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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023106855
(43)【公開日】2023-08-02
(54)【発明の名称】水素システム運転計画装置
(51)【国際特許分類】
H02J 3/00 20060101AFI20230726BHJP
H02J 3/38 20060101ALI20230726BHJP
H01M 8/04 20160101ALN20230726BHJP
H01M 8/0656 20160101ALN20230726BHJP
【ＦＩ】
H02J3/00 170
H02J3/38 170
H01M8/04 Z
H01M8/0656
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022007828
(22)【出願日】2022-01-21
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）２０１６年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「水素社会構築技術開発事業／水素エネルギーシステム技術開発／再エネ利用水素システムの事業モデル構築と大規模実証に係る技術開発」委託事業、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】317015294
【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001092
【氏名又は名称】弁理士法人サクラ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】秋葉 剛史
(72)【発明者】
【氏名】田丸 慎悟
(72)【発明者】
【氏名】山根 史之
(72)【発明者】
【氏名】馬場 隼祐
【テーマコード（参考）】
5G066
5H127
【Ｆターム（参考）】
5G066AA03
5G066HB07
5H127AB23
5H127AB27
5H127BA14
5H127BA22
(57)【要約】 （修正有）
【課題】水素システムにおいて効率的な運転を実現する運転計画を的確に作成可能な水素システム運転計画装置を提供する。
【解決手段】電力を用いて水素を製造する水素製造装置を備える水素システムの運転を計画する水素システム運転計画装置２００は、水素システムにおける電力の需要に関するＤＲ指令が入力され、入力されたＤＲ指令を第１のＤＲグループと第１のＤＲグループよりも優先度が低い第２のＤＲグループとに分類する分類部２１０と、第１のＤＲグループに分類されたＤＲ指令を反映するように第１の運転計画を作成する第１計画部２２０と、第１のＤＲグループに分類されたＤＲ指令の内容を第２のＤＲグループに分類されたＤＲ指令の内容よりも優先するように、第２のＤＲグループに分類されたＤＲ指令の内容を第１の運転計画に反映することで第２の運転計画を作成する第２計画部２３０と、を有する。
【選択図】図２
【解決手段】電力を用いて水素を製造する水素製造装置を備える水素システムの運転を計画する水素システム運転計画装置２００は、水素システムにおける電力の需要に関するＤＲ指令が入力され、入力されたＤＲ指令を第１のＤＲグループと第１のＤＲグループよりも優先度が低い第２のＤＲグループとに分類する分類部２１０と、第１のＤＲグループに分類されたＤＲ指令を反映するように第１の運転計画を作成する第１計画部２２０と、第１のＤＲグループに分類されたＤＲ指令の内容を第２のＤＲグループに分類されたＤＲ指令の内容よりも優先するように、第２のＤＲグループに分類されたＤＲ指令の内容を第１の運転計画に反映することで第２の運転計画を作成する第２計画部２３０と、を有する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電力を用いて水素を製造する水素製造装置を備える水素システムの運転を計画する水素システム運転計画装置であって、
前記水素システムにおける前記電力の需要に関するＤＲ指令が入力され、当該入力された前記ＤＲ指令を第１のＤＲグループと前記第１のＤＲグループよりも優先度が低い第２のＤＲグループとに分類する分類部と、
前記第１のＤＲグループに分類された前記ＤＲ指令を反映するように第１の運転計画を作成する第１計画部と、
前記第１のＤＲグループに分類されたＤＲ指令の内容を前記第２のＤＲグループに分類されたＤＲ指令の内容よりも優先するように、前記第２のＤＲグループに分類されたＤＲ指令の内容を前記第１の運転計画に反映することで第２の運転計画を作成する第２計画部と
を有する、
水素システム運転計画装置。
前記水素システムにおける前記電力の需要に関するＤＲ指令が入力され、当該入力された前記ＤＲ指令を第１のＤＲグループと前記第１のＤＲグループよりも優先度が低い第２のＤＲグループとに分類する分類部と、
前記第１のＤＲグループに分類された前記ＤＲ指令を反映するように第１の運転計画を作成する第１計画部と、
前記第１のＤＲグループに分類されたＤＲ指令の内容を前記第２のＤＲグループに分類されたＤＲ指令の内容よりも優先するように、前記第２のＤＲグループに分類されたＤＲ指令の内容を前記第１の運転計画に反映することで第２の運転計画を作成する第２計画部と
を有する、
水素システム運転計画装置。
【請求項2】
水素システムは、
電力を生成する発電装置
を有し、
前記分類部は、前記水素システムで生成された電力の供給に関する供給指令が入力され、当該入力された供給指令を第１の供給指令グループと前記第１の供給指令グループよりも優先度が低い第２の供給指令グループとに分類し、
前記第１計画部は、前記第１の供給指令グループに分類された供給指令を反映するように、前記第１の運転計画を作成し、
前記第２計画部は、前記第１の供給指令グループに分類された供給指令の内容、および、前記第１のＤＲグループに分類されたＤＲ指令の内容を前記第２の供給指令グループに分類された供給指令の内容よりも優先して反映するように、前記第２の供給指令グループに分類された供給指令の内容を前記第１の運転計画に反映することで、前記第２の運転計画を作成する、
請求項１に記載の水素システム運転計画装置。
電力を生成する発電装置
を有し、
前記分類部は、前記水素システムで生成された電力の供給に関する供給指令が入力され、当該入力された供給指令を第１の供給指令グループと前記第１の供給指令グループよりも優先度が低い第２の供給指令グループとに分類し、
前記第１計画部は、前記第１の供給指令グループに分類された供給指令を反映するように、前記第１の運転計画を作成し、
前記第２計画部は、前記第１の供給指令グループに分類された供給指令の内容、および、前記第１のＤＲグループに分類されたＤＲ指令の内容を前記第２の供給指令グループに分類された供給指令の内容よりも優先して反映するように、前記第２の供給指令グループに分類された供給指令の内容を前記第１の運転計画に反映することで、前記第２の運転計画を作成する、
請求項１に記載の水素システム運転計画装置。
【請求項3】
発電装置は、
前記水素製造装置が製造した水素を用いて電力を生成する水素発電装置
を含む、
請求項２に記載の水素システム運転計画装置。
前記水素製造装置が製造した水素を用いて電力を生成する水素発電装置
を含む、
請求項２に記載の水素システム運転計画装置。
【請求項4】
発電装置は、
再生可能エネルギーから電力を生成する再生可能エネルギー発電装置
を含む、
請求項２または３に記載の水素システム運転計画装置。
再生可能エネルギーから電力を生成する再生可能エネルギー発電装置
を含む、
請求項２または３に記載の水素システム運転計画装置。
【請求項5】
第１の計画作成時Ｔ１において前記第２計画部が作成した前記第２の運転計画のうち前記ＤＲ指令に応じた計画部分を外部へ通知する通知部
を有し、
前記第１計画部は、前記第１の計画作成時Ｔ１よりも後の第２の計画作成時Ｔ２において前記第１の運転計画を更新する際には、前記通知部が外部へ通知した前記第１の計画作成時Ｔ１の前記計画部分の内容を前記第１のＤＲグループに分類されたＤＲ指令の内容よりも優先し、
前記第２計画部は、前記第２の計画作成時Ｔ２において前記第２の運転計画を更新する際には、前記通知部が外部へ通知した前記第１の計画作成時Ｔ１の前記計画部分の内容を前記第２のＤＲグループに分類されたＤＲ指令の内容よりも優先する、
請求項１から４のいずれかに記載の水素システム運転計画装置。
を有し、
前記第１計画部は、前記第１の計画作成時Ｔ１よりも後の第２の計画作成時Ｔ２において前記第１の運転計画を更新する際には、前記通知部が外部へ通知した前記第１の計画作成時Ｔ１の前記計画部分の内容を前記第１のＤＲグループに分類されたＤＲ指令の内容よりも優先し、
前記第２計画部は、前記第２の計画作成時Ｔ２において前記第２の運転計画を更新する際には、前記通知部が外部へ通知した前記第１の計画作成時Ｔ１の前記計画部分の内容を前記第２のＤＲグループに分類されたＤＲ指令の内容よりも優先する、
請求項１から４のいずれかに記載の水素システム運転計画装置。
【請求項6】
電力を用いて水素を製造する水素製造装置と前記水素製造装置で製造された水素を貯蔵する水素貯蔵装置とを備える水素システムの運転を計画する水素システム運転計画装置であって、
前記水素システムから水素を外部へ出荷する水素出荷量に関する水素出荷指令に基づいて運転計画を作成する計画部
を有し、
前記水素出荷指令は、
前記水素システムから基準時に水素を出荷する出荷基準量に関する基準時出荷情報と、
前記出荷基準量のうち前記基準時よりも前の時点に前記水素システムから水素を出荷し得る出荷前倒し可能量に関する前倒し出荷情報と、
前記出荷基準量のうち前記基準時よりも後の時点に前記水素システムから水素を出荷し得る出荷後倒し可能量に関する後倒し出荷情報と
を含み、
前記計画部は、
前記基準時よりも前の時点に前記水素製造装置で水素を製造する水素前倒し製造量が前記出荷前倒し可能量以下であり、
前記基準時よりも後の時点に前記水素製造装置で水素を製造する水素後倒し製造量が前記出荷後倒し可能量以下であり、
前記基準時に前記水素製造装置で水素を製造する基準時水素製造量が、前記出荷基準量から前記水素前倒し製造量と前記水素後倒し製造量との合計量を差分した値になるように、前記運転計画を作成する、
水素システム運転計画装置。
前記水素システムから水素を外部へ出荷する水素出荷量に関する水素出荷指令に基づいて運転計画を作成する計画部
を有し、
前記水素出荷指令は、
前記水素システムから基準時に水素を出荷する出荷基準量に関する基準時出荷情報と、
前記出荷基準量のうち前記基準時よりも前の時点に前記水素システムから水素を出荷し得る出荷前倒し可能量に関する前倒し出荷情報と、
前記出荷基準量のうち前記基準時よりも後の時点に前記水素システムから水素を出荷し得る出荷後倒し可能量に関する後倒し出荷情報と
を含み、
前記計画部は、
前記基準時よりも前の時点に前記水素製造装置で水素を製造する水素前倒し製造量が前記出荷前倒し可能量以下であり、
前記基準時よりも後の時点に前記水素製造装置で水素を製造する水素後倒し製造量が前記出荷後倒し可能量以下であり、
前記基準時に前記水素製造装置で水素を製造する基準時水素製造量が、前記出荷基準量から前記水素前倒し製造量と前記水素後倒し製造量との合計量を差分した値になるように、前記運転計画を作成する、
水素システム運転計画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、水素システム運転計画装置に関する。
【背景技術】
【0002】
水素システムは、電力を用いて水素を製造する水素製造装置や、水素から電力を生成する水素発電装置等を備える。水素システムは、電力網において電力の供給が過多である場合には、その電力網から電力を需要して水素製造装置で水素を製造することができる。また、電力網において電力の需要が過多である場合には、水素発電装置で水素から電力を生成して電力網に供給することができる。このため、水素システムは、電力網の安定化に寄与することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】ＷＯ２０２０／２０３５２０
【特許文献2】ＷＯ２０２０／１７９８４９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
水素システムは、外部から受けた指令に応じて作成された運転計画で運転を実行する。運転計画は、水素システムにおいて効率的な運転を実現することが要求される。
【0005】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、水素システムにおいて効率的な運転を実現する運転計画を的確に作成可能な水素システム運転計画装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
実施形態の水素システム運転計画装置は、分類部と第１計画部と第２計画部とを有し、電力を用いて水素を製造する水素製造装置を備える水素システムの運転を計画する。分類部は、水素システムにおける電力の需要に関するＤＲ指令が入力され、当該入力されたＤＲ指令を第１のＤＲグループと第１のＤＲグループよりも優先度が低い第２のＤＲグループとに分類する。第１計画部は、第１のＤＲグループに分類されたＤＲ指令を反映するように第１の運転計画を作成する。第２計画部は、第１のＤＲグループに分類されたＤＲ指令の内容を第２のＤＲグループに分類されたＤＲ指令の内容よりも優先するように、第２のＤＲグループに分類されたＤＲ指令の内容を第１の運転計画に反映することで第２の運転計画を作成する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
【0009】
［Ａ－１］水素システム１００
図１に示すように、水素システム１００は、水素製造装置１１０と水素貯蔵装置１１５と発電装置１２０とを備え、水素システム運転計画装置２００において作成された運転計画で運転を実行するように構成されている。水素システム１００を構成する各部について順次説明する。
図１に示すように、水素システム１００は、水素製造装置１１０と水素貯蔵装置１１５と発電装置１２０とを備え、水素システム運転計画装置２００において作成された運転計画で運転を実行するように構成されている。水素システム１００を構成する各部について順次説明する。
【0010】
［Ａ－１－１］水素製造装置１１０
水素製造装置１１０は、電力を用いて水素を製造するように構成されている。水素製造装置１１０は、例えば、水素電解装置であって、水素電解装置が水を電気分解することによって水素を生成する。ここでは、水素製造装置１１０は、電力系統１０（電力網）から供給される電力と発電装置１２０から供給される電力との少なくとも一方を用いて、水素の製造を行うように構成されている。
水素製造装置１１０は、電力を用いて水素を製造するように構成されている。水素製造装置１１０は、例えば、水素電解装置であって、水素電解装置が水を電気分解することによって水素を生成する。ここでは、水素製造装置１１０は、電力系統１０（電力網）から供給される電力と発電装置１２０から供給される電力との少なくとも一方を用いて、水素の製造を行うように構成されている。
【0011】
［Ａ－１－２］水素貯蔵装置１１５
水素貯蔵装置１１５は、水素製造装置１１０で製造された水素を貯蔵するように構成されている。水素貯蔵装置１１５は、例えば、ガスタンクであって、水素ガスを貯蔵する。ここでは、水素貯蔵装置１１５は、電力系統１０から供給される電力と発電装置１２０からから供給される電力との少なくとも一方を用いて、例えば、水素製造装置１１０で製造された水素ガスを圧縮して貯蔵する。この他に、水素貯蔵装置１１５は、例えば、液化タンクであって、液化された水素を貯蔵するように構成されていてもよい。水素貯蔵装置１１５で貯蔵された水素は、水素発電装置１２１へ燃料として供給される他に、水素流通網３００へ供給される。
水素貯蔵装置１１５は、水素製造装置１１０で製造された水素を貯蔵するように構成されている。水素貯蔵装置１１５は、例えば、ガスタンクであって、水素ガスを貯蔵する。ここでは、水素貯蔵装置１１５は、電力系統１０から供給される電力と発電装置１２０からから供給される電力との少なくとも一方を用いて、例えば、水素製造装置１１０で製造された水素ガスを圧縮して貯蔵する。この他に、水素貯蔵装置１１５は、例えば、液化タンクであって、液化された水素を貯蔵するように構成されていてもよい。水素貯蔵装置１１５で貯蔵された水素は、水素発電装置１２１へ燃料として供給される他に、水素流通網３００へ供給される。
【0012】
［Ａ－１－３］発電装置１２０
発電装置１２０は、水素発電装置１２１と再生可能エネルギー発電装置１２３とを含み、電力を生成するように構成されている。発電装置１２０において生成された電力は、電力系統１０へ供給される。
発電装置１２０は、水素発電装置１２１と再生可能エネルギー発電装置１２３とを含み、電力を生成するように構成されている。発電装置１２０において生成された電力は、電力系統１０へ供給される。
【0013】
発電装置１２０のうち、水素発電装置１２１は、水素製造装置１１０が製造した水素を用いて電力を生成する。水素発電装置１２１は、例えば、燃料電池装置であって、水素極に供給された水素と酸素極に供給された酸素とが電解質膜を介して反応することで電力を生成する。水素発電装置１２１は、電力の生成のために、電力系統１０から供給される電力を利用する。また、水素発電装置１２１では、発電で生じた熱で温水が生成される。水素発電装置１２１で生成された温水は、温水流通網４００へ供給される。
【0014】
発電装置１２０のうち、再生可能エネルギー発電装置１２３は、再生可能エネルギーから電力を生成する。再生可能エネルギー発電装置１２３は、例えば、太陽光発電装置であって、太陽光パネルで太陽光を受光し光電変換を行うことによって電力を生成する。この他に、再生可能エネルギー発電装置１２３は、風力発電装置やバイオマス発電装置等であってもよい。再生可能エネルギー発電装置１２３において生成された電力は、水素製造装置１１０および水素貯蔵装置１１５に供給されて利用される。
【0015】
［Ａ－２］水素システム運転計画装置２００
水素システム運転計画装置２００は、水素システム１００の運転を計画するために設けられている。ここでは、水素システム運転計画装置２００は、水素システム１００を構成する各部に関する情報が水素システム１００から入力されると共に、水素システム１００の運転に関する指令が外部から入力される。そして、水素システム運転計画装置２００は、入力された情報および指令に基づいて、水素システム１００の運転計画を作成し、その運転計画を水素システム１００へ出力する。
水素システム運転計画装置２００は、水素システム１００の運転を計画するために設けられている。ここでは、水素システム運転計画装置２００は、水素システム１００を構成する各部に関する情報が水素システム１００から入力されると共に、水素システム１００の運転に関する指令が外部から入力される。そして、水素システム運転計画装置２００は、入力された情報および指令に基づいて、水素システム１００の運転計画を作成し、その運転計画を水素システム１００へ出力する。
【0016】
図２は、第１実施形態に係る水素システム運転計画装置２００の構成を示すブロック図である。
【0017】
図２に示すように、水素システム運転計画装置２００は、分類部２１０と第１計画部２２０と第２計画部２３０とを有する。水素システム運転計画装置２００は、演算器（コンピュータ）と記憶装置とを含み、記憶装置が記憶するプログラムを用いて、演算器が、分類部２１０、第１計画部２２０、および、第２計画部２３０として機能するよう構成されている。
【0018】
［Ａ－２－１］分類部２１０
分類部２１０は、水素システム１００における電力の需要に関するＤＲ指令ＣＤが入力される。ＤＲ指令ＣＤは、いわゆる「デマンドレスポンス（需要家応答）」に関する指令であって、例えば、電力差分ＤＲ、電力ＤＲ、および、電力量ＤＲに関する指令である。そして、分類部２１０は、その入力されたＤＲ指令ＣＤを第１のＤＲグループＧＤ１と、第１のＤＲグループＧＤ１よりも優先度が低い第２のＤＲグループＧＤ２とに分類する。
分類部２１０は、水素システム１００における電力の需要に関するＤＲ指令ＣＤが入力される。ＤＲ指令ＣＤは、いわゆる「デマンドレスポンス（需要家応答）」に関する指令であって、例えば、電力差分ＤＲ、電力ＤＲ、および、電力量ＤＲに関する指令である。そして、分類部２１０は、その入力されたＤＲ指令ＣＤを第１のＤＲグループＧＤ１と、第１のＤＲグループＧＤ１よりも優先度が低い第２のＤＲグループＧＤ２とに分類する。
【0019】
また、分類部２１０は、水素システム１００で生成された電力の供給に関する供給指令ＣＳが入力される。供給指令ＣＳは、例えば、逆潮流電力量指令、逆潮流電力指令
である。そして、分類部２１０は、その入力された供給指令ＣＳを、第１の供給指令グループＧＳ１と、第１の供給指令グループＧＳ１よりも優先度が低い第２の供給指令グループＧＳ２とに分類する。
である。そして、分類部２１０は、その入力された供給指令ＣＳを、第１の供給指令グループＧＳ１と、第１の供給指令グループＧＳ１よりも優先度が低い第２の供給指令グループＧＳ２とに分類する。
【0020】
分類部２１０は、予め定めた分類基準に従って、上記の分類を実行する。例えば、分類部２１０は、経済的な価値（例えば、ＤＲ報酬、買電額、および、売電額に応じた利益）を示す評価値を分類基準として分類を実行する。分類部２１０は、この他に、指令を受信した順序を、分類基準として分類を実行してもよく、二酸化炭素の排出量や再生可能エネルギーを有効利用した割合などのように、環境に対する影響を示す評価値を分類基準として分類を実行してもよい。評価値は、推定値を含む。評価値は、複数の因子の重み付き和であってもよい。
【0021】
［Ａ－２－２］第１計画部２２０
第１計画部２２０は、分類部２１０において第１のＤＲグループＧＤ１に分類されたＤＲ指令ＣＤの内容、および、分類部２１０において第１の供給指令グループＧＳ１に分類された供給指令ＣＳの内容に基づいて、第１の運転計画ＦＰ１（第１の指令反映計画）を作成する。
第１計画部２２０は、分類部２１０において第１のＤＲグループＧＤ１に分類されたＤＲ指令ＣＤの内容、および、分類部２１０において第１の供給指令グループＧＳ１に分類された供給指令ＣＳの内容に基づいて、第１の運転計画ＦＰ１（第１の指令反映計画）を作成する。
【0022】
第１の運転計画ＦＰ１の作成では、第１のＤＲグループＧＤ１に分類されたＤＲ指令ＣＤの内容、および、第１の供給指令グループＧＳ１に分類された供給指令ＣＳの内容を反映させる。
【0023】
［Ａ－２－３］第２計画部２３０
第２計画部２３０は、分類部２１０において第２のＤＲグループＧＤ２に分類されたＤＲ指令ＣＤの内容、および、分類部２１０において第２の供給指令グループＧＳ２に分類された供給指令ＣＳの内容に基づいて、第２の運転計画ＦＰ２（第２の指令反映計画）を作成する。
第２計画部２３０は、分類部２１０において第２のＤＲグループＧＤ２に分類されたＤＲ指令ＣＤの内容、および、分類部２１０において第２の供給指令グループＧＳ２に分類された供給指令ＣＳの内容に基づいて、第２の運転計画ＦＰ２（第２の指令反映計画）を作成する。
【0024】
第２の運転計画ＦＰの作成では、第２のＤＲグループＧＤ２に分類されたＤＲ指令ＣＤの内容、および、分類部２１０において第２の供給指令グループＧＳ２に分類された供給指令ＣＳの内容を、第１計画部２２０で作成された第１の運転計画ＦＰ１に反映させる。
【0025】
第２の運転計画ＦＰ２の作成の際には、第２計画部２３０は、第１のＤＲグループＧＤ１に分類されたＤＲ指令ＣＤの内容を、第２のＤＲグループＧＤ２に分類されたＤＲ指令ＣＤの内容および第２の供給指令グループＧＳ２に分類された供給指令ＣＳの内容よりも優先する。
【0026】
そして、第２計画部２３０で作成された第２の運転計画ＦＰ２は、各指令を反映した計画部分が認識できるように、表示装置（図示省略）の表示画面に表示される。また、第２計画部２３０で作成された第２の運転計画ＦＰ２は、水素システム１００に出力され、水素システム１００では、第２の運転計画ＦＰ２に応じて、運転が行われる。
【0027】
なお、第１の運転計画ＦＰ１および第２の運転計画ＦＰ２の作成では、分類部２１０から入力された指令の他に、計画対象期間における水素システム１００の状況が考慮される。具体的には、計画対象期間において水素貯蔵装置１１５で貯蔵することが可能な水素貯蔵量や、計画対象期間において再生可能エネルギー発電装置１２３で発電することが可能な発電量などが考慮される。また、水素システム１００を構成する各部において計量される対象が応動する応動時間を考慮してもよい。計画対象期間における水素システム１００の状況については、例えば、過去のデータを学習することで求めた推定値（予測値）でもよい。計画対象期間における水素システム１００の状況によってＤＲ指令ＣＤおよび供給指令ＣＳの内容を完全には反映できない場合には、当然ながら、ＤＲ指令ＣＤおよび供給指令ＣＳの内容の一部を反映するか、ＤＲ指令ＣＤおよび供給指令ＣＳの内容を反映せずに、第１の運転計画ＦＰ１および第２の運転計画ＦＰ２の作成が行われる。
【0028】
また、第１の運転計画ＦＰ１および第２の運転計画ＦＰ２は、予め定めた評価値が最適値になるように最適化される。評価値は、例えば、経済的な価値である。この他に、評価値は、二酸化炭素の排出量などの環境に対する影響を示す値等であってもよい。評価値は、推定値を含む。評価値は、複数の因子の重み付き和であってもよい。
【0029】
最適化は、第１の運転計画ＦＰ１および第２の運転計画ＦＰ２の作成を、予め定めた繰り返し数で繰り返すことで実行してもよい。また、第１計画部２２０での最適化の精度よりも、第２計画部２３０での最適化の精度を低下させることで、計画作成の高速化を実現してもよい。
【0030】
［Ｂ］水素システム運転計画装置２００の動作
本実施形態の水素システム運転計画装置２００の動作について説明する。
本実施形態の水素システム運転計画装置２００の動作について説明する。
【0031】
［Ｂ－１］ケース１
図３は、第１実施形態に係る水素システム運転計画装置２００において作成される、第１の運転計画ＦＰ１および第２の運転計画ＦＰ２の一例を示す図である。
図３は、第１実施形態に係る水素システム運転計画装置２００において作成される、第１の運転計画ＦＰ１および第２の運転計画ＦＰ２の一例を示す図である。
【0032】
【0033】
図３では、ＤＲ指令ＣＤとして、第１の上げＤＲ指令と、第１の上げＤＲ指令と異なる第２の上げＤＲ指令とが分類部２１０に入力されたときに、分類部２１０が第１の上げＤＲ指令を第１のＤＲグループＧＤ１に分類すると共に、分類部２１０が第２の上げＤＲ指令を第２のＤＲグループＧＤ２に分類した場合（ケース１）に関して示している。
【0034】
［Ｂ－１－１］第１の運転計画ＦＰ１の作成
この場合において、第１の運転計画ＦＰ１を作成する際には、図３の上段に示すように、分類部２１０において第１のＤＲグループＧＤ１に分類された第１の上げＤＲ指令の内容を第１計画部２２０が反映する。
この場合において、第１の運転計画ＦＰ１を作成する際には、図３の上段に示すように、分類部２１０において第１のＤＲグループＧＤ１に分類された第１の上げＤＲ指令の内容を第１計画部２２０が反映する。
【0035】
ここでは、計画対象期間について予め作成した運転計画において、例えば、時点ｔ１１から時点ｔ１２までの範囲に水素製造量Ｐを増加させて水素製造で需要する電力量を増加させることによって、第１の上げＤＲ指令の内容を反映している。
【0036】
第１の運転計画ＦＰ１の作成では、計画対象期間における水素システム１００の状況が考慮される。例えば、水素製造量Ｐの増加量および水素製造量Ｐを増加させる時間帯は、計画対象期間において水素貯蔵装置１１５で貯蔵することが可能な水素貯蔵量（推定量を含む）の上限値を超えないように、適宜、調整される。例えば、計画対象期間の最終時点ｔ２０において、水素貯蔵量の上限値に到達するように、水素製造量Ｐの増加量および水素製造量Ｐを増加させる時間帯が設定される。
【0037】
［Ｂ－１－２］第２の運転計画ＦＰ２の作成
つぎに、第２の運転計画ＦＰ２を作成する際には、図３の下段に示すように、分類部２１０において第２のＤＲグループＧＤ２に分類された第２の上げＤＲ指令の内容を第２計画部２３０が反映する。
つぎに、第２の運転計画ＦＰ２を作成する際には、図３の下段に示すように、分類部２１０において第２のＤＲグループＧＤ２に分類された第２の上げＤＲ指令の内容を第２計画部２３０が反映する。
【0038】
第２の運転計画ＦＰ２の作成の際には、第１のＤＲグループＧＤ１に分類された第１の上げＤＲ指令の内容が、第２のＤＲグループＧＤ２に分類された第２の上げＤＲ指令の内容よりも優先される。
【0039】
このため、例えば、第１の上げＤＲ指令の内容を反映した時間帯（ｔ１１からｔ１２）を除いた時間帯に、第２の上げＤＲ指令の内容が反映される。ここでは、時点ｔ１５から時点ｔ１６までの範囲に水素製造量Ｐを増加させて水素製造で需要する電力量を増加させることによって、第２の上げＤＲ指令の内容を反映している。
【0040】
第２の運転計画ＦＰ２の作成においても、第１の運転計画ＦＰ１の作成の場合と同様に、計画対象期間における水素システム１００の状況が考慮される。例えば、第２の上げＤＲ指令の内容を反映した場合に、計画対象期間において水素貯蔵装置１１５で貯蔵することが可能な水素貯蔵量（推定量を含む）の上限値を超える場合には、第２の上げＤＲ指令の内容を反映した時間帯（ｔ１５からｔ１６）よりも前の時間帯に、水素製造量Ｐを減少させる。ここでは、第１の上げＤＲ指令の内容を反映した時間帯（ｔ１１からｔ１２）を除いた時間帯である、時点ｔ１３から時点ｔ１４までの範囲に水素製造量Ｐを減少させている。
【0041】
［Ｂ－２］ケース２
図４は、第１実施形態に係る水素システム運転計画装置２００において作成される、第１の運転計画ＦＰ１および第２の運転計画ＦＰ２の一例を示す図である。
図４は、第１実施形態に係る水素システム運転計画装置２００において作成される、第１の運転計画ＦＰ１および第２の運転計画ＦＰ２の一例を示す図である。
【0042】
図４においては、図３の場合と同様に、横軸は、時間ｔであり、縦軸は、水素製造量Ｐ（水素製造で使用する電力量に相当）である。図４においても、図３の場合と同様に、計画対象期間が開始時点ｔ１０から最終時点ｔ２０の範囲である場合を示している。
【0043】
図４では、ＤＲ指令ＣＤとして下げＤＲ指令が分類部２１０に入力されると共に、供給指令ＣＳとして逆潮流指令が分類部２１０に入力されたときに、分類部２１０が逆潮流指令を第１の供給指令グループＧＳ１に分類すると共に、分類部２１０が下げＤＲ指令を第２のＤＲグループＧＤ２に分類した場合（ケース２）に関して示している。
【0044】
［Ｂ－２－１］第１の運転計画ＦＰ１の作成
この場合において、第１の運転計画ＦＰ１を作成する際には、図４の上段に示すように、分類部２１０において第１の供給指令グループＧＳ１に分類された逆潮流指令の内容を第１計画部２２０が反映する。
この場合において、第１の運転計画ＦＰ１を作成する際には、図４の上段に示すように、分類部２１０において第１の供給指令グループＧＳ１に分類された逆潮流指令の内容を第１計画部２２０が反映する。
【0045】
ここでは、計画対象期間について予め作成された運転計画（基本運転計画）において、例えば、時点ｔ１３から時点ｔ１４までの範囲に水素製造量Ｐをゼロに減少させて水素製造装置１１０の運転を停止し、発電装置１２０から電力系統１０へ電力を売電することによって、逆潮流指令の内容を反映している。
【0046】
［Ｂ－２－２］第２の運転計画ＦＰ２の作成
つぎに、第２の運転計画ＦＰ２を作成する際には、図４の下段に示すように、分類部２１０において第２のＤＲグループＧＤ２に分類された下げＤＲ指令の内容を第２計画部２３０が反映する。
つぎに、第２の運転計画ＦＰ２を作成する際には、図４の下段に示すように、分類部２１０において第２のＤＲグループＧＤ２に分類された下げＤＲ指令の内容を第２計画部２３０が反映する。
【0047】
第２の運転計画ＦＰ２の作成の際には、第１のＤＲグループＧＤ１に分類された逆潮流指令の内容が、第２のＤＲグループＧＤ２に分類された下げＤＲ指令の内容よりも優先される。
【0048】
このため、例えば、逆潮流指令の内容を反映した時間帯（ｔ１３からｔ１４）を除いた時間帯に、下げＤＲ指令の内容が反映される。ここでは、時点ｔ１５から時点ｔ１６までの範囲に水素製造量Ｐを減少させて水素製造で需要する電力量を減少させることによって、下げＤＲ指令の内容を反映している。
【0049】
第２の運転計画ＦＰ２の作成では、上述したように、計画対象期間における水素システム１００の状況が考慮される。例えば、計画対象期間において下げＤＲ指令の内容を反映したときに水素貯蔵装置１１５で貯蔵する水素貯蔵量が設定値以下である場合には、下げＤＲ指令の内容を反映した時間帯（ｔ１５からｔ１６）よりも前の時間帯に、水素製造量Ｐを増加させる。例えば、逆潮流指令の内容を反映した時間帯（ｔ１３からｔ１４）を除いた時間帯である、時点ｔ１１から時点ｔ１２までの範囲に水素製造量Ｐを増加させる。このとき、水素製造装置１１０が水素を製造可能な最大水素製造量Ｐｍａｘを超えないように、水素製造量Ｐを増加させる時間帯の範囲が適宜調整される。
【0050】
［Ｃ］まとめ
以上のように、本実施形態の水素システム運転計画装置２００において、分類部２１０は、ＤＲ指令ＣＤを第１のＤＲグループＧＤ１と第２のＤＲグループＧＤ２とに分類すると共に、供給指令ＣＳを第１の供給指令グループＧＳ１と第２の供給指令グループＧＳ２とに分類する。第１計画部２２０は、第１のＤＲグループＧＤ１に分類されたＤＲ指令ＣＤおよび第１の供給指令グループＧＳ１に分類された供給指令ＣＳを反映するように、第１の運転計画ＦＰ１を作成する。第２計画部２３０は、第２のＤＲグループＧＤ２に分類されたＤＲ指令ＣＤの内容および第２の供給指令グループＧＳ２に分類された供給指令ＣＳの内容を第１の運転計画ＦＰ１に反映することで、第２の運転計画ＦＰ２を作成する。ここでは、第２計画部２３０は、第２の運転計画ＦＰ２を作成する際には、第１の供給指令グループＧＳ１に分類された供給指令ＣＳの内容、および、第１のＤＲグループＧＤ１に分類されたＤＲ指令ＣＤの内容を第２の供給指令グループＧＳ２に分類された供給指令ＣＳの内容よりも優先して第１の運転計画ＦＰ１に反映する。
以上のように、本実施形態の水素システム運転計画装置２００において、分類部２１０は、ＤＲ指令ＣＤを第１のＤＲグループＧＤ１と第２のＤＲグループＧＤ２とに分類すると共に、供給指令ＣＳを第１の供給指令グループＧＳ１と第２の供給指令グループＧＳ２とに分類する。第１計画部２２０は、第１のＤＲグループＧＤ１に分類されたＤＲ指令ＣＤおよび第１の供給指令グループＧＳ１に分類された供給指令ＣＳを反映するように、第１の運転計画ＦＰ１を作成する。第２計画部２３０は、第２のＤＲグループＧＤ２に分類されたＤＲ指令ＣＤの内容および第２の供給指令グループＧＳ２に分類された供給指令ＣＳの内容を第１の運転計画ＦＰ１に反映することで、第２の運転計画ＦＰ２を作成する。ここでは、第２計画部２３０は、第２の運転計画ＦＰ２を作成する際には、第１の供給指令グループＧＳ１に分類された供給指令ＣＳの内容、および、第１のＤＲグループＧＤ１に分類されたＤＲ指令ＣＤの内容を第２の供給指令グループＧＳ２に分類された供給指令ＣＳの内容よりも優先して第１の運転計画ＦＰ１に反映する。
【0051】
したがって、本実施形態の水素システム運転計画装置２００では、水素システム１００において効率的な運転を実現する運転計画を、ＤＲ指令ＣＤおよび供給指令ＣＳに対して的確に作成可能である。その結果、本実施形態では、電力系統１０（電力網）の安定化に寄与することができる。
【0052】
【0053】
図５に示すように、水素システム運転計画装置２００ｂは、分類部２１０と第１計画部２２０と第２計画部２３０とを有する他に、第１実施形態の場合（図２参照）と異なり、通知部２５０を更に有する。この点、および、関連する点を除き、本実施形態は、第１実施形態の場合と同様である。このため、重複する事項については、適宜、説明を省略する。
【0054】
水素システム運転計画装置２００ｂでは、分類部２１０、第１計画部２２０、および、第２計画部２３０と同様に、水素システム運転計画装置２００ｂを構成する演算器がプログラムによって通知部２５０として機能するよう構成されている。
【0055】
通知部２５０は、第１の計画作成時Ｔ１において第２計画部２３０が作成した第２の運転計画ＦＰ２のうちＤＲ指令ＣＤに応じた計画部分を外部へ通知するために設けられている。通知は、例えば、外部のアグリゲータなどの機関に対して実行される。通知は、例えば、入力された通知指示に従って実行される。
【0056】
図３で示した場合について例示すると、通知部２５０は、例えば、第１の上げＤＲ指令に応じて時点ｔ１１から時点ｔ１２までの時間帯に電力の需要を増加する計画部分、および、第２の上げＤＲ指令に応じて時点ｔ１５から時点ｔ１６までの時間帯に電力の需要を増加する計画部分に関して、通知を行う。
【0057】
通知部２５０が通知した計画部分に関する情報は、第１計画部２２０および第２計画部２３０に入力され、第１の計画作成時Ｔ１よりも後の第２の計画作成時Ｔ２において第１の運転計画ＦＰ１および第２の運転計画ＦＰ２の更新を行う際に優先される。
【0058】
ここでは、第１計画部２２０は、第２の計画作成時Ｔ２において第１の運転計画ＦＰ１を更新する際には、通知部２５０が外部へ通知した第１の計画作成時Ｔ１の計画部分の内容を、第１のＤＲグループＧＤ１に分類されたＤＲ指令ＣＤの内容よりも優先する。
【0059】
第２計画部２３０は、第２の計画作成時Ｔ２において第２の運転計画ＦＰ２を更新する際には、通知部２５０が外部へ通知した第１の計画作成時Ｔ１の計画部分の内容を、第２のＤＲグループＧＤ２に分類されたＤＲ指令ＣＤの内容よりも優先する。
【0060】
図３で示した場合について例示すると、第１計画部２２０は、例えば、第１の上げＤＲ指令に応じて時点ｔ１１から時点ｔ１２までの時間帯に電力の需要を増加する計画部分を保持した状態で、第１の運転計画ＦＰ１の更新を実行する。同様に、第２計画部２３０は、例えば、第１の上げＤＲ指令に応じて時点ｔ１１から時点ｔ１２までの時間帯に電力の需要を増加する計画部分、および、第２の上げＤＲ指令に応じて時点ｔ１５から時点ｔ１６までの時間帯に電力の需要を増加する計画部分を保持した状態で、第２の運転計画ＦＰ２の更新を実行する。
【0061】
なお、通知部２５０が通知した計画部分に関する情報を、計画の変更がない確定情報として通知するか、計画の変更があり得る未確定情報として通知するかに応じて、第１の運転計画ＦＰ１および第２の運転計画ＦＰ２の更新の際の優先度（重み付け）を変更してもよい。例えば、確定情報として計画部分を通知する場合には、その通知した計画部分を変更せずに保持して、第１の運転計画ＦＰ１および第２の運転計画ＦＰ２の更新を実行する。これに対して、未確定情報として計画部分を通知する場合には、その通知した計画部分の変更を許容して、第１の運転計画ＦＰ１および第２の運転計画ＦＰ２の更新を実行する。
【0062】
［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態の水素システム運転計画装置２００ｂでは、通知部２５０が外部へ通知した計画部分に関する情報が、第１の運転計画ＦＰ１および第２の運転計画ＦＰ２の更新を行う際に考慮される。
以上のように、本実施形態の水素システム運転計画装置２００ｂでは、通知部２５０が外部へ通知した計画部分に関する情報が、第１の運転計画ＦＰ１および第２の運転計画ＦＰ２の更新を行う際に考慮される。
【0063】
したがって、本実施形態の水素システム運転計画装置２００ｂでは、通知部２５０が水素システム１００の運転計画について外部へ通知を行った場合であっても、水素システム１００において効率的な運転を実現する運転計画を的確に作成可能である。その結果、本実施形態では、電力系統１０（電力網）の安定化に寄与することができる。
【0064】
【0065】
図６に示すように、水素システム運転計画装置２００ｃは、計画部２７０を有する。水素システム運転計画装置２００ｃは、演算器（コンピュータ）を含み、プログラムによって、演算器が計画部２７０として機能するよう構成されている。水素システム運転計画装置２００ｃの構成が異なる点、および、関連する点を除き、本実施形態は、第１実施形態の場合と同様である。このため、重複する事項については、適宜、説明を省略する。
【0066】
計画部２７０は、水素システム１００の水素貯蔵装置１１５から水素を外部（水素流通網３００（図１参照））へ出荷する水素出荷量に関する水素出荷指令ＣＨが入力され、その入力された水素出荷指令ＣＨに基づいて、運転計画ＦＰ（出荷指令反映計画）を作成する。そして、計画部２７０は、運転計画ＦＰを水素システム１００へ出力する。
【0067】
図７は、第３実施形態に係る水素システム運転計画装置２００ｃにおいて、計画部２７０に入力される水素出荷指令ＣＨ、および、計画部２７０が作成する運転計画ＦＰの一例を示す図である。
【0068】
図７の上段は、計画部２７０に入力される水素出荷指令ＣＨを示しており、横軸は、時間ｔであり、縦軸は、水素出荷量Ｓである。これに対して、図７の下段は、計画部２７０が作成する運転計画ＦＰを示しており、横軸は、時間ｔであり、縦軸は、水素製造量ＦＳである。
【0069】
図７の上段に示すように、水素出荷指令ＣＨは、出荷基準量Ｓ０に関する基準時出荷情報と、出荷前倒し可能量Ｓｂに関する前倒し出荷情報と、出荷後倒し可能量Ｓａに関する後倒し出荷情報とを含む。
【0070】
出荷基準量Ｓ０は、水素システム１００から基準時ｔ０に水素を外部へ出荷する水素出荷量である。具体的には、出荷基準量Ｓ０は、基準時ｔ０に水素システム１００からの出荷を待機する予定の水素タンクトレーラ（水素運搬車両）の台数（出荷容量）に相当する。
【0071】
出荷前倒し可能量Ｓｂは、出荷基準量Ｓ０のうち基準時ｔ０よりも前の時点ｔｂに水素システム１００から水素を出荷し得る水素出荷量である。具体的には、出荷前倒し可能量Ｓｂは、基準時ｔ０に水素システム１００からの出荷を受ける予定の水素タンクトレーラのうち、基準時ｔ０よりも前の時点ｔｂに出荷の待機を行う可能性がある水素タンクトレーラの台数（出荷容量）に相当する。
【0072】
出荷後倒し可能量Ｓａは、出荷基準量Ｓ０のうち基準時ｔ０よりも後の時点ｔａに水素システム１００から水素を出荷し得る水素出荷量である。具体的には、出荷後倒し可能量Ｓａは、基準時ｔ０に水素システム１００からの出荷を受ける予定の水素タンクトレーラのうち、基準時ｔ０よりも後の時点ｔａに出荷の待機を行う可能性がある水素タンクトレーラの台数（出荷容量）に相当する。
【0073】
計画部２７０は、図７の上段に示すように、出荷基準量Ｓ０に関する基準時出荷情報と、出荷前倒し可能量Ｓｂに関する前倒し出荷情報と、出荷後倒し可能量Ｓａに関する後倒し出荷情報とを含む水素出荷指令ＣＨに基づいて、図７の下段に示すように、水素システム１００の運転計画ＦＰを作成する。
【0074】
ここでは、計画部２７０は、図７の下段に示すように、水素前倒し製造量Ｐｂ、水素後倒し製造量Ｐａ、および、基準時水素製造量Ｐ０について、運転計画ＦＰを作成する。
【0075】
水素前倒し製造量Ｐｂは、基準時ｔ０よりも前の時点ｔｂに水素システム１００の水素製造装置１１０で水素を製造する水素製造量である。計画部２７０は、水素前倒し製造量Ｐｂを出荷前倒し可能量Ｓｂ以下に設定する。
【0076】
水素後倒し製造量Ｐａは、基準時ｔ０よりも後の時点ｔａに水素システム１００の水素製造装置１１０で水素を製造する水素製造量である。計画部２７０は、水素後倒し製造量Ｐａを出荷後倒し可能量Ｓａ以下に設定する。
【0077】
基準時水素製造量Ｐ０は、基準時ｔ０に水素システム１００の水素製造装置１１０で水素を製造する水素製造量である。計画部２７０は、出荷基準量Ｓ０から水素前倒し製造量Ｐｂと水素後倒し製造量Ｐａとの合計量を差分した値に基準時水素製造量Ｐ０がなるように、基準時水素製造量Ｐ０を設定する。
【0078】
運転計画ＦＰの作成では、計画対象期間（ｔｂからｔａの間）における水素システム１００の状況が考慮される。具体的には、計画対象期間において水素貯蔵装置１１５で貯蔵することが可能な水素貯蔵量や、計画対象期間において再生可能エネルギー発電装置１２３で発電することが可能な発電量などが考慮される。計画対象期間における水素システム１００の状況については、例えば、過去のデータを学習することで求めた推定値（予測値）でもよい。
【0079】
［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態の水素システム運転計画装置２００ｃでは、水素システム１００から水素を外部へ出荷する水素出荷量に関する水素出荷指令に基づいて、計画部２７０が水素システム１００の運転計画ＦＰを作成する。ここでは、計画部２７０は、水素前倒し製造量Ｐｂが出荷前倒し可能量Ｓｂ以下であり、水素後倒し製造量Ｐａが出荷後倒し可能量Ｓａ以下であり、基準時水素製造量Ｐ０が、出荷基準量Ｓ０から水素前倒し製造量Ｐｂと水素後倒し製造量Ｐａとの合計量を差分した値になるように、運転計画ＦＰを作成する。
以上のように、本実施形態の水素システム運転計画装置２００ｃでは、水素システム１００から水素を外部へ出荷する水素出荷量に関する水素出荷指令に基づいて、計画部２７０が水素システム１００の運転計画ＦＰを作成する。ここでは、計画部２７０は、水素前倒し製造量Ｐｂが出荷前倒し可能量Ｓｂ以下であり、水素後倒し製造量Ｐａが出荷後倒し可能量Ｓａ以下であり、基準時水素製造量Ｐ０が、出荷基準量Ｓ０から水素前倒し製造量Ｐｂと水素後倒し製造量Ｐａとの合計量を差分した値になるように、運転計画ＦＰを作成する。
【0080】
したがって、本実施形態の水素システム運転計画装置２００ｃでは、水素システム１００から水素を外部へ出荷する状況に応じて、水素システム１００の運転計画ＦＰを的確に作成可能である。
【0081】
なお、第１実施形態および第２実施形態で説明したように、ＤＲ指令ＣＤや供給指令ＣＳを考慮して、計画部２７０が運転計画ＦＰの作成を実行してもよい。
【0082】
＜その他＞
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0083】
１０：電力系統、１００：水素システム、１１０：水素製造装置、１１５：水素貯蔵装置、１２０：発電装置、１２１：水素発電装置、１２３：再生可能エネルギー発電装置、２００：水素システム運転計画装置、２００ｂ：水素システム運転計画装置、２００ｃ：水素システム運転計画装置、２１０：分類部、２２０：第１計画部、２３０：第２計画部、２５０：通知部、２７０：計画部、３００：水素流通網、４００：温水流通網。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】