(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-28
(45)【発行日】2022-07-06
(54)【発明の名称】水素システムの制御装置、および水素システムの制御方法
(51)【国際特許分類】
H02J 15/00 20060101AFI20220629BHJP
H01M 8/0656 20160101ALI20220629BHJP
H02J 3/00 20060101ALI20220629BHJP
H02J 3/14 20060101ALI20220629BHJP
H02J 3/38 20060101ALI20220629BHJP
H02J 13/00 20060101ALI20220629BHJP
【ＦＩ】
H02J15/00 G
H01M8/0656
H02J3/00 170
H02J3/14
H02J3/38 130
H02J3/38 160
H02J3/38 170
H02J13/00 311R
H02J13/00 311T
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2020559614
(86)(22)【出願日】2018-12-12
(86)【国際出願番号】 JP2018045722
(87)【国際公開番号】W WO2020121447
(87)【国際公開日】2020-06-18
【審査請求日】2021-05-24
【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）平成３０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
(73)【特許権者】
【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】100091487
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 行孝
(74)【代理人】
【識別番号】100120031
【弁理士】
【氏名又は名称】宮嶋 学
(74)【代理人】
【識別番号】100107582
【弁理士】
【氏名又は名称】関根 毅
(74)【代理人】
【識別番号】100124372
【弁理士】
【氏名又は名称】山ノ井 傑
(74)【代理人】
【識別番号】100125151
【弁理士】
【氏名又は名称】新畠 弘之
(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】加藤 新
(72)【発明者】
【氏名】山根 史之
【審査官】木村 励
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１７００９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／００９９０９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１８／０７８８７５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－１４０１６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－２０８６９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２２００６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１５８７６２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１４－２３２３２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ １５／００
Ｈ０２Ｊ ３／１４
Ｈ０２Ｊ ３／３８
Ｈ０２Ｊ ３／００
Ｈ０２Ｊ １３／００
Ｈ０１Ｍ ８／０６５６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
再生可能エネルギー発電装置から供給される第１電力と、電力系統から供給される第２電力とにより水素を製造する水素システムの制御装置であって、ディマンドリスポンスの要請が無い場合に消費される前記第２電力の第１消費電力量を示すベースラインをディマンドリスポンスの要請期間に予め設定する第１設定部と、
前記要請期間内の前記第１消費電力量を低減する前記ディマンドリスポンスの要請がある場合に、前記第１消費電力量から削減電力量を低減した実消費電力量を予め設定する第２設定部と、
前記実消費電力量に基づき、前記要請期間内の前記第２電力の電力量を制御する制御部と、を備え、
前記第２設定部は、前記実消費電力量によって前記水素システムにより生成される水素量が、前記水素システムが前記要請期間を含み、且つ前記要請期間より長い第１期間に生成する目標水素量を達成できる範囲に設定する、水素システムの制御装置。
【請求項2】
前記第１設定部は、前記要請期間よりも前の所定時間帯の前記第２電力の値に基づき、前記ベースラインを前記要請期間に設定する、請求項１に記載の水素システムの制御装置。
【請求項3】
前記第２電力の値は、前記第１電力の予測値と、前記水素システム全体の消費電力とに基づき演算される、請求項２に記載の水素システムの制御装置。
【請求項4】
前記第１設定部は、前記要請期間を含む日よりも前の複数の日における前記所定時間帯に対応する前記第２電力の平均値と、前記要請期間を含む日における前記所定時間帯の前記第２電力の平均値との差分値を、前記複数の日における前記要請期間に対応する前記第２電力の平均値に加算した値に基づき、前記ベースラインを設定する、請求項２又は３に記載の水素システムの制御装置。
【請求項5】
前記第２設定部は、前記第１期間内の前記要請期間を除く第２期間における前記水素システムの水素製造可能量に基づき、前記実消費電力量を設定する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の水素システムの制御装置。
【請求項6】
前記第２設定部は、前記要請期間に供給される前記第１電力が０又は所定値以下である場合にも、前記目標水素量が生成可能である範囲に前記実消費電力量を設定する、請求項５に記載の水素システムの制御装置。
【請求項7】
前記第１電力の内の前記電力系統に供給する電力量に係数を乗算した値、前記第２電力の電力量に係数を乗算した値、前記削減電力量に係数を乗算した値、及び、前記水素の製造量に係数を乗算した値を前記第１期間内の単位時間毎に加算した評価関数を生成する生成部と、前記評価関数が極値を取るように、前記単位時間毎に前記第２電力、前記第１電力、前記削減電力量、及び前記水素の製造量を演算する演算部と、を更に備え、
前記評価関数内における前記削減電力量は前記第１設定部、及び前記第２設定部の演算処理により設定され、
前記制御部は、前記演算部の演算結果に基づき、前記制御を行う、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の水素システムの制御装置。
【請求項8】
前記単位時間毎の前記第１電力の電力量は予測値である、請求項７に記載の水素システムの制御装置。
【請求項9】
前記単位時間毎の前記第１電力を予測する第１予測部を更に備える、請求項８に記載の水素システムの制御装置。
【請求項10】
前記演算部は、前記第１電力の予測値と、前記水素システムの水素製造量に対応する電力とに基づき、前記要請期間以外の前記単位時間毎の前記第２電力を演算する、請求項７乃至９のいずれか一項に記載の水素システムの制御装置。
【請求項11】
前記演算部は、前記第１電力の電力量を、前記単位時間毎の前記第１電力の確率分布に基づき設定する、請求項８に記載の水素システムの制御装置。
【請求項12】
前記第１電力の日ごとの電力量、前記第２電力の日ごとの電力量、及び、前記水素の日ごとの製造量に対応する水素製造装置の日ごとの入力電力量を計画する第１計画部を更に備える、請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の水素システムの制御装置。
【請求項13】
前記水素システムが生成する水素の供給形態に応じて、前記第１計画部の計画情報を使用する場合と使用しない場合とを切り替える切り替え部を更に備える、請求項１２に記載の水素システムの制御装置。
【請求項14】
前記目標水素量は、水素貯蔵量の目標値、液化水素量積算、圧縮水素量積算、水素製造装置の気体水素製造量積算、のいずれかである、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の水素システムの制御装置。
【請求項15】
再生可能エネルギー発電装置が生成する第１電力と、電力系統から供給される第２電力とにより水素を製造する水素システムの制御方法であって、ディマンドリスポンスの要請が無い場合に消費される前記第２電力の第１消費電力量を示すベースラインをディマンドリスポンスの要請期間に予め設定する第１設定工程と、
前記要請期間内の前記第１消費電力量を低減する前記ディマンドリスポンスの要請がある場合に、前記第１消費電力量から削減電力量を低減した実消費電力量を予め設定する第２設定工程と、
前記実消費電力量に基づき、前記要請期間内の前記第２電力の電力量を制御する制御工程と、を備え、
前記第２設定工程では、前記実消費電力量によって前記水素システムにより生成される水素量が、前記水素システムが前記要請期間を含み、且つ前記要請期間より長い第１期間に生成する目標水素量を達成できる範囲に設定する、水素システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、水素システムの制御装置、および水素システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
新たなエネルギーとして水素エネルギーが注目されつつある。水素システムの水素製造装置により水素が生成され、水素タンクに貯蔵される。この水素タンクに貯蔵された水素を、水素発電装置により再び電力に変換することが可能である。このため、水素システムを電力網に接続することで、電力網から電力を供給されることも、電力網に電力を供給することも可能である。こように、水素システムにより、電力網の安定化と、水素需要への対応を行うことが可能となる。
【0003】
また、電力網の電力供給状況に応じて水素システムにおける電力消費のパターンを変化させるディマンドリスポンスの重要性が認識されるようになっている。電力消費のパターンの一例には、電力網における消費電力量のピークカットを行う電力消費の削減型が考えられる。ところが、電力消費の削減を行うと、水素システムの生成する水素量が目標値に達しない恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第６０３８０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、電力系統から供給される電力を要請期間中に削減しても、水素エネルギーシステムの目的とする水素量を生成可能な水素システムの制御装置、および水素システムの制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本実施形態に係る水素システムの制御装置は、再生可能エネルギー発電装置から供給される第１電力と、電力系統から供給される第２電力とにより水素を製造する水素システムの制御装置であって、ディマンドリスポンスの要請が無い場合に消費される前記第２電力の第１消費電力量を示すベースラインをディマンドリスポンスの要請期間に予め設定する第１設定部と、前記要請期間内の前記第１消費電力量を低減する前記ディマンドリスポンスの要請がある場合に、前記第１消費電力量から削減電力量を低減した実消費電力量を予め設定する第２設定部と、前記実消費電力量に基づき、前記要請期間内の前記第２電力の電力量を制御する制御部と、を備え、前記第２設定部は、前記実消費電力量を、前記水素システムが前記要請期間を含み、且つ前記要請期間より長い第１期間に生成する目標水素量を達成できる範囲に設定する。
【発明の効果】
【0007】
本実施形態によれば、電力系統から供給される電力を要請期間中に削減しても、水素エネルギーシステムが目的とする水素量を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１実施形態に係る水素エネルギーシステムの構成を示すブロック図。
【図2】制御装置の詳細な構成を示すブロック図。
【図3】長期計画を画像として表示した例を示す図。
【図4】各パラメータの表示画像例を示す図。
【図5】ＥＣ効率の設定画像例を示す図。
【図6】水素製造装置の効率の補間例を示す図。
【図7】ディマンドリスポンスの日時の設定画面例を示す図。
【図8】下げＤＲの一例を示す図。
【図9】ベースラインの設定例を示す図。
【図10】ベースライン以下のスロットと水素製造装置の入力電力を示す図。
【図11】目標水素量と水素貯蔵量の例を概念的に示す図。
【図12】実消費電力量を設定する処理例を示すフローチャート図。
【図13】長期計画と短期計画のタイムスケジューリングの一例を示す図。
【図14】第２計画部が生成した短期計画を画像化した例を示す図。
【図15】演算部３１０の処理例を示すフローチャート。
【図16】制御装置の処理例を示すフローチャート。
【図17】第２実施形態に係る水素エネルギーシステムの構成を示すブロック図。
【図18】第２実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図。
【図19】発電量の信頼度の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施形態に係る水素エネルギー制御システムおよび水素エネルギー制御システムの制御方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。また、本実施形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号又は類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。
【0010】
（第１実施形態）
【0011】
図１は、第１実施形態に係る水素エネルギーシステム１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る水素エネルギーシステム１は、水素を生成するシステムであり、水素システム１０と、再生可能エネルギー発電装置２０と、制御装置３０とを備えて構成されている。図１では、更に電力系統４０と、液体水素流通網５０とが図示されている。
【0012】
水素システム１０は、再生可能エネルギー発電装置２０が生成する第１電力と、電力系統４０から供給される第２電力とにより水素を製造する。水素システム１０の詳細な構成は、後述する。
【0013】
再生可能エネルギー発電装置２０は、自然エネルギー由来の発電設備を有し、第１電力を生成する。この再生可能エネルギー発電装置２０は、例えば太陽光を用いた太陽光発電装置２２と、風力を用いて発電する風力発電装置２４とを有する。再生可能エネルギー発電装置２０は、化石燃料などの燃料が不要であるが、その発電量は天候や風力などの環境の影響を受けるため不安定である。なお、再生可能エネルギー発電装置２０は、バイオマスやバイオマス由来廃棄物などの新エネルギーを利用した発電装置でもよい。
【0014】
制御装置３０は、水素システム１０と、再生可能エネルギー発電装置２０と、電力系統から供給される第２電力を制御する。制御装置３０の詳細な構成は、後述する。
【0015】
電力系統４０は、火力発電所などが発電した電力を、電力網を介して水素システム１０、再生可能エネルギー発電装置２０及び制御装置３０などに供給する。
液体水素流通網５０は、水素を液体として輸送して、水素需要家に対して供給する流通網である。
液体水素流通網５０は、水素を液体として輸送して、水素需要家に対して供給する流通網である。
【0016】
ここで、水素システム１０の詳細な構成を説明する。水素システム１０は、水素製造装置１００と、水素貯蔵供給装置１０２と、水素発電装置１０４とを有する。
【0017】
水素製造装置１００は、例えば、アルカリ性の溶液に電流を流すことにより、水素と酸素とを製造する電気水分解装置である。また、水素製造装置１００は、水素配管を介して、生成した水素を水素貯蔵供給装置１０２の気体水素タンク１０８に蓄える。すなわち、この水素製造装置１００は、再生可能エネルギー発電装置２０が生成する第１電力と、電力系統４０から供給される第２電力とにより水素を製造し、この製造した水素を水素貯蔵供給装置１０２に蓄える。
【0018】
水素貯蔵供給装置１０２は、水素製造装置１００が生成した水素を貯蔵すると共に、液体水素流通網５０を介して液体水素を供給する。なお、水素貯蔵供給装置１０２の詳細は後述する。
【0019】
水素発電装置１０４は、水素貯蔵供給装置１０２から供給される水素を用いて、電力と、熱とを生成する。ここでの熱は、例えば温水として温水網へ供給される。水素発電装置１０４は、例えば燃料電池を有している。酸素は空気中の酸素を利用してもよいし、水素製造装置１００が水素製造に伴い生成する酸素を酸素タンクに蓄積したものを使用してもよい。
【0020】
ここで、水素貯蔵供給装置１０２の構造を詳細に説明する。この水素貯蔵供給装置１０２は、パワーコンディショナ装置１０６と、気体水素タンク１０８と、液化装置１１０と、液体水素タンク１１２と、液体水素排出装置１１４と、気化装置１１６と、減圧装置１１８とを備えて構成されている。
【0021】
パワーコンディショナ装置１０６は、例えばコンバータを含んで構成される。このコンバータは、再生可能エネルギー発電装置２０が出力した直流電力を所定の交流電力に変換する。
【0022】
気体水素タンク１０８は、水素製造装置１００により製造された気体の水素を蓄える。この気体水素タンク１０８は、水素製造装置１００と、液化装置１１０とに配管を介して接続され、液化装置１１０に気体の水素を供給する。
【0023】
液化装置１１０は、例えば冷却機・圧縮機であり、気体水素タンク１０８から供給された気体水素を液体水素に変換する。この液化装置１１０は、気体水素タンク１０８から供給された水素を液体水素に変換し、配管を介して液体水素タンク１１２に供給する。
【0024】
液体水素タンク１１２は、液化装置１１０から供給された液体水素を貯蔵する。この液体水素タンク１１２は、液化装置１１０から供給された液体水素を蓄えると共に、液体水素排出装置１１４に配管を介して液体水素を供給する。
【0025】
液体水素排出装置１１４は、液体水素タンク１１２から供給された液体水素を液体水素流通網５０、及び気化装置１１６に供給する。なお、液体水素排出装置１１４は、液体水素タンク１１２と一体的に構成されてもよい。
【0026】
気化装置１１６は、液体水素排出装置１１４から供給された液体水素を気体の水素に変換する。すなわち、この気化装置１１６は、液体水素排出装置１１４から供給された液体水素を気体の水素に変換し、配管を介して気体水素タンク１０８に供給する。
【0027】
減圧装置１１８は、配管を介して液体水素タンク１１２と水素発電装置１０４とに接続されている。すなわち、この減圧装置１１８は、配管を介して液体水素タンク１１２から供給された液体水素を減圧し、配管を介し水素発電装置１０４に供給する。
【0028】
図２は、制御装置３０の詳細な構成を示すブロック図である。図２に示すように、制御装置３０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含んで構成され、記憶部３０２と、通信部３０４と、第１予測部３０６と、第１計画部３０８と、第２計画部３１０と、画像処理部３１２と、制御部３１３と、表示制御部３１４と、表示部３１６とを、有する。制御装置３０は、記憶部３０２に記憶されるプログラムを実行することにより、通信部３０４と、第１予測部３０６と、第１計画部３０８と、第２計画部３１０と、画像処理部３１２と、制御部３１３と、表示制御部３１４の各機能を実現する。なお、通信部３０４と、第１予測部３０６と、第１計画部３０８と、第２計画部３１０と、画像処理部３１２と、制御部３１３と、表示制御部３１４とのそれぞれを、独立した電子回路により構成してもよい。
【0029】
記憶部３０２は、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク等により実現される。この記憶部３０２は、制御装置３０が実行するプログラムと、各種の制御用のデータを記憶する。
【0030】
通信部３０４は、外部のネットワークと通信を行い、例えば６０日分の気象予測データを取得する。この気象予測データは、単位時間毎、例えば３０分単位毎のデータである。
【0031】
第１予測部３０６は、通信部３０４が取得した気象予測データに基づき、再生可能エネルギー発電装置２０の発電量を予測する。第１予測部３０６は、単位時間、例えば３０分単位の再生可能エネルギー発電装置２０が発電する第１電力量を６０日分予測する。第１予測部３０６は、一般的な予測方法、例えば回帰分析、ニューラルネットワークなどにより、再生可能エネルギー発電装置２０が発電する第１電力を予測する。また、第１予測部３０６は、再生可能エネルギー発電装置２０の３０分単位の予測発電量を加算し、再生可能エネルギー発電装置２０が発電する第１電力の１日ごとの発電量を算出する。
【0032】
第１計画部３０８は、水素システム１０の長期計画、例えば６０日分を生成する。第１計画部３０８の詳細は後述する。
【0033】
第２計画部３１０は、第１計画部３０８の長期計画に基づき、水素システム１０の短期計画、例えば１～７日分を生成する。第２計画部３１０の詳細も後述する。
【0034】
画像処理部３１２は、第１計画部３０８及び第２計画部３１０の計画値、各種の情報を画像として生成する。制御部３１３は、第１計画部３０８の長期計画、及び第１計画部３０８の短期計画に基づき、水素エネルギーシステム１内の各装置を制御ずる。
【0035】
表示制御部３１４は、画像処理部３１２が生成した画像を表示部３１６に表示する。表示部３１６は、例えばモニタであり、画像処理部３１２が生成した画像などを表示する。
【0036】
ここで、第１計画部３０８の処理の詳細を説明する。図３は、第１計画部３０８が生成した長期計画を画像として表示部３１６に表示した例を示す図である。上側の図は、１日ごとの再生可能エネルギー発電装置２０の第１電力をＰＶ平均発電電力で示し、水素システム１０全体の消費電力をプラント全体平均消費電力で示し、電力系統４０から供給される第２電力をプラント全体平均受電電力で示し、水素製造装置１００の入力電力をＥＣ平均入力電力で示す。
【0037】
下側の図は、水素製造装置１００の水素製造量である液化水素量、液体水素タンク１１２に貯蔵される液水タンク残量、水素の出荷量を示す。横軸は、日にちを示し、上側の図の縦軸は電力を示し、下側の図の縦軸は水素量を示す。
【0038】
図３に示すように、第１計画部３０８は、日ごとの第１電力と、水素システム１０全体の消費電力と、電力系統４０から供給される第２電力と、水素製造装置１００の入力電力と、を計画する。また、第１計画部３０８は、日ごとの液化水素量と、水素の出荷量と、液水タンク残量と、を計画する。
【0039】
より詳細には、第１計画部３０８は、液水タンク残量と出荷量とに基づき、日ごとの液化水素量を演算し、計画情報として設定する。また、第１計画部３０８は、日ごとの液化水素量に基づき、日ごとの水素製造装置１００の入力電力を演算し、計画情報として設定する。次に、第１計画部３０８は、日ごとの水素製造装置１００の入力電力に基づき、水素システム１０全体の消費電力を演算し、計画情報として設定する。すなわち、水素システム１０全体の消費電力には、水素製造装置１００の入力電力に、水素システム１０内の各装置の消費電力が加算される。
【0040】
水素システム１０内の各装置の消費電力には、例えば液化装置１１０の消費電力が含まれる。この液化装置１１０の消費電力は、液化器負荷率に応じて定められる。液化装置１１０の液化器負荷率は、液化装置１１０の処理能力を示し、例えば２４時間単位で設定される。第１計画部３０８は、水素システム１０全体の消費電力から再生可能エネルギー発電装置２０の１日ごとの予測第１電力を減算することで、電力系統４０から受電する計画値としての第２電力を演算し、計画情報として設定する。
【0041】
図４は、第１計画部３０８が設定する各パラメータの表示画像例を示す図である。図４に示すように、第１計画部３０８は、水素製造装置１００の定格電力と、電力系統４０から受電する第２電力の契約電力を設定する。また、操作者がＥＣ効率の設定画面へのリンクを指示すると、後述の図５の画面例が表示され、ＤＲ候補日時の設定画面へのリンクを指示すると、後述の図７の画面例が表示される。
【0042】
図５は、水素製造装置１００の効率の設定画像例を示す図である。図５に示すように、第１計画部３０８は、水素製造装置１００の効率を入力電力に応じて、設定する。水素製造装置１００の効率は、例えば入力電力に対する水素生成量の割合を示す。
【0043】
本実施形態に係る水素製造装置１００は、短時間だけ水素製造を停止する場合に起動停止時間を短縮できる短縮モードを有する。また、ディマンドリスポンス（以下「ＤＲ」と記載する場合がある。）の要請時には水素製造装置１００を停止する場合がある。このように、水素製造装置１００の水素製造を停止する場合には、停止にいたるまでの入力電力を徐々に低下させ、再製造する場合には、入力電力を徐々に増加させる。入力電力が変化することで水素生成量が変化する。効率は、例えば入力電力に対して設定することができるため、第１計画部３０８は、ディマンドリスポンスの実行時などに合わせ水素製造装置１００の効率を設定する。
【0044】
ディマンドリスポンスは、電力供給状況に応じて消費パターンを変化させることを意味する。ディマンドリスポンスには、「需要削減」としての所謂「下げＤＲ（図３）」と、「需要増加」としての所謂「上げＤＲ（図３）」の２通りが考えられる。前者は、効果的に電力系統４０のピークカットを行うことが可能となる。後者は、電力の供給過多状態に陥った際に、需要家に対し電力の消費増加を促すことで、電圧や周波数等の電気の品質安定化に資するものである。
【0045】
図６は、水素製造装置１００の効率の補間例を示す図である。図６に示すように、第１計画部３０８は、水素製造装置１００に設定した効率を補完する。例えば、第１計画部３０８は、水素製造装置１００に設定した効率を例えばスプライン補完する。これにより、水素製造装置１００の効率をすべての入力電力に対して設定することが可能となる。
【0046】
図７は、第１計画部３０８が設定するディマンドリスポンスの日時の設定画面例を示す図である。図７に示すように、第１計画部３０８は、ディマンドリスポンスの日時を設定する。より具体的には、第１計画部３０８は、「下げＤＲ（図３）」と、「上げＤＲ（図３）」の日時を設定する。また、第１計画部３０８は、「下げＤＲ（図３）」の期間には、水素製造装置１００の水素製造量を０として、液水タンク残量を計画してもよい。これにより、下げＤＲの実行時に、第２電力の供給をより抑制可能となる。
【0047】
また、液体水素出荷の時間を任意の時間に定めることが可能である。このため、第１計画部３０８は、例えば、出荷予定日と前日をまたがる００：００までに、出荷予定日の出荷量を液体水素タンク１１２に貯蔵することを計画する。さらに、第１計画部３０８は、長期計画を計画する際の制約条件として、各装置の性能範囲内であること、契約電力以内であることなどを満たすように計画する。長期計画を計画する方法として、装置の入出力を数式で表現し数理最適化やメタヒューリスティックで最適化する方法を用いてもよい。このような処理により、第１計画部３０８は、上述の情報に加え、液化器負荷率、目標水素貯蔵量（下限）、ＤＲ予定日、時間帯などを計画する。そして、第１計画部３０８は、計画した情報を画像処理部３１２に出力する。これにより、画像処理部３１２は、例えば上述の図３に示す画像データを生成する。
【0048】
ここで、第２計画部３１０の詳細を説明する。図２に示すように、第２計画部３１０は、第１設定部３１０ａと、第２設定部３１０ｂと、生成部３１０ｃと、演算部３１０ｄとを有する。
【0049】
図８は、下げＤＲの一例を示す図である。縦軸は電力を示し、横軸は時間を示す。実消費電力８０２は、電力系統４０（図１）から供給される第２電力を示し、ベースライン８０４は、ＤＲの要請がなかった場合に想定される要請期間Ｔ８０における第２電力を示し、削減電力８０６は、ベースライン８０４と、実際の実消費電力８０２との差分を示す。
【0050】
第１設定部３１０ａは、ディマンドリスポンスの要請が無い場合に消費される第２電力の第１消費電力量であるベースライン８０４をディマンドリスポンスの要請期間Ｔ８０に設定する。本実施形態に係る第１設定部３１０ａは、例えば統計的推計負荷の考え方によりベースライン８０４を設定する。ベースライン８０４は、ディマンドリスポンスの要請が無い場合に消費される要請期間Ｔ８０内の第２電力の第１消費電力量を示す。すなわち、ベースライン８０４が示す電力を要請期間Ｔ８０内において積算すると、要請期間Ｔ８０内において第２電力を積算した第１消費電力量となる。
【0051】
図９は、ベースラインの設定例を概念的に示す図である。ここでは、ＤＲ当日、及びＤＲの５日前から１日前の第２電力の消費電力を示している。縦軸は電力を示し、横軸は時間を示している。図９内には、ＤＲの要請期間Ｔ８０をＤＲ当日の１３時００分から１３時３０分と、１３時３０分から１４時００分の２コマとしている。また、ＤＲ当日のベースライン９１０、及びＤＲの要請期間Ｔ８０の４時間前から１時間前までの３０分単位の７コマの期間における消費電力９１２を示している。さらにまた、ＤＲの５日前から１日前の消費電力９１２に対応する消費電力９１４、及びＤＲの要請期間Ｔ８０に対応する期間の消費電力９１６を示している。
【0052】
図９に示すように、第１設定部３１０ａは、ＤＲ実施日当日を含まないＤＲ実施日の直近５日間のうち、ＤＲの要請期間Ｔ８０に対応するＤＲ実施時間帯の平均需要量の多い４日間の平均消費電力を求める。例えば３日前の平均消費電が０メガワットであり、３日前を除く各日の平均消費電が１メガワットであるので、３日前の平均消費電を除く４日間のＤＲ実施時間帯における平均消費電力は、１メガワットとなる。
【0053】
次に、第１設定部３１０ａは、ＤＲ実施時間の４時間前から１時間前までの３０分単位の７コマ（所定時間帯Ｔ８２）について、（ＤＲ実施日当日の需要量）－（上記の算出方法により算出された値）の平均値を算出する。例えば、ＤＲ実施日当日の需要量は、４メガワットである。また、５日前の平均消費電力が４メガワットであり、４日前の平均消費電力が２メガワットであり、４日前の平均消費電力が２メガワットであり、３日前の平均消費電力が１メガワットであり、２日前の平均消費電力が４メガワットであり、１日前の平均消費電力が２メガワットである。このため、３日前の平均消費電力１メガワットを除く４日間の平均消費電力は３メガワットとなる、これにより、（ＤＲ実施日当日の需要量）－（上記の算出方法により算出された値）は、４メガワットから３メガワットを減算した１メガワットとなる。
【0054】
次に、第１設定部３１０ａは、上記で算出されたＤＲ実施時間帯に対応する４日間の平均消費電力に、（ＤＲ実施日当日の需要量）－（上記の算出方法により算出された値）の平均値を加算してベースラインとする。例えば、第１設定部３１０ａは、４日間のＤＲ実施時間帯における平均消費電力である１メガワットに、（ＤＲ実施日当日の需要量）－（上記の算出方法により算出された値）の平均値である１メガワットを加算した２メガワットをベースラインとする。このように、第１設定部３１０ａは、要請期間Ｔ８０を含む日（当日）よりも前の複数の日（ＤＲ１、２、４、５日前）における所定時間帯Ｔ８２に対応する第２電力の平均値と、所定時間帯Ｔ８２の第２電力の平均値との差分値を、複数の日（ＤＲ１、２、４、５日前）における要請期間Ｔ８０に対応する第２電力の平均値に加算した値に基づき、ベースライン９１０を設定する。
【0055】
第２設定部３１０ｂは、ディマンドリスポンスの要請がある場合に消費される第２電力の消費電力量である実消費電力量を設定する。すなわち、第２設定部３１０ｂは、要請期間Ｔ８０内の第１消費電力量を低減するディマンドリスポンスの要請がある場合に、第１消費電力量から削減電力量を低減した実消費電力量を予め設定する。図８に示すように、削減電力量は、削減電力８０６の要請期間Ｔ８０における積算値である。
【0056】
また、第２設定部３１０ｂは、ベースラインと実消費電力量との差である削減電力量を、水素システム１０がＤＲの要請期間Ｔ８０よりも長く、且つ要請期間Ｔ８０含む第１期間に生成する目標水素量に基づき演算する。この第１期間は、例えば要請期間Ｔ８０を含む２４時間である。
【0057】
第２設定部３１０ｂは、ＤＲの要請期間Ｔ８０に供給される第１電力が０又は所定値以下である場合を想定して、目標水素量が生成可能である範囲に実消費電力量を設定してもよい。これにより、変動性の高い第１電力の水素生成への依存率を低下できるので、目標水素量の達成可能性がより向上する。
【0058】
例えば、第２設定部３１０ｂは、第１期間内の要請期間Ｔ８０を除く第２期間における水素システム１０の水素製造可能量に基づき、実消費電力量を設定する。これにより、要請期間Ｔ８０におけるＤＲにより水素製造ができなくとも、目標水素量を達成することが可能となる。より具体的な例では、第２設定部は、第１期間内におけるＤＲの要請期間Ｔ８０を除く第２期間に、水素システム１０の水素製造装置１００を定格負荷で運転させた場合の水素製造量に基づき、実消費電力量を設定する。この場合、ＤＲの要請期間Ｔ８０に水素製造装置１００を停止させ、定格負荷で運転させる場合の移行期間における水素製造装置１００の水素生成量を設定してもよい。
【0059】
図１０は、ベースライン９１０以下のスロット１１０２と水素製造装置１００の入力電力１１０４を概念的に示す図である。ＤＲの要請期間Ｔ８０は、１１時３０分から１２時３０分である。ここでは、下げＤＲの例を示している。上図がベースライン９１０以下のスロット１１０２を示す図であり、下図が水素製造装置１００の入力電力１１０４を示す図である。上図及び下図の横軸は時間を示し、上図の縦軸は第２電力の受電電力を示し、下図の縦軸は、水素製造装置１００の入力電力を示す。図１０の例では、ＤＲの要請期間Ｔ８０中において水素製造装置１００の水素製造が停止している例を示しているが、これに限定されない。また、スロット１１０２は、ベースライン９１０以下の電力を均等割した単位電力の大きさを意味する。例えば、ベースライン９１０の示す電力をＮ分割、例えば３分割した値がスロット１１０２の縦辺の長さに対応する。
【0060】
図１１は、目標水素量１２００と液体水素タンク１１２に貯蔵される水素貯蔵量の例を概念的に示す図である。縦軸はＤＲ実施時間後に液体水素タンク１１２に貯蔵される水素貯蔵量を示し、横軸は時間を示している。図１２における目標水素量１２００は、出荷予定日と前日をまたがる００：００時における値である。
【0061】
【0062】
まず、第２設定部３１０ｂは、第１設定部３１０ａが設定したＤＲ要請期間Ｔ８０におけるベースラインをＮ分割したスロット１１０２（図１０）を生成する（ステップＳ１００）。分割数は、限定されず、例えば１０００分割でもよい。また、第２設定部３１０ｂは、第１予測部３０６（図２）が予測した３０分単位の再生可能エネルギー発電装置２０の発電量に関して、ＤＲの要請期間Ｔ８０における値を０に設定する。これにより、ＤＲ要請期間Ｔ８０における実消費電力量の実行をより高精度に行うことが可能となる。
【0063】
次に、第２設定部３１０ｂは、Ｚに１を設定する（ステップＳ１０２）。
次に、第２設定部３１０ｂは、Ｚ個のスロット１１０２に対応する削減電力量の削減を実行する（ステップＳ１０４）。この場合に、第２設定部３１０ｂは、削減電力量の削減を実行した際の水素生成量を、水素製造装置１００の効率を元に計算する。
次に、第２設定部３１０ｂは、Ｚ個のスロット１１０２に対応する削減電力量の削減を実行する（ステップＳ１０４）。この場合に、第２設定部３１０ｂは、削減電力量の削減を実行した際の水素生成量を、水素製造装置１００の効率を元に計算する。
【0064】
次に、第２設定部３１０ｂは、この削減電力量の削減を実行しても、目標水素量１２００（図１１）を達成できるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。達成できる場合（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、ＺがＮか否かを判定し（ステップＳ１０８）、Ｚ＝Ｎである場合（ステップＳ１０８のＹＥＳ）、現状のＺから１を減算したスロット１１０２に対応する削減電力量を設定（ステップＳ１１０）し、処理を終了する。
【0065】
一方で、目標水素量１２００（図１１）を達成できない場合（ステップＳ１０６のＮＯ）、ステップＳ１１０の処理を行う。また、Ｚ＝Ｎでない場合（ステップＳ１０８のＮＯ）、Ｚに１を加算し（ステップＳ１１２）、ステップＳ１０４からの処理を繰り返す。第２設定部３１０ｂは、ベースライン９１０から最終的に削減したスロット１１０２に対応する削減電力量を減じ、実消費電力量を設定する。
【0066】
なお、本実施形態に係る第２設定部３１０ｂは、第１予測部３０６（図２）が予測した３０分単位の発電量をＤＲ要請期間Ｔ８０において０に設定するが、これに限定されず、予測した３０分単位の発電量を用いてもよい。或いは、予測した３０分単位の発電量に所定の比率を乗算して、所定値以下に設定した再生可能エネルギー発電装置２０の発電量を用いてもよい。
【0067】
このように、第２設定部３１０ｂは、削減電力量を増加させつつ、目標水素量１２００（図１１）を達成できるか否かを判定する。そして、目標水素量１２００（図１１）を達成できる削減電力量の限界値に基づき、実消費電力量を設定する。また、実消費電力量が設定されると、上述した制御部３１３は、第２設定部３１０ｂが設定した消費電力量に基づき、要請期間Ｔ８０において第２電力を制御する。
【0068】
図２に示す生成部３１０ｃは、第２電力の電力量に第１係数を乗算した値、第１電力の内の電力系統４０に供給する電力量に第２係数を乗算した値、下げＤＲでの削減電力量に第３係数を乗算した値、上げＤＲでの負荷増減量に第４係数を乗算した値、及び、水素の製造量に第５係数を乗算した値を計画作成時間である第１期間内の単位時間毎に加算した評価関数を生成する。
【0069】
【数1】
【0070】
【数2】
【数3】
【数4】
【0071】
【数5】
【数6】
【数7】
【0072】
【数8】
【数9】
【数10】
【数11】
【数12】
【0073】
【数13】
【数14】
【数15】
【0074】
図２に示す演算部３１０ｄは、（１６）式で示すように、（１）式で示した評価関数が最小値を取るように演算する。なお。係数を０に設定することにより、評価関数に加えない項目を除くことが可能である。例えば、上げＤＲを行わない場合には、（１１）式で示す係数を０とする。
【数16】
【0075】
図１３は、長期計画と短期計画のタイムスケジューリングの一例を示す図である。横軸は時間を示している。第１計画部３０８（図２）は、１日目を含む７日分の長期計画５００の生成を０日目の時刻Ｔ１０である８：３０に例えば開始する。第１計画部３０８（図２）が長期計画５００を生成する際の初期条件５０２は、０日目を含む過去のデータから設定される。第１計画部３０８（図２）は、前述のように、日ごとの液水タンク残量、水素の出荷量、目標水素残量、水素システム１０全体のプラント全体平均消費電力、及びＥＣ平均入力電力などを計画し、これらの情報を短期計画５０６の終端条件５０４として演算部３１０ｄに供給する。
【0076】
演算部３１０は、短期計画５０６を生成するために、（１）式で示した評価関数が極値を取るように、０日目の時刻Ｔ１２である例えば９：００から演算を開始する。演算部３１０が短期計画５０６を生成するための情報を演算する際の初期条件５０８は、０日目を含む過去のデータから設定される。すなわち、演算部３１０は、終端条件５０４に含まれる日ごとの液水タンク残量、水素の出荷量、目標水素残量、水素システム１０全体のプラント全体平均消費電力、及びＥＣ平均入力電力などの内の必要な情報を拘束条件とし、初期条件５０８を用いて、（１）式で示した評価関数が極値を取るように、演算する。
【0077】
図１４は、演算部３１０の演算結果に基づき、第２計画部３１０が生成した短期計画５０６を画像として表示部３１６に表示した例を示す図である。上側の図は、３０分毎の再生可能エネルギー発電装置２０の予測した第１電力をＰＶ平均発電電力で示し、水素システム１０全体の消費電力をプラント全体平均消費電力で示し、電力系統４０から供給される第２電力をプラント全体平均受電電力で示し、水素製造装置１００の入力電力をＥＣ平均入力電力で示す。
【0078】
下側の図は、水素製造装置１００の水素製造量である液化水素量、液体水素タンク１１２に貯蔵される液水タンク残量、水素の出荷量、目標水素残量を示す。横軸は、日にちを示し、上側の図の縦軸は電力を示し、下側の図の縦軸は水素量を示す。
【0079】
図１４に示すように、演算部３１０ｄは、（１）式で示した評価関数が極値を取るように、所定時間ｔ、例えば３０分毎に第１電力、削減電力量、及び水素の製造量を演算する。この演算の際に、演算部３１０ｄは、第１設定部３１０ａ及び第２設定部３１０ｂが演算したベースライン、削減電力量、負荷増減量を使用する。さらにまた、所定時間ｔ毎の再生可能エネルギー発電装置２０の発電量は、第１予測部３０６の予測値を使用する。
【0080】
図１５は、演算部３１０の処理例を示すフローチャートである。ここでは、図９及び図１３を参照しつつ、終端条件５０４及び初期条件５０８を拘束条件として、短期計画５０６の期間内の全単位時間の水素製造量に対応する電力を変更する例を説明する。
【0081】
まず、演算部３１０ｄが、終端条件５０４に基づき、短期計画５０６の期間内の全単位時間の水素製造量に対応する電力を初期値として設定する（ステップＳ１５０）。
【0082】
次に、演算部３１０ｄは、全単位時間の水素製造量に対応する電力、及び全単位時間の第１電力の予測値を用いて、短期計画５０６の期間内の要請期間Ｔ８２を除く全単位時間の第２電力の値を演算する（ステップＳ１５２）。
【0083】
次に、第１設定部３１０ａは、要請期間Ｔ８２を含む日よりも前の複数の日における所定時間帯Ｔ８２に対応する第２電力の平均値と、所定時間帯Ｔ８２の第２電力の平均値との差分値を、これら複数の日における要請期間Ｔ８２に対応する第２電力の平均値に加算した値に基づき、ベースライン９１０を設定する（ステップＳ１５４）。この場合、複数の日の中に既に過去となった日が含まれる場合には、初期条件５０８に含まれる第２電力の実績値を使用する。一方で、複数の日に将来の日が含まれる場合には、演算部３１０ｄの演算値を用いる。
【0084】
次に、第２設定部３１０ｂは、第１期間（２４時間）内の要請期間Ｔ８２を除く第２期間における水素システム１０の水素製造可能量に基づき、要請期間Ｔ８２内の実消費電力量を設定する（ステップＳ１５６）。すなわち、第２設定部３１０ｂは、実消費電力量を、水素システム１０が要請期間Ｔ８２を含み、且つ要請期間Ｔ８２より長い第１期間（２４時間）に生成する目標水素量を達成できる範囲に設定する。また、この際に、第２設定部３１０ｂは、要請期間Ｔ８２に供給される第１電力が０又は所定値以下である場合にも、目標水素量が生成可能である範囲に実消費電力量を設定してもよい。
【0085】
次に、演算部３１０ｄは、評価関数の値を演算する（ステップＳ１５８）。そして、演算部３１０ｄは、評価関数の値が極値であるか否かを判定する（ステップＳ１６０）。ここでは、所定の演算回数に達したか否かを判定してもよい。
【0086】
評価関数の値が極値である場合（ステップＳ１６０のＹＥＳ）、処理を終了する。一方で、評価関数の値が極値でない場合（ステップＳ１６０のＮＯ）、終端条件５０４を拘束条件として、短期計画５０６の期間内の全てまたは一部の単位時間の水素製造量に対応する電力の値を変更し（ステップＳ１６２）、ステップＳ１５２から処理を繰り返す。例えば、電力の値はモンテカルロシュミレーション方法などにより変更してもよい。このように、演算部３１０ｄは、終端条件５０４を拘束条件として評価関数の値が極値を取るように演算を行う。
【0087】
再び図１３に戻り、第１計画部３０８（図２）は、１日目を含む７日分の長期計画５１２の生成を０日目の時刻Ｔ１４である例えば２３：３０に再度、開始する。第１計画部３０８（図２）が長期計画５１２を生成する際の初期条件５１４には、０日目の２３：３０までの過去のデータと、短期計画５０６におけるＤＲの要請期間Ｔ８０内における実消費電力量が含まれる。第１計画部３０８（図２）は、前述のように、日ごとの液水タンク残量、水素の出荷量、目標水素残量、水素システム１０全体のプラント全体平均消費電力、及びＥＣ平均入力電力などを再計画し、これらの情報を短期計画５２０の終端条件５１８として演算部３１０ｄに供給する。
【0088】
演算部３１０は、短期計画５２０を再度、生成するために、（１）式で示した評価関数が極値を取るように、０日目の時刻Ｔ１６である例えば２３：４５から演算を開始する。演算部３１０が短期計画５２０を生成する際の初期条件５２２は、０日目の２３：３０までの過去のデータと、短期計画５０６におけるＤＲの要請期間Ｔ８０内における実消費電力量が含まれる。すなわち、演算部３１０は、終端条件５１８に含まれる日ごとの液水タンク残量、水素の出荷量、目標水素残量、水素システム１０全体のプラント全体平均消費電力、ＥＣ平均入力電力、第１設定部３１０ａが演算したベースライン、及び第２設定部３１０ｂが演算した削減電力量の内の処理に必要な情報を拘束条件とし、初期条件５２２を用いて、（１）式で示した評価関数が極値を取るように、再演算する。そして、第２計画部３１０（図２）は、演算部３１０の演算結果を画像処理部３１２に出力する。これにより、画像処理部３１２は、例えば上述の図１４に示す画像データを生成する。また、上述の制御部３１３（図２）は、演算部３１０ｄの演算結果に基づき、制御を行う。
【0089】
図１６は、本実施形態に係る制御装置３０の処理例を示すフローチャートである。まず、第１予測部３０６が、通信部３０４が取得した気象予測データに基づき、再生可能エネルギー発電装置２０の発電量を例えば３０分単位で予測する（ステップＳ２００）。また、第１予測部３０６は、３０分単位で予測した発電量を２４時間単位で加算し、日ごとの予測発電量を演算する。
【0090】
次に、第１計画部３０８が、日ごとの予測発電量及び初期条件を用いて、日ごとの液水タンク残量、水素の出荷量、目標水素残量、水素システム１０全体のプラント全体平均消費電力、及びＥＣ平均入力電力などの情報を含む長期計画を生成する（ステップＳ２０２）。これらの情報を短期計画の終端条件として演算部３１０ｄに供給する。
【0091】
次に、演算部３１０ｄは、初期条件及び終端条件を用いて、評価式（１）式の極値を演算する。この際に演算部３１０ｄは、第１設定部３１０ａ及び第２設定部３１０ｂが演算したベースライン、実消費電力量を用いる。そして、極値が得られた時点の削減電力量をＤＲ可能量予測値とする（ステップＳ２０４）。
【0092】
また、演算部３１０ｄは、評価式（１）式の極値を演算する際に、第１設定部３１０ａ及び第２設定部３１０ｂが演算したベースライン、負荷削減量を拘束条件とし、水素製造装置１００のＥＣ性能を設定する。ＥＣ性能は例えば、水素製造装置の起動や停止に要する時間である。（ステップＳ２０６）。
【0093】
第２計画部３１０は、評価式（１）式の極値が得られた時点の演算結果に基づき、３０分毎の第１電力、水素システム１０全体の消費電力、電力系統４０から供給される第２電力、水素製造装置１００の入力電力、ＤＲ可能量予測値、及び水素生成量などの計画情報を含む短期計画を生成し（ステップＳ２０８）、処理を終了する。
【0094】
以上説明したように、第１実施形態によれば、第２設定部３１０ｂが、ディマンドリスポンスの要請期間Ｔ８０に予め設定する第２電力の実消費電力量を、水素システムが要請期間Ｔ８０よりも長い第１期間に生成する目標水素量を達成できる範囲に設定することとした。これにより、ディマンドリスポンスを行っても、より高精度に目標水素量の生成を行うことができる。
【0095】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る水素エネルギーシステム１は、液体水素の代わりに圧縮水素を生成する点で第１実施形態に係る水素エネルギーシステム１と相違する。以下では、第１実施形態に係る水素エネルギーシステム１と相違する点に関して説明する。
第２実施形態に係る水素エネルギーシステム１は、液体水素の代わりに圧縮水素を生成する点で第１実施形態に係る水素エネルギーシステム１と相違する。以下では、第１実施形態に係る水素エネルギーシステム１と相違する点に関して説明する。
【0096】
図１７は、第２実施形態に係る水素エネルギーシステム１の構成を示すブロック図である。図１７に示すように、本実施形態に係る水素エネルギーシステム１は、圧縮水素を生成するシステムである。すなわち、この水素貯蔵供給装置１０２は、圧縮装置１２０と、圧縮水素タンク１２２と、圧縮水素排出装置１２４とを備える点で第１実施形態に係る水素貯蔵供給装置１０２と相違する。
【0097】
圧縮装置１２０は、気体水素タンク１０８から供給された気体水素を圧縮し、圧縮水素に変換し、配管を介して圧縮水素タンク１２２に供給する。圧縮水素タンク１２２は、圧縮装置１２０から供給された圧縮水素を貯蔵する。この圧縮水素タンク１２２は、圧縮装置１２０から供給された液体水素を蓄えると共に、圧縮水素排出装置１２４に配管を介して圧縮水素を供給する。圧縮水素排出装置１２４は、圧縮水素タンク１２２から供給された圧縮水素を圧縮水素流通網１２６に供給する。
【0098】
【0099】
切り替え部３１８は、水素エネルギーシステム１が生成する水素の供給形態に応じて、第１計画部３０８、及び第２計画部３１０の処理内容を変更する。より具体的には、水素エネルギーシステム１が圧縮水素を圧縮水素流通網１２６に供給する場合に、第１計画部３０８は、過去のデータから設定された初期条件に基づき、３０分ごとの液水タンク残量、水素の出荷量、目標水素残量、水素システム１０全体のプラント全体平均消費電力、及びＥＣ平均入力電力などを計画する。圧縮水素は液体水素に比べ圧縮率が低く、１回の出荷での配送量が少ないため、出荷頻度が高くなる。このため長期計画は１～２週間程度とする。また、終端条件として、日ごとの液水タンク残量、水素の出荷量、目標水素残量、水素システム１０全体のプラント全体平均消費電力、及びＥＣ平均入力電力などを第２計画部３１０に供給する。
【0100】
水素エネルギーシステム１が圧縮水素を圧縮水素流通網１２６に供給する場合に、第２計画部３１０の演算部３１０ｄは、第１計画部３０８から供給された終端条件を拘束条件及びとして、（１）式で示した評価関数が極値を取るように演算する。短期計画における評価関数は、１～３日程度の期間であり、３０分単位である。この演算の際に、演算部３１０ｄは、第１設定部３１０ａ及び第２設定部３１０ｂが演算したベースライン、削減電力量、負荷増減量を使用する。さらにまた、所定時間ｔ＝３０分毎の再生可能エネルギー発電装置２０の発電量は、第１予測部３０６の予測値を使用する。
【0101】
切り替え部３１８は、第１計画部３０８の計画情報を使用する場合と使用しない場合とを切り替えてもよい。より詳細には、圧縮水素を圧縮水素流通網１２６に供給する場合に、第１計画部３０８のかわりに、第２計画部３１０が、１～２週間程度の期間の計画を生成する。この場合、第２計画部３１０の演算部３１０が、過去のデータから設定した初期条件及び日ごとの目標水素量に基づき、（１）式で示した評価関数が極値を取るように演算する。すなわち、図１６のフローチャートにおける終端条件５０４を操作者が設定することで、図１６のフローチャートと相違する。この演算の際にも、演算部３１０ｄは、第１設定部３１０ａ及び第２設定部３１０ｂが演算したベースライン、実消費電力量などを使用する。さらにまた、所定時間ｔ＝３０分毎の再生可能エネルギー発電装置２０の発電量は、第１予測部３０６の予測値を使用する。この場合、モデルを概略化し、ＤＲ計算を一部省略するなどの処理を行なってもよい。或いは、例えば水素製造装置１００の利用効率を一定値にしてもよい。
【0102】
以上説明したように、第２実施形態によれば、切り替え部３１８が、水素エネルギーシステム１で処理する水素の種類に基づき、第１計画部３０８、及び第２計画部３１０の処理内容を変更することとした。これにより、水素エネルギーシステム１が圧縮水素を圧縮水素流通網１２６に供給する場合にも、第１実施形態に係る水素エネルギーシステムと同等の効果を得ることができる。
【0103】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る水素エネルギーシステム１は、第１予測部３０６が予測する再生可能エネルギー発電装置２０の発電量に信頼度として確率分布を導入する点で第１実施形態に係る水素エネルギーシステム１と相違する。以下では、第１実施形態に係る水素エネルギーシステム１と相違する点に関して説明する。
第３実施形態に係る水素エネルギーシステム１は、第１予測部３０６が予測する再生可能エネルギー発電装置２０の発電量に信頼度として確率分布を導入する点で第１実施形態に係る水素エネルギーシステム１と相違する。以下では、第１実施形態に係る水素エネルギーシステム１と相違する点に関して説明する。
【0104】
図１９は、発電量の信頼度の例を示す図である。横軸は時間を示し、縦軸は再生可能エネルギー発電装置２０の予測発電量とその信頼度を示している。
【0105】
第３実施形態に係る第１予測部３０６は、予測する時間単位ｔ、例えば３０分ごとの再生可能エネルギー発電装置２０の発電量に信頼度を付帯する。この信頼度は、例えば標準偏差をσとする正規分布５２４、５２６で示される。正規分布５２４、５２６の積算値は１に正規化されており、正規分布の値は発生確率であり、信頼度の値に対応する。すなわち、時刻ｔ－１に対応する正規分布５２８、時刻ｔに対応する正規分布５３０の積算値は１である。
【0106】
例えば、第１予測部３０６に対してマイナスｎσを設定するとマイナスｎσに対応する予測発電量５２８、５３０が演算される。これにより、第２計画部３１０は、これらの予測発電量５２８、５３０などと初期条件５３４とを用いて、短期計画５３２を生成する。
【0107】
以上説明したように、第３実施形態によれば、第１予測部３０６が予測する再生可能エネルギー発電装置２０の発電量に信頼度として確率分布を導入することとした。これにより、第２計画部３１０は、確率分布を反映した短期計画を生成可能となり、短期計画の精度をより上げることができる。
【0108】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置、方法及びプログラムは、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置、方法及びプログラムの形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】