特許 7123711 システム

(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】2022-08-15

(45)【発行日】2022-08-23

(54)【発明の名称】システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/00 20060101AFI20220816BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20220816BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20220816BHJP

   H02J 7/35 20060101ALI20220816BHJP

   F24H 1/18 20220101ALI20220816BHJP

【ＦＩ】

H02J3/00 130

H02J3/38 130

H02J3/32

H02J7/35 K

F24H1/18 Z

H02J3/00 170

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018174841

(22)【出願日】2018-09-19

(65)【公開番号】P2020048323

(43)【公開日】2020-03-26

【審査請求日】2021-09-02

(73)【特許権者】

【識別番号】390037154

【氏名又は名称】大和ハウス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100162031

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 豊彦

(74)【代理人】

【識別番号】100175721

【弁理士】

【氏名又は名称】高木 秀文

(72)【発明者】

【氏名】藤本 卓也

(72)【発明者】

【氏名】原田 真宏

(72)【発明者】

【氏名】西田 竜太

(72)【発明者】

【氏名】門脇 昌作

(72)【発明者】

【氏名】村上 伸太郎

(72)【発明者】

【氏名】中山 晋太朗

【審査官】田中 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】再公表特許第２０１１／１２１８１５（ＪＰ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２３８２３２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１７２９１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０４２５４２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／０４２５２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－２４４８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ３／００

Ｆ２４Ｈ １５／００

Ｆ２４Ｈ １／１８

Ｈ０２Ｊ ３／３８

Ｈ０２Ｊ ３／３２

Ｈ０２Ｊ ７／３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力を発電可能であり、かつ電力負荷へと供給可能な発電部と、
前記電力負荷とは異なり、電力を用いて湯を製造可能であり、当該湯を蓄えると共に、給湯負荷へと供給可能な複数の給湯器と、
前記電力負荷の電力需要、及び前記発電部で発電される発電量を、所定の時間帯ごとに予測し、
予測した前記電力需要及び前記発電量に基づいて、各時間帯における余剰電力を算出し、
予測した前記余剰電力により稼働可能な前記給湯器の台数を各時間帯ごとに算出し、
算出した前記台数に基づいて、前記給湯器の稼働スケジュールを決定する制御部と、
を具備するシステム。

【請求項2】

前記制御部は、
前記給湯器の稼働の優先順位を決定し、当該優先順位が高い前記給湯器ほど早い時間帯に稼働を開始するように、前記稼働スケジュールを決定する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記制御部は、
前記給湯負荷の給湯需要を前記所定の時間帯ごとに予測し、
前記複数の給湯器のうち、湯を供給する前記給湯負荷の給湯需要の積算量が所定の値に達する時間帯が早い前記給湯器ほど、前記優先順位が高くなるように当該優先順位を決定する、
請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記制御部は、
前記給湯負荷の給湯需要を前記所定の時間帯ごとに予測し、
所定の期間における前記給湯需要を満たす湯を製造するために必要な前記給湯器の必要稼働時間を算出し、
前記必要稼働時間が長い前記給湯器ほど、前記優先順位が高くなるように当該優先順位を決定する、
請求項２に記載のシステム。

【請求項5】

前記制御部は、
決定された前記稼働スケジュールに基づいて、前記給湯器に蓄えられた湯の残量を前記所定の時間帯ごとに予測し、
前記所定の時間帯のいずれかにおいて前記残量が所定の値を下回る場合、当該給湯器がより早い時間帯に稼働を開始するように、前記稼働スケジュールを修正する、
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力を用いて湯を製造可能な給湯器を有するシステムの技術に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、太陽光発電電力の買取価格低下に伴って、自宅で太陽光発電された電力（特に、余剰電力）を売却することなく自宅で消費（自家消費）することが望まれる場合がある。また、自家消費するための手段として、一般的に夜間の安価な電力を用いて運転される給湯器を、昼夜問わずに余剰電力を用いて運転させることが考えられる。

【0003】

ここで、特許文献１には、昼夜問わずに適切に給湯器を稼働させるための技術が開示されている。具体的には、特許文献１に記載の技術では、現在から所定時間後までの給湯需要（部分給湯需要）を算出し、現在の貯湯槽の蓄熱量及び部分給湯需要に基づいて、給湯器（ヒートポンプユニット）を稼働させる。これによって、昼夜問わず適切な時に（給湯需要に応じたタイミングで）給湯器を稼働させることができる。

【0004】

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、給湯器で消費される電力が太陽光発電の余剰電力を超過してしまう場合も想定される。特に、複数の給湯器を有するシステムにおいては、当該複数の給湯器が同時に稼働する場合も想定されるため、余剰電力を大幅に超過する可能性もある。このような場合、不足分の電力を太陽光発電電力以外（例えば、蓄電池に蓄えられた電力や、系統電源から購入する電力等）で賄う必要があり、効率的にも経済的にも好ましくない。

【0005】

そこで、このように電力を用いて湯を製造可能な給湯器を有するシステムにおいては、余剰電力を考慮して給湯器の稼働スケジュールを決定することが可能なシステムが望まれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１８－２８４１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

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、太陽光発電の余剰電力を考慮した給湯器の稼働スケジュールを決定することが可能なシステムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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。

【0009】

即ち、請求項１においては、電力を発電可能であり、かつ電力負荷へと供給可能な発電部と、前記電力負荷とは異なり、電力を用いて湯を製造可能であり、当該湯を蓄えると共に、給湯負荷へと供給可能な複数の給湯器と、前記電力負荷の電力需要、及び前記発電部で発電される発電量を、所定の時間帯ごとに予測し、予測した前記電力需要及び前記発電量に基づいて、各時間帯における余剰電力を算出し、予測した前記余剰電力により稼働可能な前記給湯器の台数を各時間帯ごとに算出し、算出した前記台数に基づいて、前記給湯器の稼働スケジュールを決定する制御部と、を具備するものである。

【0010】

請求項２においては、前記制御部は、前記給湯器の稼働の優先順位を決定し、当該優先順位が高い前記給湯器ほど早い時間帯に稼働を開始するように、前記稼働スケジュールを決定するものである。

【0011】

請求項３においては、前記制御部は、前記給湯負荷の給湯需要を前記所定の時間帯ごとに予測し、前記複数の給湯器のうち、湯を供給する前記給湯負荷の給湯需要の積算量が所定の値に達する時間帯が早い前記給湯器ほど、前記優先順位が高くなるように当該優先順位を決定するものである。

【0012】

請求項４においては、前記制御部は、前記給湯負荷の給湯需要を前記所定の時間帯ごとに予測し、所定の期間における前記給湯需要を満たす湯を製造するために必要な前記給湯器の必要稼働時間を算出し、前記必要稼働時間が長い前記給湯器ほど、前記優先順位が高くなるように当該優先順位を決定するものである。

【0013】

請求項５においては、前記制御部は、決定された前記稼働スケジュールに基づいて、前記給湯器に蓄えられた湯の残量を前記所定の時間帯ごとに予測し、前記所定の時間帯のいずれかにおいて前記残量が所定の値を下回る場合、当該給湯器がより早い時間帯に稼働を開始するように、前記稼働スケジュールを修正するものである。

【発明の効果】

【0014】

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

【0015】

請求項１においては、太陽光発電の余剰電力を考慮した給湯器の稼働スケジュールを決定することができる。

【0016】

請求項２においては、優先順位の高い給湯器ほど早く湯を製造することができる。

【0017】

請求項３においては、給湯需要に応じて給湯器を稼働させることができる。

【0018】

請求項４においては、給湯需要に応じて給湯器を稼働させることができる。

【0019】

請求項５においては、湯切れの発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態に係る電力供給システムの全体的な構成を示したブロック図。

【図2】稼働スケジュール決定制御における処理を示したフローチャート。

【図3】予測された電力需要及び太陽光発電量の一例を示した図。

【図4】予測された各住宅の給湯需要の一例を示した図。

【図5】各時刻における余剰電力及び稼働可能な給湯器の台数の一例を示した図。

【図6】各住宅の給湯需要、残湯量、各給湯器の稼働時間及び優先順位を示した図。

【図7】各時刻において稼働可能な給湯器の台数、及び稼働が割り当てられた給湯器を示した図。

【図8】予測された電力需要及び太陽光発電量、並びに稼働が割り当てられた給湯器の消費電力の一例を示した図。

【図9】各住宅の給湯需要及び残湯量の一例を示した図。

【図10】（ａ）第二の具体例に係る稼働可能な給湯器の台数を示した図。（ｂ）１７時までに稼働が終了するように給湯器の稼働開始時刻を決定した例を示した図。

【図11】（ａ）第三の具体例に係る稼働可能な給湯器の台数を示した図。（ｂ）余剰電力をより有効活用できる時間に給湯器を稼働するように当該給湯器の稼働開始時刻を決定した例を示した図。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下では、本発明の一実施形態に係る電力供給システム１について説明する。

【0022】

図１に示す電力供給システム１は、系統電源Ｋから一括購入した電力や、太陽光を利用して発電された電力（後述する太陽光発電部１１等による発電電力）を複数の住宅へと適宜供給（融通）するものである。本実施形態に係る電力供給システム１は、例えば集合住宅に設けられ、当該集合住宅の各住宅に電力を供給する。本実施形態では、特に３つの住宅（第一の住宅Ａ、第二の住宅Ｂ及び第三の住宅Ｃ）を例に挙げて説明する。なお、当該３つの住宅の電力負荷を、以下では電力負荷Ｈ１、電力負荷Ｈ２及び電力負荷Ｈ３と称する。また、当該３つの電力負荷をまとめて電力負荷Ｈとも称する。

【0023】

電力供給システム１は、主として第一蓄電システム１０、第二蓄電システム２０、第三蓄電システム３０、給湯器４０、検出部５０及びＥＭＳ６０を具備する。

【0024】

第一蓄電システム１０、第二蓄電システム２０及び第三蓄電システム３０は、それぞれ系統電源Ｋと電力負荷Ｈとをつなぐ配電線Ｌに接続される。より詳細には、第一蓄電システム１０、第二蓄電システム２０及び第三蓄電システム３０は、配電線Ｌにおいて、電力負荷Ｈ側から系統電源Ｋ側にかけて順に接続され、これにより系統電源Ｋと電力負荷Ｈとの間に直列に配置される。第一蓄電システム１０、第二蓄電システム２０及び第三蓄電システム３０は、それぞれ第一の住宅Ａ、第二の住宅Ｂ及び第三の住宅Ｃの居住者に所有されている。

【0025】

第一蓄電システム１０は、系統電源Ｋから購入した電力や太陽光を利用して発電された電力を蓄電したり、各住宅の電力負荷Ｈ等へと供給するものである。第一蓄電システム１０は、太陽光発電部１１、蓄電池１２及びハイブリッドパワコン１３を具備する。

【0026】

太陽光発電部１１は、太陽光を利用して発電する装置である。太陽光発電部１１は、太陽電池パネル等により構成される。太陽光発電部１１は、例えば、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１１は、後述するハイブリッドパワコン１３を介して、配電線Ｌの中途部に設けられた第一接続点Ｐ１で当該配電線Ｌと接続される。

【0027】

蓄電池１２は、電力を充放電可能に構成されるものである。蓄電池１２は、例えば、リチウムイオン電池により構成される。蓄電池１２は、後述するハイブリッドパワコン１３を介して太陽光発電部１１と接続される。

【0028】

ハイブリッドパワコン１３は、電力を適宜変換するもの（ハイブリッドパワーコンディショナ）である。ハイブリッドパワコン１３は、太陽光発電部１１で発電された電力及び系統電源Ｋからの電力を蓄電池１２に充電可能に構成される。また、ハイブリッドパワコン１３は、太陽光発電部１１で発電された電力及び蓄電池１２に充電されている電力を電力負荷Ｈ等へと放電させる。また、ハイブリッドパワコン１３は、太陽光発電部１１及び蓄電池１２の運転状態に関する情報を取得可能に構成される。このようなハイブリッドパワコン１３は、第一接続点Ｐ１で配電線Ｌの中途部と接続される。

【0029】

このように構成される第一蓄電システム１０のハイブリッドパワコン１３は、対応するセンサ（後述する第一電力センサ５１）の検出結果等に基づいて、蓄電池１２の充放電を切り替えることができる。

【0030】

第二蓄電システム２０は、ハイブリッドパワコン２３が第一接続点Ｐ１よりも系統電源Ｋ側に設けられた第二接続点Ｐ２で配電線Ｌに接続される点を除いて、第一蓄電システム１０と同様に構成される。具体的には、第二蓄電システム２０の太陽光発電部２１、蓄電池２２及びハイブリッドパワコン２３は、それぞれ第一蓄電システム１０の太陽光発電部１１、蓄電池１２及びハイブリッドパワコン１３に相当する。

【0031】

第三蓄電システム３０は、ハイブリッドパワコン３３が第二接続点Ｐ２よりも系統電源Ｋ側に設けられた第三接続点Ｐ３で配電線Ｌに接続される点を除いて、第一蓄電システム１０と同様に構成される。具体的には、第三蓄電システム３０の太陽光発電部３１、蓄電池３２及びハイブリッドパワコン３３は、それぞれ第一蓄電システム１０の太陽光発電部１１、蓄電池１２及びハイブリッドパワコン１３に相当する。

【0032】

給湯器４０は、電力を用いて湯を製造するものである。本実施形態に係る給湯器４０は、第一給湯器４１、第二給湯器４２及び第三給湯器４３を含んでいる。第一給湯器４１、第二給湯器４２及び第三給湯器４３は、それぞれ第一の住宅Ａ、第二の住宅Ｂ及び第三の住宅Ｃの居住者に所有されている。なお、給湯器４０は電力を用いる（消費する）ものであるが、本実施形態においては電力負荷Ｈとは異なるものであり、当該電力負荷Ｈに給湯器４０は含まれないものとする。

【0033】

第一給湯器４１は、ヒートポンプを用いて発生させた熱を用いて湯を沸かすものである。第一給湯器４１は、配電線Ｌを介して第一の住宅Ａへと供給された電力を用いて、ヒートポンプを稼働させることができる。第一給湯器４１は、沸かした湯を貯湯槽（不図示）に蓄えることができる。第一給湯器４１は、第一の住宅Ａに設置され、当該第一の住宅Ａの給湯負荷（例えば、浴室等）に湯を供給することができる。

【0034】

第二給湯器４２及び第三給湯器４３は、それぞれ第二の住宅Ｂ及び第三の住宅Ｃに設置される点を除いて、第一給湯器４１と同様に構成される。特に本実施形態では、第一給湯器４１、第二給湯器４２及び第三給湯器４３の加熱能力や、稼働させる際に必要な電力（消費電力）は、略同一であるものとする。

【0035】

検出部５０は、各種の情報を検出するものである。検出部５０は、第一電力センサ５１、第二電力センサ５２、第三電力センサ５３、第一残湯センサ５４、第二残湯センサ５５及び第三残湯センサ５６を具備する。

【0036】

第一電力センサ５１は、配電線Ｌを流通する電力を検出するものである。第一電力センサ５１は、配電線Ｌにおいて、第一接続点Ｐ１と第二接続点Ｐ２との間に設けられる。また、第一電力センサ５１は、第一接続点Ｐ１の系統電源Ｋ側に隣接するように（配電線Ｌと他の蓄電システムとの接続点が介在しないように）設けられる。第一電力センサ５１は、設けられた箇所を流通する電力（例えば、電力負荷Ｈ側へと流れる電力や、系統電源Ｋ側へと流れる電力）の電圧（供給電圧）及び電流（供給電流）を検出する。第一電力センサ５１の検出結果は、ハイブリッドパワコン１３に出力される。

【0037】

第二電力センサ５２は、配電線Ｌを流通する電力を検出するものである。第二電力センサ５２は、配電線Ｌにおいて、第二接続点Ｐ２と第三接続点Ｐ３との間に設けられる。また、第二電力センサ５２は、第二接続点Ｐ２の系統電源Ｋ側に隣接するように設けられる。第二電力センサ５２は、設けられた箇所を流通する電力の電圧（供給電圧）及び電流（供給電流）を検出する。第二電力センサ５２の検出結果は、ハイブリッドパワコン２３に出力される。

【0038】

第三電力センサ５３は、配電線Ｌを流通する電力を検出するものである。第三電力センサ５３は、配電線Ｌにおいて、第三接続点Ｐ３の系統電源Ｋ側に隣接するように設けられる。第三電力センサ５３は、設けられた箇所を流通する電力の電圧（供給電圧）及び電流（供給電流）を検出する。第三電力センサ５３の検出結果は、ハイブリッドパワコン３３に出力される。

【0039】

第一残湯センサ５４は、第一給湯器４１の貯湯槽に蓄えられた湯の残量（残湯量）を検出するものである。第一残湯センサ５４は、第一給湯器４１に設けられる。

【0040】

第二残湯センサ５５は、第二給湯器４２の貯湯槽に蓄えられた湯の残量（残湯量）を検出するものである。第二残湯センサ５５は、第二給湯器４２に設けられる。

【0041】

第三残湯センサ５６は、第三給湯器４３の貯湯槽に蓄えられた湯の残量（残湯量）を検出するものである。第三残湯センサ５６は、第三給湯器４３に設けられる。

【0042】

ＥＭＳ６０は、電力供給システム１の動作を管理するエネルギーマネジメントシステム（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）である。ＥＭＳ６０は、ＣＰＵ等の演算処理部、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶部や、タッチパネル等の入出力部等を具備する。ＥＭＳ６０の記憶部には、電力供給システム１の動作を制御する際に用いられる種々の情報やプログラム等が予め記憶される。ＥＭＳ６０の演算処理部は、前記プログラムを実行して前記種々の情報を用いた所定の演算処理等を行うことで、電力供給システム１を動作させることができる。

【0043】

ＥＭＳ６０は、ハイブリッドパワコン１３・２３・３３と電気的に接続される。ＥＭＳ６０は、所定の信号をハイブリッドパワコン１３・２３・３３に送信し、蓄電池１２・２２・３２の運転（例えば、蓄電池１２・２２・３２の充放電等）を制御することができる。また、ＥＭＳ６０は、ハイブリッドパワコン１３・２３・３３から所定の信号が入力可能に構成され、各種の情報（蓄電池１２・２２・３２の蓄電残量等）を取得することができる。

【0044】

また、ＥＭＳ６０は、各給湯器４０に電気的に接続され、当該各給湯器４０の稼働を制御することができる。またＥＭＳ６０は、第一残湯センサ５４、第二残湯センサ５５及び第三残湯センサ５６と電気的に接続され、当該第一残湯センサ５４等の検出値を取得することができる。

【0045】

上述の如く構成された電力供給システム１において、系統電源Ｋから購入された電力や、太陽光発電部１１等で発電された電力を、蓄電池１２等に充電することができる。また、当該電力供給システム１において、系統電源Ｋから購入された電力、太陽光発電部１１等で発電された電力、及び蓄電池１２等に充電された電力を、各住宅の電力負荷Ｈや給湯器４０等へと供給することができる。また、当該電力供給システム１において、太陽光発電部１１等で発電された電力の余剰分（余剰電力）は、系統電源Ｋへと逆潮流させて売却することもできる。

【0046】

例えば、太陽光発電部１１等で発電された電力を配電線Ｌに出力することで、各住宅の電力負荷Ｈへと電力を供給することができる。また、蓄電池１２等には、第一電力センサ５１等の検出結果に基づく負荷追従運転を行わせることができる。これによって、太陽光発電部１１からの電力が電力負荷Ｈに対して不足する場合、蓄電池１２等を放電させて当該電力負荷Ｈへと電力を供給することができる。また、太陽光発電部１１からの電力が電力負荷Ｈに対して余剰する場合、当該電力を蓄電池１２に充電させることができる。

【0047】

ここで、上述の如く、電力供給システム１では、余剰電力を系統電源Ｋへと逆潮流させる（売却する）ことが可能である。しかしながら、近年の太陽光発電電力の買取価格の低下に伴って、余剰電力を売却するのではなく、自宅で消費（自家消費）することが望まれる場合がある。

【0048】

そこで、本実施形態に係る電力供給システム１においては、適切な時間（タイミング）で給湯器４０を稼働させることで、当該給湯器４０による余剰電力の消費を促すことを可能としている。以下では、当該給湯器４０を稼働させる時間（稼働スケジュール）を決定するための制御（以下、「稼働スケジュール決定制御」と称する）について具体的に説明する。

【0049】

なお、当該稼働スケジュール決定制御は、定期的に行われる。本実施形態においては、当該稼働スケジュール決定制御は毎日午前０時に行われ、午前０時から２４時間の稼働スケジュールが決定されるものとする。

【0050】

図２のステップＳ１０１において、ＥＭＳ６０は、所定の時間帯ごとの電力需要、給湯需要及び太陽光発電量を予測する。本実施形態においては、各時刻（１時間ごと）の電力需要等を予測するものとする。

【0051】

ここで、電力需要とは、各住宅の電力負荷Ｈで消費される電力の合計値（Ｗ）である。
また、給湯需要とは、各住宅の給湯負荷で消費されるエネルギー（Ｗｈ）である。
また、太陽光発電量とは、各住宅の太陽光発電部（太陽光発電部１１等）で発電される電力の合計値（Ｗ）である。

【0052】

なお、本実施形態に係る電力供給システム１は、複数の住宅間で電力を融通可能としているため、上記ステップＳ１０１における電力需要及び太陽光発電量の予測値は、各住宅における予測値を合算して算出される。これに対して、各住宅の給湯負荷への給湯は、各住宅の給湯器４０によってそれぞれ行われるため、上記ステップＳ１０１における給湯需要は、住宅ごとに算出（予測）される。

【0053】

なお、電力需要等の予測は、種々の手法により行うことが可能である。例えば、ＥＭＳ６０により各住宅の過去の電力需要等を学習（機械学習）し、当該学習結果から予測する方法や、一般的な住宅の電力需要等に関する統計情報に基づいて予測する方法が考えられる。

【0054】

図３には、ステップＳ１０１において予測された電力需要及び太陽光発電量の一例を示している。また図４には、ステップＳ１０１において予測された各住宅の給湯需要の一例を示している。

【0055】

ＥＭＳ６０は、ステップＳ１０１の処理を行った後、ステップＳ１０２に移行する。

【0056】

図２のステップＳ１０２において、ＥＭＳ６０は、各時刻の余剰電力を算出する。余剰電力は、ステップＳ１０１において予測された各時刻の太陽光発電量から電力需要を減算することで算出することができる。

【0057】

図５には、ステップＳ１０２において算出された、各時刻（特に、６時～１７時）における余剰電力の一例を示している。

【0058】

ＥＭＳ６０は、ステップＳ１０２の処理を行った後、ステップＳ１０３に移行する。

【0059】

ステップＳ１０３において、ＥＭＳ６０は、各時刻において、余剰電力を用いて稼働させることが可能な給湯器４０の台数を算出する。具体的には、ＥＭＳ６０は、ステップＳ１０２において算出した各時刻の余剰電力を、給湯器４０の消費電力（本実施形態では１ｋＷとする）で除することで、稼働可能な給湯器４０の台数を算出する。なお、当該台数を算出する際、端数は切り捨てて算出する。

【0060】

図５には、ステップＳ１０３において算出された、各時刻（特に、６時～１７時）における稼働可能な給湯器４０の台数の一例を示している。

【0061】

ＥＭＳ６０は、ステップＳ１０３の処理を行った後、ステップＳ１０４に移行する。

【0062】

図２のステップＳ１０４において、ＥＭＳ６０は、各住宅の給湯需要を満たす熱量を生成するために必要な各給湯器４０の稼働時間を算出する。具体的には、ＥＭＳ６０は、稼働スケジュール決定制御の実行時（本実施形態では、午前０時）から２４時間の各住宅の給湯需要から、当該稼働スケジュール決定制御の実行時における各住宅の給湯器４０の残湯量を減算する。さらにＥＭＳ６０は、当該減算結果を給湯器４０の加熱能力（本実施形態では４．５ｋＷとする）で除することで、各給湯器４０の稼働時間を算出する。

【0063】

図６には、各住宅の給湯需要及び残湯量と、ステップＳ１０４において算出された、各給湯器４０の稼働時間の一例を示している。

【0064】

なお、本実施形態においては、稼働効率向上の観点から、給湯器４０を必要な時間だけ連続で稼働させる（複数回に分けて稼働させない）ことを想定している。例えば、図６に示すように、第一の住宅Ａの給湯器４０（第一給湯器４１）の稼働時間は４時間であるため、本実施形態では当該第一給湯器４１を４時間連続で稼働させる。

【0065】

ＥＭＳ６０は、ステップＳ１０４の処理を行った後、ステップＳ１０５に移行する。

【0066】

図２のステップＳ１０５において、ＥＭＳ６０は、給湯器４０の稼働の優先順位を決定する。ここで、当該優先順位とは、優先的に稼働を開始すべき給湯器４０を示す順位である。優先順位の決定は、種々の基準に基づいて行うことが可能である。例えば、給湯需要が発生するタイミングが早い住宅の給湯器４０を優先して稼働するように優先順位を決定したり、ステップＳ１０４において算出された稼働時間が長い給湯器４０を優先して稼働するように優先順位を決定する方法が考えられる。

【0067】

本実施形態では、給湯需要が発生するタイミングが早い住宅の給湯器４０を優先して稼働するように優先順位を決定するものとする。なお、図４に示した例では、第二の住宅Ｂの給湯需要が最も早い時刻（６時）に発生している。したがって、図４の例では、第二の住宅Ｂの給湯器４０の優先順位を最も高く設定することも可能である。

【0068】

しかし、当該給湯需要は比較的微量であり、給湯器４０の残湯量で賄うことが可能であると考えられる。このため、比較的微量な給湯需要に基づいて給湯器４０の稼働の優先順位を決定するのは、稼働効率向上の観点から好ましくない。そこで本実施形態では、各住宅の給湯需要の積算量が所定の値に達する時間に基づいて、優先順位を決定するものとする。具体的には、各住宅において、給湯需要の積算量が、その日（午前０時から２４時間）の給湯需要の所定の割合（例えば、５０％）に達する時刻を基準として、給湯需要が発生するタイミングが早い住宅を判断する。

【0069】

例えば、図６に示した例では、第一の住宅Ａの給湯需要は１７．２（ｋＷｈ）であるため、当該給湯需要の５０％（すなわち、８．６（ｋＷｈ））に達する時刻を基準として、優先順位を決定する。このような判断によって、本実施形態では、第一の住宅Ａ（第一給湯器４１）が優先順位１位、第二の住宅Ｂ（第二給湯器４２）が優先順位２位、第三の住宅Ｃ（第三給湯器４３）が優先順位３位と決定されたものとする（図６参照）。

【0070】

ＥＭＳ６０は、ステップＳ１０５の処理を行った後、ステップＳ１０６に移行する。

【0071】

図２のステップＳ１０６において、ＥＭＳ６０は、優先順位の高い給湯器４０から優先的に稼働時間を割り当てる。この際、ＥＭＳ６０は、ステップＳ１０３で算出された各時刻の稼働可能な給湯器４０の台数に基づいて、給湯器４０の稼働時間を割り当てる。

【0072】

具体的には、ＥＭＳ６０は、優先順位の高い給湯器４０ほど、早い時刻に稼働を開始させるように、当該給湯器４０の稼働時間を割り当てる。本実施形態では、８時に１台の給湯器４０が稼働可能となるため（図５参照）、優先順位の最も高い給湯器４０（本実施形態では、第一の住宅Ａの第一給湯器４１）の稼働を８時に開始する。上述の如く、給湯器４０は連続稼働させるため、第一給湯器４１は、８時から１１時までの４時間稼働するように割り当てられる（図７参照）。なお、図７においては、給湯器４０を稼働させるように割り当てられた時刻を、黒く塗り潰して示している。

【0073】

また本実施形態では、図７に示すように、９時に２台の給湯器４０が稼働可能となるため、当該時刻においては、上記第一給湯器４１に加えて、もう１台の給湯器４０を稼働させることが可能である。そこでＥＭＳ６０は、優先順位２位の給湯器４０（第二の住宅Ｂの第二給湯器４２）の稼働を９時に開始する。当該第二給湯器４２は、９時から１１時までの３時間稼働するように割り当てられる。

【0074】

ここで、第一給湯器４１及び第二給湯器４２の稼働を上述のように割り当てた場合、１１時には稼働可能な給湯器４０が１台であるのに対して、実際に稼働させる給湯器４０は２台（第一給湯器４１及び第二給湯器４２）となる。この場合、当該時刻（１１時）においては、第一給湯器４１及び第二給湯器４２の消費電力を余剰電力で賄うことができないため（図８の１１時参照）、不足する電力は、蓄電池１２等に蓄えられた電力や、系統電源Ｋから購入される電力によって補われる。

【0075】

このように、本実施形態では、給湯器４０の稼働後に余剰電力が不足する（給湯器４０の消費電力を賄うことができない）場合であっても、当該給湯器４０の稼働効率向上の観点から、当該給湯器４０を停止させることはない。

【0076】

また本実施形態では、図７に示すように、１１時に第一給湯器４１及び第二給湯器４２の稼働が終了した後、１３時に再び１台の給湯器４０が稼働可能となる。そこで、ＥＭＳ６０は、優先順位３位の給湯器４０（第三の住宅Ｃの第三給湯器４３）の稼働を１３時に開始する。当該第三給湯器４３は、１３時から１５時までの３時間稼働するように割り当てられる。

【0077】

ここで、第三給湯器４３の稼働を上述のように割り当てた場合、１５時には稼働可能な給湯器４０が０台であるのに対して、実際には１台の給湯器４０（第三給湯器４３）を稼働させることになる（図８の１５時参照）。この場合も、不足する電力は蓄電池１２等により補われる。

【0078】

このようにして、ＥＭＳ６０は、優先順位の高い給湯器４０から優先的に（早い時刻に）稼働を開始するように、稼働時間を割り当てる。ＥＭＳ６０は、電力供給システム１が有する複数の給湯器４０の全てについて、稼働時間を割り当てることで、稼働スケジュールを作成することができる。

【0079】

ＥＭＳ６０は、ステップＳ１０６の処理を行った後、ステップＳ１０７に移行する。

【0080】

図２のステップＳ１０７において、ＥＭＳ６０は、各時刻における各給湯器４０の残湯量を算出する。具体的には、ＥＭＳ６０は、ステップＳ１０６で作成された稼働スケジュールに基づいて、所定の時刻における給湯器４０の加熱量から給湯需要を減じた値を、直前の時刻の残湯量に加算することで、当該所定の時刻の残湯量を算出する。例えば、８時における第一給湯器４１の残湯量を算出する場合、ＥＭＳ６０は、８時における第一給湯器４１の加熱量から当該８時における給湯需要を減じた値を、７時における第一給湯器４１の残湯量に加算する。

【0081】

ＥＭＳ６０は、このような計算を各時刻について順に行うことで、各時刻における各給湯器４０の残湯量を算出する。算出された残湯量がマイナスの値となった場合、当該時刻において湯が不足することを意味する。

【0082】

図９には、各住宅の給湯需要と、ステップＳ１０７において算出された各時刻における各住宅の給湯器４０の残湯量の一例を示している。

【0083】

ＥＭＳ６０は、ステップＳ１０７の処理を行った後、ステップＳ１０８に移行する。

【0084】

ステップＳ１０８において、ＥＭＳ６０は、各住宅の給湯器４０について、残油量が０未満（マイナスの値）となる時刻が存在するか否かを判定する。すなわち、ＥＭＳ６０は、各住宅において湯が不足するか否かを判定する。

【0085】

ＥＭＳ６０は、残湯量が０未満となる時刻が存在する（ステップＳ１０８でＹｅｓ）と判定した場合、ステップＳ１０９に移行する。
一方、ＥＭＳ６０は、残湯量が０未満となる時刻が存在しない（ステップＳ１０８でＮｏ）と判定した場合、本制御（稼働スケジュール決定制御）を終了する。

【0086】

なお、図９に示した例では、残湯量が０未満となる時刻は存在していない。

【0087】

ステップＳ１０９において、ＥＭＳ６０は、残湯量が０未満となる（湯が不足する）住宅の給湯器４０の稼働開始時間を１時間だけ前倒しする。このようにＥＭＳ６０は、ステップＳ１０６において作成された稼働スケジュールを修正し、１時間早めに湯を沸かすことで、残湯量の不足の解消を図ることができる。

【0088】

ＥＭＳ６０は、ステップＳ１０９の処理を行った後、再度ステップＳ１０７に移行する。

【0089】

このように、ＥＭＳ６０は、各時刻における給湯器４０の残湯量が０以上となるまで（すなわち、各時刻において湯が不足しなくなるまで）、ステップＳ１０７からステップＳ１０９までの処理を繰り返す。

【0090】

ＥＭＳ６０は、各時刻における給湯器４０の残湯量が０以上となった場合（ステップＳ１０８でＮｏ）に本制御（稼働スケジュール決定制御）を終了し、その時点で割り当てられた給湯器４０の稼働時間（稼働スケジュール）を確定させる。

【0091】

ＥＭＳ６０は、このようにして決定された稼働スケジュールに従って給湯器４０を稼働させることで、余剰電力の自家消費を促すことができる。またこの際、余剰電力に応じた給湯器４０の稼働が可能となる。また本実施形態では、給湯器４０の消費電力が余剰電力を超える場合があったとしても、当該給湯器４０の連続稼働を優先する（給湯器４０を停止させない）ことで、当該給湯器４０を効率的に稼働させ、電力供給システム１全体としての効率化を図ることができる。

【0092】

以上の如く、本実施形態に係る電力供給システム１（システム）は、
電力を発電可能であり、かつ電力負荷Ｈへと供給可能な太陽光発電部１１等（発電部）と、
前記電力負荷とは異なり、電力を用いて湯を製造可能であり、当該湯を蓄えると共に、給湯負荷へと供給可能な複数の給湯器４０と、
前記電力負荷Ｈの電力需要、及び前記太陽光発電部１１等で発電される発電量を、所定の時間帯（１時間）ごとに予測し（ステップＳ１０１）、
予測した前記電力需要及び前記発電量に基づいて、各時間帯における余剰電力を算出し（ステップＳ１０２）、
予測した前記余剰電力により稼働可能な前記給湯器４０の台数を各時間帯ごとに算出し（ステップＳ１０３）、
算出した前記台数に基づいて、前記給湯器４０の稼働スケジュールを決定する（ステップＳ１０６）ＥＭＳ６０（制御部）と、
を具備するものである。
このように構成することにより、太陽光発電の余剰電力を考慮した給湯器４０の稼働スケジュールを決定することができる。すなわち、余剰電力に基づいて算出された稼働可能な給湯器４０の台数に基づいて稼働スケジュールを決定することができるため、余剰電力に対して過剰な台数の給湯器４０が稼働されるのを抑制することができる。

【0093】

また、前記ＥＭＳ６０は、
前記給湯器４０の稼働の優先順位を決定し（ステップＳ１０５）、当該優先順位が高い前記給湯器４０ほど早い時間帯に稼働を開始するように、前記稼働スケジュールを決定する（ステップＳ１０６）ものである。
このように構成することにより、優先順位に基づいた給湯器４０の稼働が可能となる。すなわち、優先順位の高い給湯器４０ほど早く湯を製造することができる。

【0094】

また、前記ＥＭＳ６０は、
前記給湯負荷の給湯需要を前記所定の時間帯ごとに予測し（ステップＳ１０１）、
前記複数の給湯器４０のうち、湯を供給する前記給湯負荷の給湯需要の積算量が所定の値に達する時間帯が早い前記給湯器４０ほど、前記優先順位が高くなるように当該優先順位を決定する（ステップＳ１０５）ものである。
このように構成することにより、給湯需要に応じて給湯器４０を稼働させることができる。すなわち、給湯需要が発生する（積算量が所定の値に達する）時間が早い給湯器４０を優先して稼働させることができる。これによって、湯切れの発生を抑制することができる。

【0095】

また、前記ＥＭＳ６０は、
前記給湯負荷の給湯需要を前記所定の時間帯ごとに予測し（ステップＳ１０１）、
所定の期間における前記給湯需要を満たす湯を製造するために必要な前記給湯器４０の必要稼働時間を算出し（ステップＳ１０４）、
前記必要稼働時間が長い前記給湯器４０ほど、前記優先順位が高くなるように当該優先順位を決定する（ステップＳ１０５）ものでもよい。
このように構成することにより、給湯需要に応じて給湯器４０を稼働させることができる。すなわち、給湯需要を満たすための稼働時間が長い給湯器４０を優先して稼働させることができる。これによって、湯切れの発生を抑制することができる。

【0096】

また、前記ＥＭＳ６０は、
決定された前記稼働スケジュールに基づいて、前記給湯器４０に蓄えられた湯の残量を前記所定の時間帯ごとに予測し（ステップＳ１０７）、
前記所定の時間帯のいずれかにおいて前記残量が所定の値を下回る場合、当該給湯器４０がより早い時間帯に稼働を開始するように、前記稼働スケジュールを修正する（ステップＳ１０８、ステップＳ１０９）ものである。
このように構成することにより、湯切れの発生を抑制することができる。すなわち、給湯器４０の稼働開始を早めることで早期に湯を製造することができる。

【0097】

なお、本実施形態に係る電力供給システム１は、本発明に係るシステムの実施の一形態である。
また、本実施形態に係る太陽光発電部１１等は、本発明に係る発電部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係るＥＭＳ６０等は、本発明に係る制御部の実施の一形態である。

【0098】

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

【0099】

例えば、電力供給システム１は、集合住宅に設けられるものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、オフィスや戸建住宅等に設けられるものであってもよい。

【0100】

また、本実施形態においては発電部として太陽光発電部１１を例示したが、本発明はこれに限らず、発電可能な種々の機器（例えば、風力発電装置等）を用いることが可能である。

【0101】

また、本実施形態においては１時間ごとに電力需要等を予測したり、給湯器４０の稼働スケジュールを決定するものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、任意の時間帯ごと（例えば、３０分ごとや、２時間ごと等）に当該予測等を行うものであってもよい。

【0102】

また、本実施形態においては、給湯需要の積算量が所定の値（５０％）に達する時間帯に基づいて給湯器４０の優先順位を決定するものとしたが（ステップＳ１０５参照）、本発明はこれに限るものではない。例えば、単に給湯需要が発生するタイミングが早い住宅の給湯器４０を優先して稼働するように優先順位を決定することも可能である。

【0103】

また、本実施形態においては、給湯器４０の優先順位も考慮して、稼働スケジュールを決定するものとしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、当該優先順位にかかわらず、各時間帯において余剰電力により稼働可能な給湯器４０の台数に基づいて稼働スケジュールを決定することも可能である。

【0104】

なお、本実施形態の稼働スケジュール決定制御では、ステップＳ１０３で算出される稼働可能な給湯器４０の台数によっては、稼働時間を割り当てることができない給湯器４０が発生する可能性もある。

【0105】

例えば、ステップＳ１０３において、各時刻において余剰電力を用いて稼働させることが可能な給湯器４０の台数が、図１０（ａ）に示した例（第二の具体例）のように算出された場合を想定する。この場合、余剰電力で稼働可能な給湯器４０の台数は、８時から１１時までの時間帯で１台のみであるため、優先順位２位以下の給湯器４０（図１０（ａ）の例では、第二給湯器４２及び第三給湯器４３）の稼働時間を割り当てることができない。

【0106】

しかしながら、給湯器４０の稼働時間を割り当てないと、給湯需要に対して当該給湯器４０の残湯量がいずれ不足することになり、好ましくない。そこで、もしステップＳ１０６において稼働時間を割り当てることができない給湯器４０がある場合には、各時刻の稼働可能台数にかかわらず、当該給湯器４０を稼働させることが好ましい。

【0107】

この場合、当該給湯器４０の稼働開始時刻は、例えば給湯需要に基づいて決定することができる。例えば、給湯需要が発生するまで、又は給湯需要が所定の割合（例えば、５０％）に達するまでに、当該給湯器４０の稼働が終了するように、当該給湯器４０の稼働開始時刻を決定することができる。

【0108】

また、所定の時刻（例えば、大きな給湯需要が発生すると考えられる時刻（１７時など））までに給湯器４０の稼働が終了するように、当該給湯器４０の稼働開始時刻を決定することもできる。図１０（ｂ）には、１７時までに第二給湯器４２及び第三給湯器４３の稼働が終了するように当該第二給湯器４２等の稼働開始時刻を決定した例を示している。

【0109】

このように、余剰電力が不足する場合であっても、給湯器４０の稼働を優先することで、湯の不足（湯切れ）を防止することができる。

【0110】

また、本実施形態の稼働スケジュール決定制御では、優先順位の高い給湯器４０ほど早い時刻に稼働を開始させるように、当該給湯器４０の稼働時間を割り当てている（ステップＳ１０６）。このため、場合によっては、余剰電力を一部有効活用できていない場合も想定される。

【0111】

例えば、ステップＳ１０３において、各時刻において余剰電力を用いて稼働させることが可能な給湯器４０の台数が、図１１（ａ）に示した例（第三の具体例）のように算出された場合を想定する。この場合、本実施形態のステップＳ１０６の処理によって、第一給湯器４１を８時から、第二給湯器４２を９時から、第三給湯器４３を１３時から、それぞれ稼働させることになる。

【0112】

１１時においては、余剰電力を用いて稼働可能な給湯器４０が１台であるのに対して２台の給湯器４０（第一給湯器４１及び第二給湯器４２）を稼働させるため、当該時刻においては余剰電力が不足する。このため、当該時刻では蓄電池１２等に蓄えられた電力や、系統電源Ｋからの電力によって、不足分の電力が補われることになる。

【0113】

ここで、図１１（ａ）の例では、１３時から１５時においては、余剰電力を用いて２台の給湯器４０を稼働させることができるのに対して、１台の給湯器４０（第三給湯器４３）だけが稼働されることになっている。したがって、第二給湯器４２の稼働を、９時ではなく１３時に開始させれば、当該第二給湯器４２を余剰電力のみで稼働させることができることがわかる。

【0114】

そこで、図１１（ｂ）に示すように、第二給湯器４２の稼働を、９時ではなく１３時に開始するように、当該第二給湯器４２の稼働時間を割り当ててもよい。このように、湯銭順位の高い給湯器４０を、必ずしも早い時刻に稼働開始させる必要はなく、余剰電力をより有効活用できる時間に稼働させることも可能である。但しこの場合も、各給湯器４０の湯切れが生じないように留意することが望ましい。

【0115】

なお、このような処理（余剰電力を有効活用する処理）は、例えば上述のステップＳ１０６の処理と併せて行うことが可能である。また、優先順位の高い給湯器４０を早い時刻に稼働開始させる観点から決定された稼働スケジュールと、余剰電力を有効活用する観点から決定された稼働スケジュールを両方作成し、いずれかを任意に選択する（例えば、各住宅の居住者等が選択する）ことも可能である。

【符号の説明】

【0116】

１ 電力供給システム
１１・２１・３１ 太陽光発電部
４０ 給湯器
６０ ＥＭＳ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】