JP2007523580A - エネルギーネットワーク - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施態様においては、3つの電気分解機78がシステム50に含まれる。第1の電気分解機781は燃料電池82を供給し、第1の電気分解機781から受け取った水素を複数の消費者によって使用される電気に変換するように駆動可能である。
図4を参照すると、エネルギーネットワークを制御する方法が400として示されている。この方法の説明において助けるために、方法400はネットワーク50を制御するためにコントローラー102を使用して駆動される。さらに、方法400の次の検討がネットワーク50のさらなる理解を導く。(しかしながら、ネットワーク50及び/又は方法400は変形され得、本明細書で検討されるように互いに関連して動く必要はなく、このような変形は本明細書の範囲内であると理解されよう。)
最初の工程410に始まり、需要の情報が受信される。このような情報は、伝達ライン98と関連するデータケーブルに沿って、配電網(グリッド)74によって電気分解機78及び従来のロード92からコントローラー102において受信される。このような需要情報は各電気分解機78に関する需要と需要プロフィール118のような従来のロード92の需要プロフィールの合計の形として取ることができる。各電気分解機78に関連する情報は、電気分解機78に蓄積される残存水素量がいつまで続くかの予測及び/又は将来の需要に追いつくために電気分解機78がどの程度長く操業する必要があるかを推定するために、それぞれの電気分解機78に関連する各水素タンクに蓄積される最新の水素量、並びに、各電気分解機78における期待される水素需要の予測を含む。
この方法400は、需要を伴う供給可能量に適合するように高いレベルの洗練を提供するように変形され得ることは明らかである。例えば、どの電力ステーション54が最新の需要に適合するようにオフ又はオンされるべきかを決めるプロセスにおいて多くの異なる基準によって、各電力ステーション54が特定される。表3は、各ステーション54に関連した基準の例示的な集合を示す。
54 電気発電ステーション
58 電力プラント
62 原子力プラント
66 天然ガスプラント
74 電力配電網
78 電気分解機
82 燃料電池
86 消費者
90 水素力自動車(HPV)
92 従来の消費者ロード
94 伝達ライン
98 伝達ライン
102 コントローラー
106 データケーブル
110 データネットワーク
114 適切な帰路
Claims (49)
- 複数の発電ステーション、
配電網によって前記発電ステーションに結合される複数の可変電力ロード、及び
前記配電網に接続され、前記電力ロードからの需要を前記需要と前記発電ステーションからの電力の供給可能量の適合に近づくように調整するように駆動可能なコントローラー、
を含むエネルギーネットワーク。 - 前記コントローラーが前記発電ステーションからの供給可能量を前記需要に適合するように調整するように駆動可能とするための可変供給可能量を有する少なくとも1つの発電ステーションをさらに含む請求項1に記載のネットワーク。
- 前記コントローラーに接続されるデータネットワークをさらに含む請求項2に記載のネットワークであって、前記ネットワークは前記需要及び前記コントローラーへの供給可能量について追加の情報を提供し、前記情報は前記需要及び前記供給可能量の少なくとも1つをこれらの適合に近づけるかどうかを決めるために前記コントローラーによって使用されるネットワーク。
- 前記適合は、どの複数の調整が他の調整に比較して減少した量の有害な排気を製造するかを決めることに少なくとも部分的に基づく請求項3に記載のネットワーク。
- 前記適合は、どの複数の調整が電気を製造するために必要とされる臨界コストにおいて最小の経済的コストを有するかを決めることに少なくとも部分的に基づく請求項3に記載のネットワーク。
- 前記可変電力ロードは電気を水素に変換するための少なくとも1つの水の電気分解機を含む請求項3に記載のネットワーク。
- 前記電気分解機は公知の製造スケジュールを有する請求項6に記載のネットワーク。
- 複数の発電ステーション及び配電網によって前記発電ステーションに接続される複数の電力ロードを有するエネルギーネットワークのコントローラーであって、前記発電ステーションからの電力の供給可能量によって、前記電力ロードからの需要を前記需要に適合するように調整するように駆動可能な複数のプログラミング指示を有する処理装置を含む前記コントローラー。
- 前記ネットワークは、前記発電ステーションからの供給可能量を前記需要に適合するように調整するように前記処理装置が駆動可能となる可変供給可能量を有する少なくとも1つの発電ステーションをさらに含む請求項8に記載のコントローラー。
- 前記ネットワークは、前記コントローラーに接続されるデータネットワークを含み、前記ネットワークは前記需要及び前記供給可能量に関する追加の情報を前記コントローラーに供給し、前記情報は前記需要及び前記供給可能量の少なくとも1つがこれの適合に近づくように調整するかどうかを決める際に前記コントローラーによって使用される請求項9に記載のコントローラー。
- 前記適合は、どの複数の調整が他の調整に比較して減少した量の有害な排気を製造するのかを決めることに少なくとも部分的に基づいている請求項9に記載のコントローラー。
- 前記適合は、どの複数の調整が電気を製造するために必要とされる臨界コストにおいて最小の経済的コストを有するかを決めることに少なくとも部分的に基づく請求項9に記載のコントローラー。
- 前記可変電力ロードは電気を水素に変換するための少なくとも1つの電気分解機を含む請求項9に記載のコントローラー。
- 前記電気分解機は公知の製造スケジュールを有する請求項13に記載のコントローラー。
- 配電網から電力を受け取り、電気を水素に変換する電位分解機であって、前記需要がコントローラーに報告されるとき前記コントローラーは前記報告された需要に基づいて前記需要を満たす前記配電網からの電力の供給可能量を調整するように駆動可能になるように、前記電気分解機は前記配電網に接続されるコントローラーに電気分解機において水素を生成するのに必要な需要を報告する手段を含む電気分解危機。
- 前記配電網は複数の発電ステーションを含み、前記コントローラーは前記需要に適合するように前記発電ステーションの選択される1つからの供給可能量を増加するように駆動可能である請求項15に記載の電気分解機。
- 前記発電ステーションは原子力プラント、石炭火力プラント、天然ガスプラント、風力ファーム、太陽光ファーム、水力ダム及び水素を電気に変換するための水素電池を含む請求項16に記載の電気分解機。
- 前記適合は、どの複数の調整が他の調整に比較して減少した量の有害な排気を製造するかを決めることに少なくとも部分的に基づく請求項16に記載の電気分解機。
- 前記分解機から燃料を獲得するHPVsに請求する費用を決める手段をさらに含む請求項18に記載の電気分解機であって、前記費用は前記排気に関連するコストに少なくとも部分的に基づいて決められる電気分解機。
- 前記費用は、前記HPVsと実質的に同じエネルギー量を消費する既存の自動車の既存の燃料の事前に決められたプロフィールより良好な排気特性を有する燃料に基づく燃料税に基づいている請求項19に記載の電気分解機。
- 前記適合は、どの複数の調整が電気を製造するために必要とされる臨界コストにおいて最小の経済的コストを有するかを決めることに少なくとも部分的に基づく請求項15に記載の電気分解機。
- 前記需要は公知の製造スケジュールに基づく請求項15に記載の電気分解機。
- 第1の位置において、水素の事前に決められた量を電気に変換し、
前記電気を電気配電網に導入し、
前記電気量の第2の位置を認識し、
前記第2の位置において、前記配電網から前記量の電気を引き出し、及び
前記第2の位置において、前記引き出された量の電気を水素に変換する
工程を含む水素の変換方法。 - 第1の水素貯蔵ステーションにおいて水素を第2の貯蔵ステーションに移転するリクエストを受信し、
水素の事前に決められた量を前記リクエストに対応する電気に変換し、
前記電気を前記電気配電網に導入する
工程を含む水素の変換方法。 - 水素貯蔵ステーションにおいて事前に決められた量の電気が前記水素貯蔵ステーションの接続される電気配電網に導入されたことの通知を受信し、
前記水素貯蔵ステーションにおいて前記配電網から前記量の電気を引き出し、
前記水素貯蔵ステーションにおいて前期引き出された量の電気を水素に変換する
工程を含む水素の生成方法。 - 少なくとも1つの電気ロードにより、需要における電気量を表す需要情報を受信し、前記少なくとも1つの電気ロードは電気を水素に変換する電気分解機を含み、
少なくとも1つの発電ステーションから電気の供給可能量を表す供給可能量情報を受信し、及び
前記需要情報及び前記供給可能量情報がこれらの適合に近づくように前記少なくとも1つの電気ロード及び前記少なくとも1つの発電の操業を調整する
工程を含むエネルギーネットワークの制御方法。 - 前記適合工程が次の工程を含む請求項26に記載の方法。
次の工程の実行により前記需要が前記供給可能量を超えるかどうかを決定する
(I)追加の供給可能量が供給可能であるとき供給可能量を増やす
(II)前記供給可能量が供給可能でないとき前記需要を減らす
次の工程の実行により前記供給可能量が前記需要を超えるかどうかを決定する
(I)追加の需要が供給可能であるとき需要を増やす
(II)追加の需要が供給可能でないとき供給可能量を減らす - 前記供給可能量情報は電気製造に関連するコストを含み、前記調整工程は、前記コストに基づいた望まれるコスト最適化の決定、及び前記コスト最適化に基づいて供給可能量又は需要を調整するかどうかの決定を含む請求項26に記載の方法。
- 前記コストが水素を製造するための効率の臨界的コストに基づいて決められる請求項28に記載の方法。
- 前記コストが電気の製造に関連する排気コストに基づいて決定される請求項28に記載の方法。
- 前記コストが前記電気分解機によって製造される水素を使用する用途に関連する排気に基づいて決められる請求項28に記載の方法。
- 前記用途が水素力自動車であり、前記排気コストは、a)非−水素自動車に関連する排気コストを前記電気分解機のための電気を製造する電力ステーションによって生成される排気プロフィールと結びつける、b)前記排気コストを前記電気分解機以外の水素発電の形と比較する、の少なくとも1つに基づいて決められる請求項31に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの電気ロードは追加的に従来のロードの集合を含む請求項26に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの発電ステーションは実質的に固定される供給可能量を有する第1の電力ステーション及び実質的に不規則の供給量プロフィールを有する第2の電力ステーションを含む請求項26に記載の方法。
- 前記第2の電力ステーションからの電気が供給可能で、前記供給可能量が前記需要を超えるとき、前記駆動工程において前記電気分解機からの前記需要が減少される請求項34に記載の方法。
- 前記第2の電力ステーションからの電気が供給可能ではなく、前記需要が前記供給可能量を超えるとき、前記駆動工程において前記電気分解機からの前記需要が減少される請求項34に記載の方法。
- 前記第1の電力ステーションが原子力ステーションであり、前記第2の電力ステーションが風力ファームである請求項34に記載の方法。
- 前記需要情報は、前記電気分解機において供給可能な貯蔵された水素燃料の測定される量に少なくとも部分的に基づいており、前記測定される量は、a)圧力、温度、貯蔵タンクに圧縮された容量、及びb)圧力、温度、水素貯蔵水素化金属中の水素化金属の質量、の少なくとも1つに基づいている請求項26に記載の方法。
- 前記供給可能量情報は、各電力ステーションによって作成される排気の少なくとも1つのタイプ、各電力ステーションによって使用される1つのタイプの燃料、各電力ステーションの効率、及び各電力ステーションを始動又は停止するための応答時間を含む請求項26に記載の方法。
- 前記供給可能量は、各電力ステーションに製造される電気の単位当たりの製造される排気の1又は2以上のタイプ及び量を含む請求項26に記載の方法。
- 前記電力ステーションは炭化水素を燃やし、前記排気のタイプ及び量は、前記電力ステーションによって製造される電気のkWh当たりの排気されるCO2、NO、COの質量の測定値を含む請求項41に記載の方法。
- 前記需要情報はそのロードに関連する排気ペナルティを含み、前記調整する工程は、前記電力ステーションの他の1つに関連してkWh当たりに製造される排気の減少した量を有する前記電力ステーションの少なくとも1つにおける供給可能量を調整することによって少なくとも部分的にはなされる請求項42に記載の方法。
- 前記需要情報は、各ロードの少なくとも1つのタイプ、及び排気ペナルティが前記ロードのタイプに関連するかどうかを含む請求項26に記載の方法。
- 電気分解機の前記需要情報は、前記電気分解機において貯蔵される水素の量及び前記貯蔵される水素の消費予測を含む請求項26に記載の方法。
- 複数の発電ステーション、
配電網によって前記発電ステーションに接続される複数の電力ロードであって、前記電力ロードは少なくとも1つの電気分解機を含み、及び
前記配電網に接続され、前記電力ロードからの需要を前記需要と前記発電ステーションからの電力の供給可能量の適合に近づけるように調整するために駆動可能なコントローラー
を含むエネルギーネットワークであって、ここで、前記供給可能量の調整は電気を前記配電網に分配するための前記燃料電池を始動させることを含むエネルギーネットワーク。 - 複数の発電ステーション、
配電網によって前記発電ステーションに接続される複数の電力ロードであって、前記電力ロードは少なくとも1つの電気分解機を含み、及び
前記配電網に接続され、前記電力ロードからの需要を前記需要と前記発電ステーションからの電力の供給可能量の適合に近づけるように調整するために駆動可能なコントローラー
を含むエネルギーネットワークであって、ここで、前記需要の調整は前記発電ステーションからの過剰な供給可能量を吸収するために1又は2以上の前記電気分解機を始動することを含むエネルギーネットワーク。 - 配電網に接続される少なくとも1つの従来の電気ロードによって需要の電気量の変化を表す需要情報を受信する工程、
前記変化を収容するために前記発電ステーションからの前記供給可能量を調整するのに潜在的な不安定性を表す前記配電網に接続される複数の発電ステーションから供給可能量の情報を受信する工程、
前記配電網に接続される少なくとも1つの電気分解機を始動することによって前記不安定性を引き起こす需要の減少を吸収する工程、及び
少なくとも1つの燃料電池を始動させるか、又は前記配電網に接続される1つの電気分解機を停止することによって、前記不安定性を引き起こす供給可能量の減少を吸収する工程
を含む電気配電網における安定性を増大させる方法。 - 少なくとも1つの電気ロードによって需要の電気量を表す需要情報を受信する工程であって、前記少なくとも1つの電気ロードは電気を水素に変換するための産業用電気分解機を含み、
少なくとも1つの発電ステーションから電気供給可能量を表す供給可能量情報を受信する工程、
中断契約に沿って前記需要より少ない全供給可能量の需要に基づいて水素の製造を減少するように前記電気分解機に指示する工程
を含むエネルギーネットワークの制御方法。
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