JP2016151396A - 給湯制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】余剰電力の有効利用を図りつつ、貯湯タンクに必要湯量を確保可能な給湯制御装置を提供すること。【解決手段】太陽光発電装置１と系統電力網Ｅと住宅Ｈとの電力負荷機器３との間の電力供給状態を制御する電力コントロールユニット２が、使用時間帯前の深夜電力を用いて貯湯タンク３３に必要貯湯量Ｖｎを溜めるとともに、使用時間帯の前に太陽光発電装置１で余剰電力が生じた場合、余剰電力を用いて必要貯湯量Ｖｎを越えて貯湯を行う第１貯湯運転モードと、気象情報に基づいて使用時間帯前の余剰電力を予測するとともに、予測余剰電力により貯湯可能な予測貯湯量Ｖｅをさらに求め、必要貯湯量Ｖｎに対して予測貯湯量Ｖｅでは不足する不足貯湯量Ｖｍを、深夜電力を用いて貯湯タンク３３に貯湯した後、使用時間帯前に生じた余剰電力を用いて必要貯湯量Ｖｎまで貯湯を行う第２貯湯運転モードと、に切り替えることを特徴とする給湯制御装置とした。【選択図】図１

Description

本発明は、発電装置の発電電力により貯湯が可能な給湯制御装置に関する。

従来、発電装置の発電電力により貯湯タンクに蓄熱可能な給湯制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この従来技術は、太陽光発電装置から系統電力網への逆潮流時に、系統電圧が所定の閾値を超えた場合には、太陽光発電装置の出力抑制を行う前に、給湯装置の貯湯作動を実行させることで、逆潮流電力を減少させ、出力抑制の実行を制限するようにしている。
したがって、この従来技術では、通常は太陽光発電装置の余剰電力を系統電力網へ供給しつつ、系統電圧が閾値を超えた場合には、余剰電力により給湯装置を貯湯作動させ、出力抑制の実行を抑え、エネルギ効率の向上を図ることができる。

特開２０１４−１６６１１４号公報

しかしながら、上述の従来技術では、余剰電力のみによる貯湯量では、使用時間帯に必要な貯湯量を得ることができない場合がある。
また、単価の安い深夜電力を用いて貯湯を行うことは一般に行われているが、この深夜電力による貯湯により貯湯タンクが一杯になっている場合には、上述の余剰電力を用いた貯湯を行うことができない。

本発明は、上述の問題を解決することを目的とするものであり、余剰電力の有効利用を図りつつ、貯湯タンクに必要湯量を確保可能な給湯制御装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、
太陽光により発電する太陽光発電装置と、
前記太陽光発電装置と系統電力網と建物の電力負荷機器との間の電力供給状態を、情報受信部からの入力情報に基づいて制御する電力コントロールユニットと、
前記電力負荷機器に含まれ、電力を消費して貯湯タンクに貯湯を行うことが可能な給湯装置と、
を備え、
前記電力コントロールユニットは、
前記貯湯タンクに貯湯を行う貯湯運転モードを、前記入力情報に含まれる予め設定された切替判断情報に基づいて、
前記貯湯タンクの貯湯の使用時間帯の前の深夜電力を用いて前記貯湯タンクに予め設定された必要貯湯量を溜めるとともに、前記使用時間帯の前に余剰電力が生じた場合は、この余剰電力を用いて前記貯湯タンクに前記必要貯湯量を越えて貯湯を行う第１貯湯運転モードと、
前記入力情報に含まれる気象情報に基づいて前記使用時間帯前の前記余剰電力を予測するとともに、求めた予測余剰電力により貯湯可能な予測貯湯量をさらに求め、前記必要貯湯量に対して前記予測貯湯量では不足する湯量を、前記深夜電力を用いて前記貯湯タンクに貯湯した後、前記使用時間帯前に実際に生じた余剰電力を用いて前記給湯装置を作動させて前記必要貯湯量まで貯湯を行う第２貯湯運転モードと、
に切り替えることを特徴とする給湯制御装置とした。

また、本発明の給湯制御装置は、
前記切替判断情報として、前記系統電力網における前記太陽光発電装置からの電力供給を制限する出力抑制の実施に関する情報を含み、
前記電力コントロールユニットは、前記出力抑制を実施するとの情報を得た場合は、前記第２貯湯運転モードを選択し、前記出力抑制を実施する情報を得ない場合は、前記第１貯湯運転モードを選択することが好ましい。
また、本発明の給湯制御装置は、
前記切替判断情報として、前記気象情報に基づいて前記電力コントロールユニットが予測した前記太陽光発電装置の出力電圧に関する情報を含み、
前記電力コントロールユニットは、前記出力電圧の予測値が予め設定された閾値を越える場合は前記第２貯湯運転モードを選択し、前記予測値が前記閾値を越えない場合は前記第１貯湯運転モードを選択することが好ましい。
また、本発明の給湯制御装置は、
前記切替判断情報として、前記太陽光発電装置と、前記入力情報を含む前記情報受信部側との少なくともいずれかの故障に関する情報を含み、
前記電力コントロールユニットは、前記故障の発生時は前記第１貯湯運転モードを選択し、前記故障の非発生時は前記第２貯湯運転モードを選択することが好ましい。

本発明の給湯制御装置では、第１貯湯運転モードの選択時には、使用時間帯前に、深夜電力を用いて給湯装置に必要貯湯量を溜める。よって、使用時間帯には、確実に必要湯量を確保することができる。
さらに、第１貯湯運転モードにおいて、使用時間帯前に余剰電力が生じた場合、この余剰電力を用いて給湯装置に必要貯湯量を超えて貯湯を行う。よって、太陽光発電装置の出力電圧を抑制させることなく、余剰電力の有効利用が可能である。
一方、第２貯湯運転モードでは、気象情報に基づいて、余剰電力を予測し、この予測余剰電力により貯湯される余剰電力予測貯湯量を求め、必要貯湯量に対する余剰電力予測貯湯量の不足分を、深夜電力を用いて貯湯する。その後、使用時間帯前には、実際に生じた余剰電力を用いて、必要貯湯量まで貯湯を行う。
したがって、この場合も、使用時間帯には、必要貯湯量を確保することができる。また、余剰電力をより有効に利用して、貯湯を行うことができる。
以上のように、余剰電力をより有効に図ることが可能な第２貯湯運転モードと、深夜電力を利用して前もって確実に必要貯湯量を確保する第１貯湯運転モードとを、適宜切り換えることにより、余剰電力の有効利用を図りつつ、使用時間帯前には貯湯タンクに必要湯量を確保可能な給湯制御装置を提供することができる。

また、系統電力網側では、電力の供給状態予測などに基づいて、太陽光発電装置などの再生エネルギ発電装置からの供給を抑制する出力抑制を行う場合がある。このように、出力抑制が実施された場合、太陽光発電装置で発電した電力を系統電力網側へ供給することができず、余剰電力が生じる。
このような出力抑制の実施に関する情報を得た場合に、第２貯湯運転モードを選択するようにすると、出力抑制により生じる余剰電力を無駄にすることなく貯湯タンクに貯湯を行うことができる。
さらに、この第２貯湯運転モードでは、使用時間帯前の深夜電力では、必要貯湯量から余剰電力予測貯湯量を差し引いた不足分しか貯湯しないため、出力抑制により余剰電力が多く発生した場合でも、余剰電力を無駄にすることなく貯湯に使用可能である。よって、余剰電力のより確実な有効利用が可能である。

晴天が長時間続いた場合などには太陽光発電装置の出力電圧が上昇する。電力コントロールユニットは、系統電力網側に逆潮流を行っている際に、出力電圧が系統電力網の許容範囲を超えて上昇する場合には、出力電圧の上昇を抑制する出力電圧上昇抑制作動を実行する。
そこで、切替判断情報として気象情報に基づいて予測される太陽光発電装置の出力電圧が閾値を超える場合に、第２貯湯運転モードを選択するようにすると、出力電圧上昇抑制作動を実行する前に、余剰電力を用いて貯湯を行って必要貯湯量まで貯湯を行うことができる。また、この場合、予測貯湯量により必要貯湯量に対して不足する湯量は、深夜電力を用いて予め貯湯タンクに貯湯することにより、余剰電力を無駄にすることなく必要貯湯量を確保することができる。

太陽光発電装置に何らかの故障が生じた場合、余剰電力を用いて貯湯を行うことができない。また、情報受信部あるいは情報受信部に情報をもたらす手段に故障が生じた場合、電力コントロールユニットでは、正確な入力情報を得ることができず、余剰電力による貯湯量の正確な予測を行うことができない。
したがって、太陽光発電装置や情報受信部側の故障発生時に、第１貯湯運転モードを選択するようにした場合、前もって深夜電力を用いて必要貯湯量まで貯湯を行うことにより、使用時に、余剰電力が発生しなかったり、予測値と実際値とが異なったりしていても、貯湯量の不足が生じることが無い。

図１は、本発明の実施の形態１の給湯制御装置を示すブロック図である。 図２は、実施の形態１の給湯制御装置の第１貯湯運転モードによる作動例を示すタイムチャートである。 図３は、実施の形態１の給湯制御装置の第２貯湯運転モードによる作動例を示すタイムチャートである。 図４は、実施の形態１の給湯制御装置における運転モード切替制御の処理の流れを示すフローチャートである。

以下に、本発明の実施の形態の給湯制御装置Ａについて、図１〜図４に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る給湯制御装置Ａは、戸建の住宅Ｈに設置されたもので、太陽光発電装置１、電力コントロールユニット２、給湯装置３１を含む電力負荷機器３、蓄電装置４を備えている。

太陽光発電装置１は、太陽光を受けて直流電力を発生するもので、例えば、複数の太陽電池をパネル状に並べたソーラパネルを用いることができる。

電力コントロールユニット２は、情報受信部２４から得られる種々の入力情報に基づいて、太陽光発電装置１と、系統電力網Ｅと、電力負荷機器３、蓄電装置４との間の電力供給状態を切り替えるもので、パワーコンディショナ２１、分電装置２２、制御装置２３、情報受信部２４を備えている。
なお、系統電力網Ｅは、商用電源などの系統電力の供給網である。
また、電力負荷機器３は、住宅Ｈに設けられた電力により作動する機器である。なお、本実施の形態１には、電力負荷機器３に空調装置３４が含まれ、この空調装置３４は、熱を一時的に貯めることができる蓄熱部３４ａを床下に備えている。

さらに、電力コントロールユニット２について説明を加える、パワーコンディショナ２１は、太陽光発電装置１が発電し出力する直流電力を交流電力に変換するＰＶパワーコンディショナ機能と、蓄電装置４の直流電力を交流電力に変換して出力したり交流電力を直流電力に変換して蓄電装置４に充電させたりする蓄電パワーコンディショナ機能とを有する。なお、蓄電装置４は、鉛蓄電池などの図示を省略した蓄電池を備えている。

分電装置２２は、上述した電力供給状態の切り替えを行う。すなわち、分電装置２２は、系統電力網Ｅの電力を住宅Ｈの電力負荷機器３に供給する状態、太陽光発電装置１にて発電した電力を電力負荷機器３、蓄電装置４、系統電力網Ｅのいずれか１つあるいは複数に供給する状態、蓄電装置４に蓄えた電力を電力負荷機器３に供給する状態に切り替える。

制御装置２３は、センサ群４１からの入力情報およびインターネット４２を介して得られるサーバ群４３からの入力情報に基づいて、上記のパワーコンディショナ２１の作動および分電装置２２による電力供給状態の切り替えを制御する。なお、この制御装置２３は、いわゆる情報処理や演算などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）や、プログラムや種々のデータ等を記憶するメモリなどを備えている。

センサ群４１は、系統電力網Ｅの電圧を検出するセンサ、パワーコンディショナ２１から系統電力網Ｅへ供給する（逆潮流）電圧を検出するセンサ、各部位の温度を検出するセンサが含まれる。

また、サーバ群４３からインターネット４２を介して得られる入力情報には、気象予報を提供するサーバからの天気、気温、日照状態を含む気象情報や、電力会社のサーバからの、電力単価、出力抑制の実施の有無などの電力関係情報などが含まれる。

次に、給湯装置３１について説明する。
給湯装置３１は、熱交換部３２および貯湯タンク３３備える。
熱交換部３２は、貯湯タンク３３からの給水を加熱して貯湯タンク３３に戻す。本実施の形態１では、熱交換部３２として、いわゆるヒートポンプ式のものを用いており、図示は省略するが空気中の熱をヒートポンプサイクルに吸熱する熱交換器と、このヒートポンプサイクルに吸熱した熱により貯湯タンク３３からの給水と熱交換する熱交換器とを備えている。なお、熱交換部３２としては、単純に電力により発熱して給水と熱交換するものを用いてもよい。
また、貯湯タンク３３は、上水道から給水を行う配管３３ａと、貯湯を住宅Ｈ内に給湯する配管３３ｂとが接続されている。

次に、制御装置２３による制御について説明する。
まず、制御装置２３による電力供給状態の切替制御について簡単に説明する。
制御装置２３は、太陽光発電装置１の発電電力と、住宅内の電力負荷機器３への通電によって消費される消費電力とを比較する。そして、この比較で太陽光発電装置１の発電電力が消費電力よりも大きい場合には、その余剰電力を商用電源である系統電力網Ｅ側に供給（逆潮流）し、電力会社にその余剰電力を売電する。さらに、制御装置２３は、必要に応じて、太陽光発電装置１の発電電力に生じた余分な電力や、相対的に安価な深夜電力を用いて蓄電装置４に充電を行う。
また、制御装置２３は、雨天や曇りなどで太陽光発電装置１の発電電力が消費電力よりも少ないと判断した場合、系統電力網Ｅあるいは蓄電装置４から、電力負荷機器３側へ不足分の電力の供給するように制御する。

次に、制御装置２３による貯湯制御について説明する。
制御装置２３は、給湯装置３１の貯湯タンク３３に、貯湯の使用時間帯前に、必要貯湯量を貯湯する貯湯制御を実行する。
ここで、必要貯湯量は、予め標準的な初期値が与えられているとともに、住宅Ｈにおける実際の１日の使用量、ならびに使用時間帯情報を蓄積し補正することで、常に、住宅Ｈにとっての最適の値が保存されている。

また、使用時間帯は、住宅Ｈの実際の使用状況に基づいて適宜決定するもので、本実施の形態１では、図２、図３のタイムチャートに示すように、夕方以降の夜間とする。なお、この使用時間帯は、実際の使用状態を蓄積して自動的に設定してもよいし、使用者の手動入力により設定するようにしてもよい。

制御装置２３は、上述の貯湯制御における運転モードとして、第１貯湯運転モードと、第２貯湯運転モードとを備えている。
第１貯湯運転モードでは、図２のタイムチャートに示すように、系統電力網Ｅの深夜電力時間帯に深夜電力を用いて貯湯タンク３３に必要貯湯量Ｖｎを溜める。さらに、使用時間帯の前の昼間に太陽光発電装置１に余剰電力が生じた場合は、この余剰電力を用いて給湯装置３１を給湯作動させて必要貯湯量Ｖｎを越えて貯湯を行う。

第２貯湯運転モードでは、使用時間帯前に生じる余剰電力を予測し、そして、図３のタイムチャートに示す、この予測余剰電力による貯湯量である予測貯湯量Ｖｅを求める。そして、必要貯湯量Ｖｎから予測貯湯量Ｖｅを差し引いた不足分の湯量である不足貯湯量Ｖｍを、深夜電力を用いて給湯装置３１を作動させて貯湯タンク３３に貯湯し、その後に実際に生じた余剰電力を用いて使用時間帯前に必要貯湯量Ｖｎまで貯湯を行う。
なお、予測余剰電力は、インターネット４２を介して入力した気象情報（日照時間、気温など）に基づいて演算する。また、第２貯湯運転モードにより、余剰電力を用いて貯湯を行う際に、余剰電力が不足した場合には、系統電力網Ｅの電力を補充して、必要貯湯量Ｖｎを確保する。

上述の貯湯運転モードの切り替えは、制御装置２３により、予め設定された切替判断情報に基づく貯湯運転モード切替制御により行う。ここで、切替判断情報として、本実施の形態では、故障情報、出力抑制実施情報、出力電圧上昇抑制作動予測情報が含まれる。

故障情報には、太陽光発電装置１において、正常に発電することができない故障が生じた情報が含まれる。この故障判断は、例えば、太陽光発電装置１において予め設定された自己診断プログラムにより行うことができる。

さらに、故障情報には、情報受信部２４側の故障に関する情報が含まれる。すなわち、情報受信部２４側の故障とは、情報受信部２４において正確な情報が得られない状態を指す。このような情報受信部２４側の故障としては、情報受信部２４、それ自体の故障のみならず、センサ群４１に含まれるセンサの故障や、インターネット４２との接続不良、あるいは、サーバ群４３における所定のサーバにおいて不具合が生じている場合が含まれる。

出力抑制実施情報は、系統電力網Ｅに電力供給を行う電力会社が、電力の買い取りを行わない出力抑制を実施するという情報であり、この出力抑制の実施の日にちや時間は、前もって、インターネット４２を介して電力会社のサーバから得られる。

出力電圧上昇抑制作動予測情報は、太陽光発電装置１の出力電圧が系統電圧の許容範囲を越えて上昇した場合に、パワーコンディショナ２１が太陽光発電装置１の出力を抑える出力電圧上昇抑制作動を行うことを予測する情報である。この予測は、制御装置２３において、インターネット４２を介して得られる気象情報から得られる日照時間や気温などの情報ならびに予め入力されている太陽光発電装置１の発電性能情報に基づいて行う。また、この気象情報は、本実施の形態１では、サーバ群４３において複数の気象予報会社のサーバから得られる複数の気象情報に基づいて、確率が高いと推定する気象予報に基づいて行う。
すなわち、複数の気象予報会社から複数の気象予報情報を入力した場合に、複数の予報会社で共通する情報を用いるようにする。例えば、「晴れ」と、「晴れ時々曇り」との予報が混在する場合、多い方の予報を用いて、日照時間を予測する。

そして、制御装置２３は、予測した日照時間などの情報に基づいて、使用時間帯前の太陽光発電装置１の出力電圧を予測し、この出力電圧が、予め設定された系統電圧の許容電圧に基づく閾値を越える場合に、出力電圧を抑える出力電圧上昇抑制作動を行うと予測する。一方、出力電圧が前記閾値を越えない場合は、出力電圧上昇抑制作動は行わないと予測する。なお、閾値は、出力電圧上昇抑制作動を実行する判断値よりも僅かに低い値に設定しておく。

次に、制御装置２３による貯湯運転モードの切替処理の流れを図４のフローチャートに基づいて説明する。
なお、この貯湯運転モードの切替処理は、本実施の形態１では、対象となる使用時間帯の前の深夜電力時間帯よりも前に実行する。ここで、本実施の形態１では、深夜電力時間帯（図２のｔ２１〜ｔ２３、図３のｔ３１〜ｔ３４）を、２３：００〜７：００であるとする。したがって、貯湯運転モードの切替処理は、２３：００の直前（このタイミングを当日とする）に実行し、貯湯運転制御により翌日の使用時間帯である夕方（例えば、１７：００）以前に、貯湯タンク３３に、必要貯湯量Ｖｎの貯湯を行う。

このようなタイミングで実行する貯湯運転モードの切替処理では、まず、最初のステップＳ１０１で、故障の有無を判定し、故障発生時には、ステップＳ１０４に進んで第１貯湯運転モードを選択し、非故障発生時には、ステップＳ１０２に進む。
非故障発生時に進むステップＳ１０２では、出力抑制実施情報の有無を判定し、翌日の昼前に出力抑制を実施するとの情報が無い場合には、ステップＳ１０３に進み、翌日の昼前に出力抑制を実施するとの情報が有る場合にはステップＳ１０５に進む。すなわち、前述したように、インターネット４２を介して得られる電力会社のサーバからの情報に基づいて、翌日に、電力会社が再生エネルギによる電力の買い取りを停止する出力抑制が実施されるか否かを判定する。そして、この出力抑制が、翌日の太陽光発電装置１の発電時間帯に実施される場合は、ステップＳ１０５に進む。

この出力抑制を実施するとの情報が無い場合に進むステップＳ１０３では、翌日の太陽光発電装置１の出力電圧の予測情報に基づいて、出力電圧上昇抑制作動を実行すると予測しているか否かを判定する。そして、出力電圧上昇抑制作動の実行が予測される場合には、ステップＳ１０５に進み、その実行が予測されない場合にはステップＳ１０４に進む。

以上の貯湯モード切替処理に基づいて、太陽光発電装置１あるいは情報受信部２４側に故障が発生しており、太陽光発電装置１により発電が成されないか、その正確な発電量予測に基づく給湯装置３１による貯湯量の予測ができない場合には、第１貯湯運転モードを選択する。また、非故障発生時であっても、出力抑制の実施および出力電圧上昇抑制作動の実行が予測されず、太陽光発電装置１から系統電力網Ｅへの逆潮流（売電）が可能な場合も、第１貯湯運転モードを選択する。

一方、故障発生が無く太陽光発電装置１により正常な発電が可能であるにもかかわらず、出力抑制の実施あるいは出力電圧上昇抑制作動の実行が予測され、余剰電力が大幅に生じる場合には、第２貯湯運転モードを選択する。

（実施の形態１の作用）
以下に、実施の形態１の作用について説明する。
（太陽光発電装置あるいは情報受信部側の故障発生時）
太陽光発電装置１に故障が生じたり、情報受信部２４それ自体あるいはその入力情報を正常に得られない故障が生じたりした場合には、制御装置２３は、第１貯湯運転モードを選択する（ステップＳ１０１→Ｓ１０４の処理の流れに基づく）。

この場合、図２のタイムチャートに示すように、翌日の貯湯の使用時間帯の前の深夜電力時間帯（ｔ２１の時点からｔ２３の時点までの間）に、深夜電力を使用して必要貯湯量Ｖｎを貯湯タンク３３に貯める。
したがって、ｔ２６の時点以降の使用時間帯には、貯湯タンク３３に必要貯湯量が貯湯されており、通常の使用では貯湯の不足が生じることなく、また、新たに系統電力網Ｅの電力を使用して沸かすことなく、貯湯を使用することができる。

（出力抑制実施情報がなく、かつ出力電圧上昇抑制の実行が予測されない時）
次に、非故障発生時であって、電力会社から出力抑制実施との情報が入力されず、かつ、気象情報に基づく太陽光発電装置１において翌日に出力電圧上昇抑制の実行が予測されない場合、第１貯湯運転モードを選択する（ステップＳ１０１→Ｓ１０２→Ｓ１０３→Ｓ１０４の処理の流れに基づく）。

この場合、第１貯湯運転モードに基づいて、図２のタイムチャートに示すように、深夜電力を用いて貯湯タンク３３に必要貯湯量Ｖｎを貯湯する点は、上記と同様である。
また、この場合、翌日の昼間が晴れの場合には、太陽光発電装置１により発電を行い、制御装置２３の制御に基づいて、電力負荷機器３による消費を上回る余剰電力は系統電力網Ｅへ供給（売電）する。
さらに、この逆潮流時に、太陽光発電装置１における出力電力が閾値を越える場合、この余剰電力を用いて、給湯装置３１を貯湯作動させて、貯湯タンク３３に貯湯を行う（ｔ２４の時点からｔ２５の時点）。

ここで、貯湯タンク３３には、既に、必要貯湯量Ｖｎの貯湯は行われているが、通常、最大貯湯量Ｖｆｕllには余裕を有する。よって、余剰電力を用いて、この余裕の範囲の貯湯を行う。
したがって、太陽光発電装置１は、系統電圧を許容電圧以下に抑える出力電圧上昇抑制作動を行う必要が無く、再生エネルギの有効利用を図ることができる。

すなわち、従来、太陽光発電装置１では、系統電力網Ｅへ供給（逆潮流）する電圧が、許容電圧を越える場合には、発電を抑制して出力電圧を低下させる出力電圧上昇抑制運転を行っており、その分、再生エネルギの有効利用が成されなくなる。

本実施の形態１では、このような場合でも、太陽光発電装置１の出力電圧上昇抑制運転を行うことなく、余剰電力を用いて給湯装置３１による貯湯を行うことで、再生エネルギを有効利用できる。
なお、余剰電力により貯湯を行って貯湯タンク３３の最大貯湯量Ｖｆｕllまで貯湯を行った場合には、余剰電力を蓄電装置４に充電することも可能であり、さらに、冬場であれば、空調装置３４を作動させて蓄熱部３４ａに蓄熱することも可能である。このように制御することで、再生エネルギの、一層の有効利用が可能となる。

（出力抑制実施の情報があった時）
電力会社のサーバからインターネット４２を介して得られた出力抑制実施情報が、翌日、出力抑制が実施されることを示す場合には、第２貯湯運転モードを選択する（ステップＳ１０１→Ｓ１０２→Ｓ１０５の処理の流れに基づく）。

この第２貯湯運転モードでは、まず、翌日の気象情報に基づいて、翌日に生じる予測余剰電力を求める。なお、この場合、前述したように、複数の気象予測会社の情報に基づいて、複数社に共通する情報を用いることで、気象情報の予測精度を高める。
また、予測余剰電力は、過去のその季節における日照時間および気温と、実際に生じた余剰電力との情報を関連させて記憶したデータに基づいて求める。この場合、本装置が設置された地域の標準的なデータを予め入力しておき、その後、実際に得られた発電電力、電力負荷機器３による使用電力、生じた余剰電力の各データに基づいて、予測される余剰電力を補正するのが好ましい。

次に、上述のようにして求めた予測余剰電力により給湯装置３１を作動させて得られる貯湯量である予測貯湯量Ｖｅを求める。この予測余剰電力による予測貯湯量Ｖｅについても、過去の実際の余剰電力と実際の貯湯量との関係を示すデータに基づいて求める。

さらに、必要貯湯量Ｖｎに対して予測貯湯量Ｖｅでは不足する貯湯量、すなわち、必要貯湯量Ｖｎから予測貯湯量Ｖｅを差し引いた値を不足貯湯量Ｖｍとして求める。
そして、以上の各値を求めた後、図３のタイムチャートに示すように、まず、前日あるいは当日の深夜に深夜電力を用いて不足貯湯量Ｖｍの貯湯を行う（ｔ３２の時点〜ｔ３３の時点）。

次に、翌日の昼間に生じた余剰電力を用いて、給湯装置３１を作動させて、必要貯湯量Ｖｎまで貯湯を行う。すなわち、出力抑制により売電できない余剰電力を用いて貯湯を行う（ｔ３５の時点〜ｔ３６の時点）。したがって、ｔ３７の時点以降の使用時間帯には、必要貯湯量Ｖｎの貯湯が成される。

また、このとき、実際に生じた余剰電力が予想余剰電力を上回った場合には、必要貯湯量Ｖｎを越えて貯湯を行い、太陽光発電装置１における出力抑制作動の実行を極力抑える。
一方、実際に生じた余剰電力が、予想余剰電力を下回った場合には、不足した電力を蓄電装置４あるいは系統電力網Ｅから補って、必要貯湯量Ｖｎまで貯湯を行う。
このように、出力抑制により、非出力抑制時よりも多く生じる余剰電力を無駄なく貯湯に用いることができる。

（出力抑制実施の情報がなく、かつ出力電圧上昇抑制作動が予測される時）
電力会社から出力抑制実施情報が、翌日、出力抑制が実施されないことを示しているが、気象情報に基づく出力電圧が、出力電圧上昇抑制作動を実行する閾値を越える場合には、上記の出力抑制実施情報入力時と同様に、（ステップＳ１０１→Ｓ１０２→Ｓ１０３→Ｓ１０５の処理の流れに基づく）。

よって、この場合も、図３のタイムチャートに示すように、まず、前日あるいは当日の深夜に深夜電力を用いて不足貯湯量Ｖｍの貯湯を行い、翌日の昼間に生じた余剰電力を用いて、給湯装置３１を作動させて、必要貯湯量Ｖｎまで貯湯を行う。このときの余剰電力は、出力電圧上昇抑制作動により無駄になる電力に相当する。

（実施の形態１の効果）
以上説明したように、本実施の形態１の給湯制御装置では、以下に列挙する効果を得ることができる。
１）実施の形態１の給湯制御装置は、
太陽光により発電する太陽光発電装置１と、
前記太陽光発電装置１と系統電力網Ｅと建物としての住宅Ｈとの電力負荷機器３との間の電力供給状態を、情報受信部２４からの入力情報に基づいて制御する電力コントロールユニット２と、
前記電力負荷機器３に含まれ、電力を消費して貯湯タンク３３に貯湯を行うことが可能な給湯装置３１と、
を備え、
前記電力コントロールユニット２は、
前記貯湯タンク３３に貯湯を行う貯湯運転モードを、前記入力情報に含まれる予め設定された切替判断情報に基づいて、
前記貯湯タンク３３の貯湯の使用時間帯前の深夜電力を用いて前記貯湯タンク３３に必要貯湯量Ｖｎを溜めるとともに、前記使用時間帯の前に前記太陽光発電装置１で余剰電力が生じた場合は、この余剰電力を用いて前記貯湯タンク３３に前記必要貯湯量Ｖｎを越えて貯湯を行う第１貯湯運転モードと、
前記入力情報に含まれる気象情報に基づいて前記使用時間帯前の前記余剰電力を予測するとともに、求めた予測余剰電力により貯湯可能な予測貯湯量Ｖｅをさらに求め、前記必要貯湯量Ｖｎに対して前記予測貯湯量Ｖｅでは不足する湯量である不足貯湯量Ｖｍを、前記深夜電力を用いて前記貯湯タンク３３に貯湯した後、前記使用時間帯前に実際に生じた実余剰電力を用いて前記給湯装置３１を作動させて前記必要貯湯量Ｖｎまで貯湯を行う第２貯湯運転モードと、
に切り替えることを特徴とする。
したがって、第１貯湯運転モードの選択時には、使用時間帯前に、確実に必要貯湯量Ｖｎを確保することができる。
加えて、第１貯湯運転モードでは、使用時間帯前に余剰電力が生じた場合、この余剰電力を用いて必要貯湯量Ｖｎを超えて貯湯を行うため、太陽光発電装置１の出力電圧上昇抑制作動を行うことなく、余剰電力の有効利用が可能である。
一方、第２貯湯運転モードの選択時には、深夜電力により必要貯湯量Ｖｎに対して予測貯湯量Ｖｅでは不足する湯量を貯湯し、その後、使用時間帯前に、実際に生じた余剰電力を用いて、必要貯湯量Ｖｎまで貯湯を行う。
したがって、この場合も、使用時間帯には、必要貯湯量Ｖｎを確保することができる。また、余剰電力をより一層有効に利用して、貯湯を行うことができる。
以上のように、本実施の形態１の給湯制御装置では、第１貯湯運転モードと第２貯湯運転モードとを、適宜切り換えることにより、余剰電力の有効利用を図りつつ、貯湯タンクに必要貯湯量Ｖｎを確実に確保可能な給湯制御装置を提供することができる。

２）実施の形態１の給湯制御装置は、
前記切替判断情報として、前記系統電力網Ｅにおける前記太陽光発電装置１からの電力供給を制限する出力抑制の実施に関する情報を含み、
前記電力コントロールユニット２は、前記出力抑制を実施するとの情報を得た場合は、前記第２貯湯運転モードを選択し、前記出力抑制を実施する情報を得ない場合は、前記第１貯湯運転モードを選択することを特徴とする。
したがって、出力抑制が実施される場合には、第２貯湯運転モードを選択することで、出力抑制により生じる余剰電力を無駄にすることなく貯湯タンク３３に貯湯を行うことができる。
さらに、この第２貯湯運転モードでは、使用時間帯前の深夜電力では、必要貯湯量Ｖｎから予測貯湯量Ｖｅを差し引いた不足分しか貯湯しないため、深夜電力による貯湯が過剰になることを抑制できる。

３）実施の形態１の給湯制御装置は、
前記切替判断情報として、前記気象情報に基づいて前記電力コントロールユニット２が予測した前記太陽光発電装置１の出力電圧に関する情報を含み、
前記電力コントロールユニット２は、前記出力電圧の予測値が予め設定された閾値を越えて出力電圧上昇抑制の実行が予測される場合は前記第２貯湯運転モードを選択し、前記予測値が前記閾値を越えない場合は前記第１貯湯運転モードを選択することを特徴とする。
したがって、系統電力網Ｅ側に逆潮流を行っている場合に、系統電力網Ｅの許容範囲である閾値を超える電圧を出力するのを制限するために出力電圧上昇抑制作動を実行すると予測される場合には、第２貯湯運転モードを選択する。これにより、出力電圧上昇抑制作動を実行する前に、余剰電力を用いて貯湯を行って必要貯湯量Ｖｎまで貯湯を行うことができる。よって、余剰電力の、より一層の有効活用が可能となる。
加えて、上記２）でも述べたように、第２貯湯運転モードでは、使用時間帯前の深夜電力では、必要貯湯量Ｖｎから予測貯湯量Ｖｅを差し引いた不足分しか貯湯しないため、深夜電力による貯湯が過剰になることを抑制できる。

４）実施の形態１の給湯制御装置は、
前記電力コントロールユニット２は、前記出力抑制を実施するとの情報を得た場合は、前記第２貯湯運転モードを選択し、前記出力抑制を実施するとの情報を得ない場合は、さらに、出力電圧上昇抑制の実行が予測されるか否かを判定し、出力電圧上昇抑制の実行が予測される場合は前記第２貯湯運転モードを選択し、前記予測値が前記閾値を越えない場合は前記第１貯湯運転モードを選択することを特徴とする。
したがって、上記２）のように、出力抑制が実施される場合に、余剰電力を用いて貯湯を行うことにより余剰電力を無駄なく利用して貯湯を行うことができるとともに、出力抑制が実行されない場合であっても、太陽光発電装置１の出力電圧が系統電圧の許容値を超える電圧上昇が予測される場合には、余剰電力を用いて貯湯を行うことにより、余剰電力を無駄なく利用して貯湯を行うことができる。
加えて、上記２）３）で述べたように、第２貯湯運転モードでは、使用時間帯前の深夜電力では、必要貯湯量Ｖｎから予測貯湯量Ｖｅを差し引いた不足分しか貯湯しないため、深夜電力による貯湯が過剰になることを抑制できる。

５）実施の形態１の給湯制御装置は、
前記切替判断情報として、前記太陽光発電装置１と、前記入力情報を含む前記情報受信部２４側との少なくともいずれかの故障に関する情報を含み、
前記電力コントロールユニット２は、前記故障の発生時は前記第１貯湯運転モードを選択し、前記故障の非発生時は前記第２貯湯運転モードを選択することを特徴とする。
太陽光発電装置１に何らかの故障が生じたり、情報受信部２４に正確な情報が入力されない故障が生じたりした場合には、余剰電力による貯湯量の正確な予測を行うことができない。
したがって、このような故障発生時には、第１貯湯運転モードを選択し、前もって深夜電力を用いて必要貯湯量Ｖｎまで貯湯を行うことにより、使用時間帯に、貯湯量の不足が生じることが無い。

６）実施の形態１の給湯制御装置は、
電力コントロールユニット２は、第２貯湯運転モードでは、複数（社）の気象予測情報において共通する情報に基づいて、翌日に生じる予測余剰電力を求め、この予測余剰電力により貯湯可能な余剰電力予測貯湯量を求めることを特徴とする。
したがって、１つの気象予測情報に基づいて、翌日に生じる予測余剰電力ならびに余剰電力予測貯湯量を求める場合と比較して、その予測精度を高め、無駄な電力の消費ならびに無駄な貯湯量が生じるのを抑えることができる。

以上、本発明の給湯制御装置を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施の形態では、太陽光発電装置、給湯装置、電力負荷機器を設置する建物として、一戸建の住宅を図示したが、この建物は、一戸建の住宅に限定されず、集合住宅や、公共・私用の建物など他の建物に設けてもよい。
また、実施の形態では、使用時間帯を夕方以降としたが、使用時間帯はこれに限定されるものではなく、使用者の使用形態に応じて任意に設定できる。
また、実施の形態１では、第１運転モードにおいて、余剰電力が生じた場合、まず、系統電力網へ売電を行い、さらに出力電圧が閾値を越えると、余剰電力により貯湯を行うようにした例を示したが、その順番は、これに限定されない。例えば、第１運転モードにおいて余剰電力が生じた場合、まず、余剰電力を用いて最大貯湯量まで貯湯した後、系統電力網へ売電するようにしてもよい。

１ 太陽光発電装置
２ 電力コントロールユニット
３ 電力負荷機器
４ 蓄電装置
２４ 情報受信部
３１ 給湯装置
３３ 貯湯タンク
Ａ 給湯制御装置
Ｅ 系統電力網
Ｈ 住宅
Ｖｅ 予測貯湯量
Ｖｍ 不足貯湯量
Ｖｎ 必要貯湯量

Claims (4)

1. 太陽光により発電する太陽光発電装置と、
   前記太陽光発電装置と系統電力網と建物の電力負荷機器との間の電力供給状態を、情報受信部からの入力情報に基づいて制御する電力コントロールユニットと、
   前記電力負荷機器に含まれ、電力を消費して貯湯タンクに貯湯を行うことが可能な給湯装置と、
   を備え、
   前記電力コントロールユニットは、
   前記貯湯タンクに貯湯を行う貯湯運転モードを、前記入力情報に含まれる予め設定された切替判断情報に基づいて、
   前記貯湯タンクの貯湯の使用時間帯の前の深夜電力を用いて前記貯湯タンクに予め設定された必要貯湯量を溜めるとともに、前記使用時間帯の前に余剰電力が生じた場合は、この余剰電力を用いて前記貯湯タンクに前記必要貯湯量を越えて貯湯を行う第１貯湯運転モードと、
   前記入力情報に含まれる気象情報に基づいて前記使用時間帯前の前記余剰電力を予測するとともに、求めた予測余剰電力により貯湯可能な予測貯湯量をさらに求め、前記必要貯湯量に対して前記予測貯湯量では不足する湯量を、前記深夜電力を用いて前記貯湯タンクに貯湯した後、前記使用時間帯前に実際に生じた余剰電力を用いて前記給湯装置を作動させて前記必要貯湯量まで貯湯を行う第２貯湯運転モードと、
   に切り替えることを特徴とする給湯制御装置。
2. 請求項１に記載の給湯制御装置において、
   前記切替判断情報として、前記系統電力網における前記太陽光発電装置からの電力供給を制限する出力抑制の実施に関する情報を含み、
   前記電力コントロールユニットは、前記出力抑制を実施するとの情報を得た場合は、前記第２貯湯運転モードを選択し、前記出力抑制を実施する情報を得ない場合は、前記第１貯湯運転モードを選択することを特徴とする給湯制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の給湯制御装置において、
   前記切替判断情報として、前記気象情報に基づいて前記電力コントロールユニットが予測した前記太陽光発電装置の出力電圧に関する情報を含み、
   前記電力コントロールユニットは、前記出力電圧の予測値が予め設定された閾値を越える場合は前記第２貯湯運転モードを選択し、前記予測値が前記閾値を越えない場合は前記第１貯湯運転モードを選択することを特徴とする給湯制御装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の給湯制御装置において、
   前記切替判断情報として、前記太陽光発電装置と、前記入力情報を含む前記情報受信部側との少なくともいずれかの故障に関する情報を含み、
   前記電力コントロールユニットは、前記故障の発生時は前記第１貯湯運転モードを選択し、前記故障の非発生時は前記第２貯湯運転モードを選択することを特徴とする給湯制御装置。