された場合に、当該供給された交流電力を直流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣコンバータ４２は、変換した直流電力を出力する。ＡＣ／ＤＣコンバータ４２は、直流電力の出力側がＤＣ／ＤＣコンバータ４３と接続される。こうして、ＡＣ／ＤＣコンバータ４２で変換された直流電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３に入力される。
When AC power is supplied from the
また、ＡＣ／ＤＣコンバータ４２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３で変換された直流電力が入力された場合に、当該直流電力を交流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣコンバータ４２は、変換した交流電力を出力する。ＡＣ／ＤＣコンバータ４２は、交流電力の出力側が切り替えスイッチ４１と接続される。こうして、ＡＣ／ＤＣコンバータ４２で変換された交流電力は、切り替えスイッチ４１により所定の経路を介して分電盤１０に供給される。
In addition, when the DC power converted by the DC /
なお、ＡＣ／ＤＣコンバータ４２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３で変換された直流電力が入力された場合だけでなく、太陽光発電部３０から蓄電装置４０に直流電力が供給され、且つ当該直流電力を蓄電池４４で充電せずに出力する場合にも、当該直流電力を交流電力に変換する。
Note that the AC /
蓄電池４４は、電力を充放電可能に構成されるものである。蓄電池４４は、本実施形態においては、リチウムイオン電池により構成される。 The storage battery 44 is configured to be able to charge and discharge electric power. In this embodiment, the storage battery 44 is constituted by a lithium ion battery.
ＤＣ／ＤＣコンバータ４３は、蓄電池４４の充放電の制御を行うものである。ＤＣ／ＤＣコンバータ４３は、いわゆる双方向コンバータである。ＤＣ／ＤＣコンバータ４３は、蓄電装置４０において、ＡＣ／ＤＣコンバータ４２と蓄電池４４との間に接続される。
The DC /
ＤＣ／ＤＣコンバータ４３は、蓄電池４４の放電の制御を行う場合、蓄電池４４に充電された電力を、放電に適した所定の電圧に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４３は、変換した直流電力を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４３は、電力の出力側がＡＣ／ＤＣコンバータ４２と接続される。こうして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３で変換された電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ４２に入力される。
When controlling the discharge of the storage battery 44, the DC /
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３は、蓄電池４４の充電の制御を行う場合、ＡＣ／ＤＣコンバータ４２又は太陽光発電部３０（より詳細には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２）からの直流電力を、蓄電池４４の充電状況に応じた最適な電圧に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４３は、変換した直流電力を、蓄電池４４に充電させる。
Further, when the DC /
このように、電力供給システム１においては、太陽光発電部３０で発電された直流電力を、蓄電装置４０に直接供給して充電（ＤＣ充電）させることができる。これにより、太陽光発電部３０で発電された直流電力を交流電力に変換するためのパワーコンディショナ等を設ける必要がないため、本システムの構成を簡略化することができる。また、太陽光発電部３０で発電された直流電力を、一旦交流電力に変換し、その後に再び直流電力に変換させる必要が無い。すなわち、電力を複数回変換させる必要がないため、変換ロスが発生することを防止することができる。こうして、太陽光発電部３０で発電された直流電力を、効率良く蓄電装置４０に充電させることができる。
Thus, in the power supply system 1, the DC power generated by the solar
以上のように、電力供給システム１は、
商用電源１００に接続され、負荷に電力を分配する分電盤１０と、
前記商用電源１００と前記分電盤１０との間に接続され、前記負荷の消費電力に関する情報を学習する学習機能を有し、当該学習機能に基づいて適宜更新される発電計画に応じて発電可能であって、当該発電した電力を前記分電盤１０に供給する燃料電池８０と、
電力を充放電可能であって、放電した電力を前記分電盤１０に供給する蓄電装置４０と、
前記蓄電装置４０に接続され、自然エネルギー（太陽光）を利用して発電可能であって、当該発電した電力を前記蓄電装置４０に供給する太陽光発電部３０（発電部）と、
前記蓄電装置４０の配置を、前記分電盤よりも上流側又は下流側のいずれか一方となるように切り替える切り替えスイッチ４１（切り替え手段）と、
を具備し、
前記太陽光発電部３０から前記蓄電装置４０に直接供給する電力により当該蓄電装置４０が直流充電（ＤＣ充電）し、
前記蓄電装置４０の配置を前記分電盤１０よりも下流側に切り替えた場合に、当該蓄電装置４０から放電された電力を下流側から前記分電盤１０に供給可能であると共に、前記燃料電池８０が前記分電盤１０に供給して余剰した電力を前記蓄電装置４０に供給可能となり、
前記蓄電装置４０の配置を前記分電盤１０よりも上流側に切り替えた場合に、当該蓄電装置４０から放電された電力を上流側から前記分電盤１０に供給可能となり、当該供給する電力に基づいて前記燃料電池８０が前記学習機能を実行可能となるものである。
As described above, the power supply system 1 is
A
Connected between the
A
A solar power generation unit 30 (power generation unit) connected to the
A change-over switch 41 (switching means) for switching the arrangement of the
Comprising
The
When the arrangement of the
When the arrangement of the
このような構成により、燃料電池８０の学習機能が阻害されず、且つ燃料電池８０で発電された電力の全てを有効に活用することができ、さらには太陽光発電部３０で発電された電力を効率良く充電させることができる。
With such a configuration, the learning function of the
また、電力供給システム１は、
前記太陽光発電部３０で発電した電力の全てを前記蓄電装置４０に供給するものである。
In addition, the power supply system 1
All of the electric power generated by the solar
このような構成により、太陽光発電部３０で発電した電力の全てを蓄電装置４０で優先的に活用することができる。
With such a configuration, all of the electric power generated by the solar
また、電力供給システム１は、
前記蓄電装置４０が放電するときに前記燃料電池８０が発電している場合に、当該蓄電装置４０の配置を前記分電盤１０よりも下流側に切り替え、
前記蓄電装置４０が放電するときに前記燃料電池８０が発電していない場合に、当該蓄電装置４０の配置を前記分電盤１０よりも上流側に切り替えるものである。
In addition, the power supply system 1
When the
In the case where the
このような構成により、燃料電池８０が発電しているか否かに応じて、燃料電池８０の学習機能が阻害されず、且つ燃料電池８０で発電された電力の全てを有効に活用することができ、さらには太陽光発電部３０で発電された電力を効率良く充電させることができる。
With such a configuration, depending on whether or not the
また、電力供給システム１は、
停電した場合に前記商用電源１００からの解列が行われる解列器９０を具備するものである。
In addition, the power supply system 1
A
このような構成により、停電した場合であっても、燃料電池８０を発電させることができる。
With such a configuration, even when a power failure occurs, the
なお、本実施形態において、電力供給システム１は住宅に設けられる構成としたが、この構成に限定するものではない。例えば、電力供給システム１は、事務所や公共施設等の建物に設けられる構成としてもよい。 In addition, in this embodiment, although the electric power supply system 1 was set as the structure provided in a house, it is not limited to this structure. For example, the power supply system 1 may be configured in a building such as an office or a public facility.
また、本実施形態において、太陽光発電部３０にて自然エネルギーとして太陽光を利用する構成としたが、本発明に係る「発電部」は、これに限定するものではない。利用する自然エネルギーは、例えば水力、風力、潮力等であってもよい。
Moreover, in this embodiment, although it was set as the structure which utilizes sunlight as natural energy in the solar
また、本実施形態において、燃料電池８０の最大発電量は７００Ｗとなるように設定される構成としたが、これに限定するものではない。例えば、燃料電池８０の最大発電量は７５０Ｗ等でもよく、任意の発電量に設定可能な構成としてもよい。
In the present embodiment, the maximum power generation amount of the
また、本実施形態においては、太陽光発電部３０がＤＣ／ＤＣコンバータ３２を有する構成としたが、当該ＤＣ／ＤＣコンバータ３２を有さない構成とすることもできる。
Moreover, in this embodiment, although the solar
また、本実施形態において燃料電池８０は、本発明に係る「燃料電池」の一実施形態である。本発明に係る「燃料電池」は、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ ： Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）に限定するものではなく、学習機能を有するものであればよい。
In the present embodiment, the
１ 電力供給システム
１０ 分電盤
３０ 太陽光発電部
４０ 蓄電装置
４１ 切り替えスイッチ
８０ 燃料電池
９０ 解列器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記商用電源と前記分電盤との間に接続され、前記負荷の消費電力に関する情報を学習する学習機能を有し、当該学習機能に基づいて適宜更新される発電計画に応じて発電可能であって、当該発電した電力を前記分電盤に供給する燃料電池と、
電力を充放電可能であって、放電した電力を前記分電盤に供給する蓄電装置と、
前記蓄電装置に接続され、自然エネルギーを利用して発電可能であって、当該発電した電力を前記蓄電装置に供給する発電部と、
前記蓄電装置の配置を、前記燃料電池よりも上流側又は前記分電盤よりも下流側のいずれか一方となるように切り替える切り替え手段と、
を具備し、
前記発電部から前記蓄電装置に直接供給する電力により当該蓄電装置が直流充電し、
前記蓄電装置の配置を前記分電盤よりも下流側に切り替えた場合に、当該蓄電装置から放電された電力を下流側から前記分電盤に供給可能であると共に、前記燃料電池が前記分電盤に供給して余剰した電力を前記蓄電装置に供給可能となり、
前記蓄電装置の配置を前記燃料電池よりも上流側に切り替えた場合に、当該蓄電装置から放電された電力を前記燃料電池よりも上流側から前記分電盤に供給可能となり、当該供給する電力に基づいて前記燃料電池が前記学習機能を実行可能となる、
ことを特徴とする電力供給システム。 A distribution board connected to a commercial power source and distributing power to the load;
It is connected between the commercial power supply and the distribution board, has a learning function for learning information on the power consumption of the load, and can generate power according to a power generation plan that is updated appropriately based on the learning function. A fuel cell for supplying the generated power to the distribution board;
A power storage device capable of charging and discharging electric power and supplying the discharged electric power to the distribution board;
A power generation unit connected to the power storage device, capable of generating power using natural energy, and supplying the generated power to the power storage device;
Switching means for switching the arrangement of the power storage device to be either upstream from the fuel cell or downstream from the distribution board ;
Comprising
The power storage device is DC-charged by power supplied directly from the power generation unit to the power storage device,
When the arrangement of the power storage device is switched to the downstream side of the distribution board, the power discharged from the power storage device can be supplied from the downstream side to the distribution board, and the fuel cell is connected to the distribution board. The surplus power supplied to the panel can be supplied to the power storage device,
When switching the arrangement of the power storage device on the upstream side of the fuel cell, the electric power discharged from the power storage device allows supplying to the distribution board from an upstream side of the fuel cell, to the power supplied The fuel cell can perform the learning function based on
A power supply system characterized by that.
ことを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。 Supplying all of the power generated by the power generation unit to the power storage device;
The power supply system according to claim 1.
前記蓄電装置が放電するときに前記燃料電池が発電していない場合に、当該蓄電装置の配置を前記燃料電池よりも上流側に切り替える、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力供給システム。 When the fuel cell is generating power when the power storage device is discharged, the arrangement of the power storage device is switched to the downstream side of the distribution board,
When the fuel cell is not generating power when the power storage device is discharged, the arrangement of the power storage device is switched to the upstream side of the fuel cell .
The power supply system according to claim 1, wherein the power supply system is a power supply system.
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電力供給システム。 A disconnector that disconnects from the commercial power source in the event of a power failure;
The power supply system according to any one of claims 1 to 3, wherein
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